Устройство для моделирования барометрической высоты полета

Фэ.ка. И С"А Н ОП ИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советскик Социалистических республик(22) Заявлено 010877 (21) 2512056/18-24с присоединением заявки Йо(23) Приоритет -Опубликовано 30,07,80. Бюллетень Ио 28 Р 1)м, кл,6 Об 0 7/78 Государственный комитет СССР по дедам изобретений и открытийДата опубликования описания 360780(5 й) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ БАРОМЕТРИЧЕСКОЙ ВЫСОТЫ ПОЛЕТА 30 Изобретение относится к аналоговому моделированию и может быть использовано в авиационных тренажерах дляимитации изменений барометрической высоты полета. 5 Известны имитаторы, используемые в авиационных тренажерах, в которых показания изменения моделируемой барометрической высоты полета имити О руются без учета изменения атмосферного давления и температуры наружного воздуха на пролетаемом уровне местности (1 .15 Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для моделирования высоты полета, содержащее интегратор высоты, вход которого является входом устрой-;д ства, а выход подключен к первому входу первого суммирующего усилителя, второй вход которого подключен к выходу блока памяти, вход которого соединен через ключ с выходом датчика текущего уровня местности, подключенным к первому входу второго суммирующего усилителя, второй вход которого соединен с выходом первого суммирующего усилителя (21 . 2Устройство позволяет определитьбарометрическую высоту для стандарт.ных атмосферных условий.В реальных условиях атмосферноедавление и температура наружноговоздуха на пролетаемом уровне местности (имеется ввиду текущее значение уровня местности) изменяются ивызывают изменения показаний барометрической высоты, индицируемой .барометрическим указателем высоты в кабине летчика,Значение барометрической высотыс учетом изменения атмосферногодавления и температуры наружного воздуха на пролетаемом уровне местностиможно описать уравнениемНв - Н+дН, +ЬНгде Н текущее значение истиннойвысоты полета (высота относительно пролетаемого уровняместности);дН -текущее значение поправки,учитывающее изменения атмосферного давления на пролетаемом .уровне местности;дН -текущее значение поправки,учитывающее изменение температуры наружного воздуха напролетаемом уровне местности,752392 25 30 35 40 50 55 Таким образом в известном устройстве не решаются текущие значения поправок к барометрической высоте, что приводит к ошибке в решении и, соответственно, приборной индикации ,барометрической высоты в кабине летчика. Это приводит в свою очередь, к привитию ложных навыков при обучении летчика на тренажере.Цель изобретения - повышение точности моделирования.Поставленная цель достигается тем, что в устройство для моделирования высоты полета, дополнительно введены последовательно соединенные датчик атмосферного давления и блок вычисления поправки на изменение атмосферного давления, датчик наружной температуры, блок вычисления поправки на изменение наружной температуры и третий суммирующий усилитель, первый вход которого подключен к выходу второго усилителя, второй вход соединен с выходом блока вычисления поправки на изменение атмосферного давления, а третий вход подключен к выходу блока поправки на изменение наружной температуры, три входа которого соединены соответственно с выходами первого суммирующего усилителя, датчика текущего уровня местности и датчика наружной температуры. На Фиг. 1 представлена блок-схема. устройства.для моделирования баромет" рической высоты полета; на Фиг. 2 кривая поправки барометрической высоты от атмосферного давления; на фиг. 3 - график ограниченной высоты; на фиг. 4 - изменение поправочного коэффициента от окружающей температуры; на Фиг. 5 - схема блока вычисления поправки на изменение наружной температуры. Устройство для моделирования барометрической высоты полете содержит интегратор 1 высоты, первый суммирующий усилитель 2, второй суммирующий усилитель 3, датчик 4 текущего (пролетаемого) уровня местности, ключ 5, блок 6 памяти, датчик 7 атмосферного давления на пролетаемом уровне местности, блок 8 вычисления поправки на изменение атмосферного давления, третий суммирующий усилитель 9, датчик 10 наружной температуры на пролетаемом уровне местности, блок 11 вычисления поправки на изменение аружной температуры.В основу работы устройства для моделирования барометрической высоты полета положено уравнениеН = Н +дН +дН , (1)Текущее значение истинной высоты полета описывается уравнением65 где Ь - уровень аэродрома взлета,Н =) чуй в ,текущее значениеотносительной высоты полета(высота относительно аэродрома взлета);Ь,и - задаваемое значение пролетаемого уровня местности.Текущее значение поправки д Н вычисляется как д Нр Г (Ри), где Рц- задаваемое значение атмосферного давления на пролетаемомуровне местности.функциональная зависимость Г(Рдт) представлена на фиг. 2.Текущее значение поправки д Нт вычисляется по уравнению Т .срдНт Нист.огр, Т Нист,огр,(3) где Н - текущее значение ограниченной истинной высоты полетаТ - расчетное значение среднейтемпературы столба воздухавысотой НистОграниченная истйнйая высота вычисляется но уравнению"ист.огр = Г ( Н ) - Ь,. (4) где Н = Ьо+ Но,;т(Н) - представлена на Фиг.3.Расчетная средняя температура столба воздуха высотой Н вычисляется по формуле фм р (5)р р 2где Т = 288 К;Тир = Т о оТир расчетнаятемпература воздуха на высоте Нист.огр.(К)8,= 0,0065 град/м - температурный градиент для стандартнойатмосферы.Фактическая средняя температура столба воздуха высотой Н Вычисляется по Формулетнм(6)Рср 2где Т - задаваемая Фактическая тем 9пература воздуха на пролетаемом уровне местности (К);Т - Фактическая температура воздуха на высоте НК)Температура Т вычисляется по уровню Тиср = р Р ист,огр ргде В = г(Т ) - температурный градиент, зависящий отфактической температуры на уровне местности,функциональная зависимость г(ТР). представлена на фиг. 4.Подставив выражения (5) и (6) В выражение (3) и приведя его к видут удобному для моделирования, получаем уравнение поправкид 1 т "ист,огр2 ТоРоН ист,огрТсрфНист.огр2 ТР"ист,огрУстройство для моделирования барометрической высоты полета (фиг. 1)работает следующим образом.Перед началом работы устройства надатчиках 4, 7 и 10 устанавливаютсясоответственно уровень местности,величина атмосферного давления итемпература наружного воздуха нааэродроме взлета. По сигналу ".Начальные условия" напряжение, пропорциональное уровню местности аэродромавзлета 6 ц с датчика 4 через ключ5 поступает в блок б памяти. Послевведения начальных условий на входинтегратора 1 высоты подается напряжение, пропорциональное вертикальнойскорости Ч. На выходе интегратора 1появляется напряжение, пропорциональное относительной высоте полета ННа суммирующем усилителе 2 моделируется уравнение Н = Ь + Нотндлячего на первый вход этого усилителяподается напряжение с интегратора 1высоты, а на второй вход подаетсянапряжение с блока 6 памяти. На выходе суммирующего усилителя 2 снимается напряжение, пропорциональное текущей барометрической высоте полетаН, но без учета изменений атмосферного давления и температуры наружноговоздуха на пролетаемом уровне местности 30На суммирующем усилителе 3 моделируется первое слагаемое уравнение(1), для чего на первый вход этогоусилителя подается напряжение с суммирующего усилителя 2, а на второй 35вход подается напряжение с датчика4 уровня местности, пропорциональноеустановленному значению уровня местности Ь (в общем случае отличное отуровня местности аэродрома взлета), 4 ОС выхода сммируюц 1 его усилителя 3снимается напряжение, пропорциональное текущему значению истинной высоты полета (высота относительно пролетаемого уровня местности),45 Второе слагаемое уравнения (1)моделируется в блоке 8 вычисленияпоправки на изменение атмосферногодвлеия ( ЬНР). Пля вчиления этой 5 Опоправки с датчика 7 снимается напряжение, пропорциональное установленному значению атмосферного .давленияРц на уровне местности (в общем случаеотличное от значения атмосферногодавления на аэродроме взлета), и подается на вход блока 8. Поправка ьНРв блоке 8 вычисляется путем воспроиэ"ведения Функциональной зависимостиа Н = Ю(Рд,).Моделирование функцииЕ(Р может быть реализовано, например, с помощью активного диодного,функционального преобразователя,изображенного на фиг.5, состоящегоиз блока 12 нелинейности и операционных усилителей 13 и 14. 65 Третье слагаемое уравнения (1) моделируется в блоке 11 вычисления поправки, учитывающей изменение температуры наружного воздуха (аН). В основу вычисления поправки положено уравнение (7). Для вычисления поправки ьН на первый вход блока 11 подается с. выхода суммирующего усилителя 2 напряжение, пропорцио" нальное текущей высоте Н, на второй вход блока 11 подается с выхода датчика 4 напряжение, пропорциональное установленному значению уровня местности Ьм и на третий вход блока 11 подается с выхода датчика 10 напряжение, пропорциональное установленному значению температуры наружного воздуха Т, на уровне местности (в общем случае отличное от значения температуры наружного воздуха на аэродроме взлета). Суммирование слагаемых Нс ,дНР дН уравнения (1) осуществляется на суммирующем усилителе 9 (Фиг. 1). На первый вход суммирующего усилителя 9 с выхода суммирующего усилителя 3 подается напряжение пропорциональное текущему значению истинной высоты полета ЬНц . На второй выход суммирующего усилителя 9 с выхода блока 8 вычисления поправки дНР подается напряжение, пропорциональйое вычисленному текущему значению поправки дНр . На третий вход суммирующего усилителя 9 с выхода блока 11 вычисления поправки ьНт подается напряжение, пропорциональное вычисленномутекущему значению поправки ЬН. С выхода суммирующего усилителя 9 снимается напряжение, пропорциональное сумме слагаемых Н,+ ьНр + ь Н т.е. пропорциональное текущей барометрической высоте полета с учетом изменения атмосферного давления и температуры наружного воздуха на пролетаемом уровне местности. Модель уравнения (7) может быть реализована с помощью схемы, изображенной на Фиг. 5. На этой схеме Функциональная зависимость В1(ТР)моделируется с помощью активного диод- ного функционального преобразователя, состоящего из блока 12 нелинейности и операционных усилителей 13 и 14.Функциональная зависимость Г(Н) моделируется на операционном усилителе 15 с помощью стабилитрона, включенного в цепь обратной связи .этого усилителя, Уравнение Н ,р 1(Н) - Ь моделируется на операциойном суммирующем усилителе 16. Операционные усилители 17, 18, 19 выполняют функцию инверторов.Произведение ВН моделируется с помощью множительйого устройства на диодных квадраторах. состоящего из блока 20 перемножения и опера" ционного усилителя 21. Выражение