Погрешности высотомеров

Барометрические высотомеры имеют методические и инстру­ментальные погрешности.

Методические погрешности обусловлены: 1) изменением рельефа местности; 2) изменением давления у земли после взлета; 3) изменением средней температуры столба воздуха; 4) случайными вариациями давления на высоте по отношению к давлению, задаваемому стандартной атмосферой.

Методическиепогрешности, вызванные изменением рельефа местности, не могут быть скомпенсированы п барометрических высотомерах, если нет дополнительной информации об истинной высоте полета.

Поскольку высотомеры градуируются при нормальных условиях (р₀ = 760 мм рт. ст., Т₀ = 288К и τ = 0,0065 грам/м), а усло­вияпри взлете самолета могут отличаться от нормальных, то, как следует из градуировочной формулы (6), возникает методическая погрешность высотомера, которая проявляется в сме­щении стрелок с нулевого деления. Для компенсации этой по­грешности весь механизм прибора с помощью кремальеры пово­рачивают так, чтобы стрелки совмещались с нулевым делением шкалы. При нулевом положении стрелок прибора по шкале барометрического давления можно прочитать показания деления в мм рт. ст., соответствующее точке высоты. После вылета высо­томер будет показывать относительную высоту. Очевидно, шкала высотомера должна быть равномерной. Следовательно, эта методическая погрешность компенсируется полностью.

Если после вылета на аэродроме изменилось барометриче­ское давление р₀, то прибор будет показывать относительную высоту с погрешностью. Для оценки величины этой погрешности заметим, что если в момент вылета давление было р₀, а после вы­лета оно стало р₁, то прибор будет показывать

(18)

хотя правильное показание должно быть

(19)

Отсюда, разделив (15) на (18), найдем

(20)

а погрешность измерения относительной высоты составит

(21)

Для компенсации этой погрешности необходимо знать давление р₁, которое может быть сообщено на борт самолета с земли по радио.

Рис.10. Высотный корректор автопилота:

1- анероидный блок; 2 – якорь; 3 – статор; 4 –усилитель; 5,7,9 –трансформаторы; 6,8 – усилители; 10 –асинхронный двигатель; 11, 14 – потенциометры; 12- трансформатор; 13- сельсинная передача.

При изменении средней температуры столба воздуха Т_ср по сравнению с расчетной Т_ср относительная высота полета

(22)

будет отличаться от показания прибора:

(23)

Погрешность измерения истинной высоты, вызванная изменением температуры столба воздуха, будет

(24)

При выводе всех формул этой главы предполагалось, что входящие в них давления, весовые плотности и температуры заменены их математическими ожиданиями по СЛ. Даже в тех случаях, когда значения соответствующих величии получались путем непрерывного измерения (например, р), все равно пред­полагалось, что между высотой и измеренными параметрами ат­мосферы существуют зависимости, свойственные СА. В действительности, приборы, в частности, высотомер, измеряют не математическое ожидание параметров атмосферы, а сами параметры (давления, температуры), яв­ляющиеся случайными функциями времени и координат. Вычисленная

по этим параметрам высота полета также является случайной функцией времени и координат.

Инструментальные погрешности высотомеров складываются из погрешностей, вызванных гистерезисом, не уравновешенностью подвижных элементов, трением, и температурных погрешностей. Первые два вида погрешностей конструктивными мерами сводятся до допустимых величин.

Для оценки погрешности, вызванной трением в передаточном механизме и стрелках, заметим, что на преодоление трения за­трачивается давление Δр_тр, а потере давления соответствует погрешность ΔТ_тр. Связь между величинами Δр_тр и ΔТ_тр можно получить из барометрических формул (6) или (12) и (13):

(25)

где ε_н = dp/dH - вертикальный градиент.

Воспользовавшись формулами (6) и (8), находим

(26)

Поскольку вертикальный градиент ε_н уменьшается с увели­чением высоты, то погрешность прибора на больших высотах больше, чем на малых. Так, например, ε_о: ε₂₀ =14, поэтому погрешности, вызванные трением, на высоте 20 км в 14 раз боль­ше, чем у земли (предполагается, что приведенное трение одина­ково на всех высотах). Это обстоятельство является одной из причин возрастания относительной погрешности высотомеров на больших высотах. Очевидно, для уменьшения погрешности, вызванной силами трения, необходимо применять бесконтактные датчик» съема сигналов, например, индуктивные.

Температурные инструментальные погрешности высотомера возникают главным образом вследствие изменения модуля упру­гости анероидных коробок. Поскольку связь между давлением и модулем упругости Е линейна и зависимость модуля от температуры θ имеет вид то

(27)

где β — температурный коэффициент модуля упругости.

Если выразить величину Δр в единицах показания прибора, следует положить Тогда

(28)

Подставляя сюда значения ε_н из (29) и р из (6), найдем

(29)

Отсюда следует, что температурная погрешность высотомера состоит из двух частей, первая из которых не зависит от высоты, а вторая является функцией высоты. Первая погрешностькомпенсируется биметаллическим компенсаторомпервого рода, вторая — биметаллическимкомпенсатором второго рода.

Поиск по сайту: