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成都纵横:超人为什么会飞?因为他有空速管

2018-03-02 09:24:06来源:成都纵横自动化技术有限公司点击次数:256次字号:|
空速管是什么?要怎么用?前景如何?

用在大鹏身上“沃蓝布”是什么布?

“凯夫拉”“T-300碳纤维”是什么概念?

CW-30大鹏的空速管为什么那么长?

大鹏系列无人机的空速管位置为什么不一样?

……

纵横10000余平的工厂中,参观人员络绎不绝,各种问题也不断被抛出。

今日,小编邀请了公司研发小哥,为大家解读空速管的知识。

1.空速管的原理

在电视剧、动画片中,我们会看到很多角色在飞行时伸出一只手,比如阿童木。

控制方向?减少阻力?冲破前方无形的结界?排除掉小编脑洞无限的想法,我们可以把伸出的这只手当成空速管。有了空速管,这些“超人”才能飞,原因就和空速管的作用有关。

空速管是利用伯努利原理测量空气流速的一种装置。

空速管的结构通常是由内外嵌套的两根管子构成:内管用于测量气流的总压;内管和外管之间形成的空腔通过外管四周的小孔连通大气,用于测量静压。

空速管通过测量总压与静压之间的压差得到动压,进而求得空速。同时,测量的静压还被用来计算飞行高度。

空速管的结构简单、技术成熟,尽管航空技术已有100多年的发展历史,空速管到目前为止仍然是飞机空速测量的重要手段。

2.空速管的设计

空速管测量的是飞机相对于空气的速度。它的安装位置一定要在飞机外面气流较少受到飞机影响的区域,一般在机头正前方,垂尾或翼尖前方。

CW-30大鹏的空速管,安装在机头处/图 来源网络


CW-10大鹏的空速管,安装在机翼处/图 来源网络

但是飞机在飞行过程中,空气因受机体的扰动作用,在其周围形成了一个流场,机体周围的流场是对大气均匀流场的一个扰动。因而如果在机体附近测量,每一个点的流速都是不同的。

只有在无限远处,才是真实的来流空速。但是空速管不可能做的无限长。因此,在没有修正计算的情况下,为了提高精度,空速管的安装位置,因机体扰动范围大小的不同,而需要不同的长度。

空速管究竟取多长合适?通常需要通过流场计算或者风洞试验才可以得到空速管长度的一个准确值。

流速云图。本图显示的是机头前方空气的流速,从红色到蓝色流速逐渐减小,机头处颜色最深的地方流速为零。

这就是为什么每个型号的大鹏无人机,空速管长度都不同的原因。

3.空速管的重要性

不知道大家是否记得这张照片?

2017年3月13日,CW-30大鹏的机翼、机身、螺旋桨等都已结冰,空速管也几乎被完全堵塞。当天,“CW-30大鹏”执行应急作业任务,作业环境为:起飞点海拔3012米,地面温度为零下16摄氏度,相对湿度70%。

在寒冷的冬季飞行,空速管易受结冰的影响。冰晶会堵塞空速管的测量孔使测量结果产生偏差,进而影响飞行安全。虽然CW-30大鹏完成任务安全回来,但是空速管堵塞对于飞机来说,是一件很危险的事情。

如今年2月11日俄罗斯客机安-148失事,俄调查人员通过解析黑匣子初步判定,客机空速管结冰导致飞行员获得错误航速信息,或为飞机失事原因。

4.空速管的发展

尽管空速管在可靠性、精度方面仍然可以满足当前大部分航空飞行器的需要,但是空速管无法在一些特殊场景下得到应用。例如高超声速飞行状态时,空速管所产生的激波将干扰飞行器的整体气动特性,而且高超音速飞行所产生的气动热更是很可能将传统的空速管烧蚀;另一方面,在强调隐身性能的现代作战飞机上,空速管突出于机身的结构则会引起可观的雷达反射。

嵌入式大气数据传感系统是融于飞行器外形表面的大气数据传感器技术。这种技术依靠嵌入在飞行器前端或机翼的压力传感器阵列,来测量飞行器表面的压力分布,并由压力分布间接获得飞行参数。

这种新技术目前已在追求高机动性、超音速巡航能力的新一代隐身战机中的应用,也侧面表明其将成为大气数据传感技术未来的发展方向。

关键词:无人机 空速管 科普向