Пневмоэлектрический преобразователь аэродинамических углов

ПНЕВМОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ АЭРОДИНАМИЧЕСКИХ УГЛОВ, содержащий обтекаемое тело с приемниками давления, преобразователи с двумя электроизмерительными схемами и регулирующим элементом, пневмоканал с электропневмоклапаном, систему автоматической подстройки с опорным мультивибратором и преобразователем, сумматор и следящий привод так, что электроизмерительные схемы через сумматор подключены к входу следящего привода, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности преобразователя, в него дополнительно введены последовательно соединенные ключ, запоминающее устройство и схема сравнения, а также пороговое устройство, соединенное с управляющим входом ключа, соединенного с сумматором и входом схемы сравнения, выход которой через преобразователь подключен к пороговому устройству.

Изобретение относится к авиационным приборам, определяющим положение объекта относительно встречного потока воздуха, и может быть использовано на летательных аппаратах для измерения угла атаки или скольжения, а также при аэродинамических исследованиях.
Известна схема пневмоэлектрического преобразователя аэродинамических углов, имеющая в своем составе обтекаемое тело с приемниками давления, чувствительные элементы и измерительные схемы, в которой для устранения погрешностей, вызываемых разбросом и нестабильностью параметров входящих элементов, предусмотрены пневмоканал с запорным электропневмоканалом и система автоматической подстройки электроизмерительной схемы, управляемая от опорного мультивибратора. Однако эта схема недостаточно надежна.
Наиболее близким к изобретению техническим решением задачи преобразования аэродинамических углов является пневмоэлектрический преобразователь, содержащий обтекаемое тело с приемниками давления, преобразователи с двумя электроизмерительными схемами, регулирующим элементом, пневмоканал с электропневмоклапаном, систему автоматической подстройки с опорным мультивибратором и преобразователем, сумматор и следящий привод так, что электроизмерительные схемы через сумматор подключены к входу следящего привода.
Недостаток известного устройства - большое количество включений системы автоподстройки при работе преобразователя, обусловленное тем, что схема управления не позволяет учитывать знакопеременные изменения погрешностей цепи, что снижает надежность преобразователя аэродинамических углов.
Цель изобретения - повышение надежности преобразователя.
Цель достигается тем, что в известную схему дополнительно введены последовательно соединенные ключ, запоминающее устройство и схема сравнения, а также пороговое устройство, соединенное с управляющим входом опорного мультивибратора, выход которого связан с управляющим входом ключа, при этом сигнальный вход ключа соединен с сумматором и входом схемы сравнения, выход которой через преобразователь подключен к пороговому устройству.
На чертеже представлена схема пневмоэлектрического преобразователя аэродинамических углов.
Преобразователь содержит обтекаемое тело 1 с приемниками давления 2, соединенными через дроссели 3 и пневмоканалы 4 с входом пневмоэлектрического преобразователя, например термоанемометрического. Последний включает в себя капсулы 5 с чувствительными элементами (термоанеморезисторами) и дифференциальную электроизмерительную схему, условно представленную в виде двух ветвей 6. Входные каналы термоанемометрического преобразователя соединены между собой пневмоканалом 7 с запорным электропневмоклапаном 8, связанным с выходом опорного мультивибратора 9. Давление питания пневматической схемы забирается приемником, расположенным также на теле 1.
Нa выходе одной из ветвей 6 электpоизмерительной схемы установлен регулирующий элемент 10, посредством которого система автоматической подстройки периодически устраняет аддитивные погрешности, обусловленные неидентичностью и нестабильностью характеристик элементов измерительной цепи преобразователя. При этом система автоподстройки выполнена электронной и содержит запоминающее устройство с регулятором уровня 11, фазовый селектор 12, схему "И" 13, связанную через усилитель 14 с выходом электроизмерительной схемы.
Выходы ветвей 6 подключены к входу сумматора 15, выход которого через ключ 16, управляемый от опорного мультивибратора 9, соединен с входом запоминающего устройства 17. Выход последнего соединен с одним из входов схемы сравнения (вычитания) 18, другой вход которой связан с выходом сумматора 15, а ее выход - с входом преобразующего устройства 19, реализующего функцию модуля электрического сигнала. Выход преобразующего устройства 19 соединен с входом порогового элемента 20 с уровнем срабатывания, соответствующим допустимой погрешности преобразователя. Пороговый элемент 20 подключен к управляющему входу опорного мультивибратора 9.
Выход электроизмерительной схемы соединен с входом следящего привода, включающего в себя усилитель 14, двигатель 21 и редуктор 22. Выходной вал последнего связан с подвижным блоком 1 и с выходным устройством 23, формирующим выходной сигнал преобразователя.
Преобразователь устанавливается на объекте так, что вращение тела 1 с приемниками давления 2 осуществляется в плоскости изменения измеряемого аэродинами- ческого угла , а при нулевом значении его ось симметрии тела параллельна продольной оси объекта. При движении объекта нулевому значению соответствует совпадение оси симметрии тела 1 с направлением вектора скорости v набегающего воздушного потока, а забираемые давления Р₁ и Р₂ и давления Р₃ и Р₄ на выходе термоанемометрического преобразователя равны между собой. Расходы воздуха через капсулы 5, а следовательно, и условия теплообмена его чувствительных элементов (термоанеморезисторов) одинаковы. Выходной сигнал электроизмерительной схемы равен нулю и тело 1 с приемниками давления 2 неподвижно.
Изменение аэродинамического угла приводит к отклонению оси симметрии блока с приемниками от направления набегающего потока, нарушению равенства давлений Р₁ и Р₂, Р₃ и Р₄ и условий теплообмена термоанеморезисторов и появлению сигнала , уровень и полярность которого определяются величиной и знаком приращения угла . Следящий привод, отрабатывая сигнал , устанавливает блок с приемниками давления по направлению набегающего потока, при этом давления Р₁ и Р₂, Р₃ и Р₄ снова становятся одинаковыми. Угол поворота блока с приемниками ^I, равный аэродинамическому углу, фиксируется выходным устройством 23 и в виде сигнала _э подается на указатель и в другие системы.
Погрешности от неидентичности и нестабильности характеристик элементов дифференциальной измерительной цепи прибора периодически устраняются системой автоматической подстройки. При этом с помощью пневмоканала 7 с запорным электропневмоклапаном 8 обеспечивается выделение сигнала суммарной аддитивной погрешности, а посредством усилителя 14, схемы И 13, фазового селектора 12, запоминающего устройства с регулятором уровня 11 и регулирующего элемента 10 изменяется выходной сигнал U₁^I одной из ветвей 6 электроизмерительной схемы и, тем самым, компенсируется погрешность преобразователя. Частота включений системы автоматической подстройки регулируется схемой управления периодичностью, при работе которой выходной сигнал U (t) сумматора 15, пропорциональный текущему значению суммы напряжений U₁ и U₂ на выходе ветвей 6, подается на один вход схемы сравнения (вычитания) 18. На другой вход схемы сравнения поступает постоянный сигнал U = (Т_i-1) с выхода запоминающего устройства 17, пропорциональный значению суммы напряжений U₁ и U₂ в момент времени Т_i-1 окончания предыдущей (i-1) автоподстройки. Ключ 16, управляемый сигналом опорного мультивибратора 9, обеспечивает подачу выходного сигнала сумматора 15 на вход запоминающего устройства 17 только в период автоподстройки и разрывает цепь после ее окончания в момент времени Т_i-1. Схема сравнения (вычитания) 18 формирует сигнал U , пропорциональный изменению суммарного сигнала ветвей после (i-1) автоподстройки. Этот сигнал через преобразующее устройство 19, реализующее функцию модуля электрического сигнала, поступает на вход порогового устройства 20, уровень срабатывания которого соответствует допустимой погрешности преобразователя.
При совпадении сигнала U и уровня срабатывания порогового устройства в момент времени Т_i оно выдает команду на срабатывание опорного мультивибратора 9, который формирует управляющий сигнал на очередное i включение системы автоподстройки.
Введение в известную схему преобразователя ключа, запоминающего устройства, схемы сравнения и порогового устройства позволяет путем учета знакопеременных изменений суммарной погрешности уменьшить количество автоподстроек, повышая надежность преобразователя. (56) Авторское свидетельство СССР N 466727, кл. В 64 С 21/02, 03.05.73.