Bài giảng Dẫn đường và quản lý không lưu - Tốc độ bay - Hà Duyên Trung

DẪN ĐƯỜNG VÀ QUẢN LÝ KHÔNG LƯU (ET5290) TS. Hà Duyên Trung Bộ môn Điện tử Hàng không – Vũ trụ Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Viện Điện tử - Viễn thông Tốc Độ Bay Nội Dung  1 Nguyên lý cơ bản đo không tốc máy bay theo phương pháp khí động học  2 Sai số của phương pháp khí động học khi đo không tốc  3 Đo không tốc thực nhờ thước HL-10M  4 Phân loại không tốc  5 Các phương pháp giải tìm không tốc trên thước E6B  6 Nguyên lý cấu tạo và làm việc của đồng hồ không tốc. Giới thiệu Một số khái niệm: Không tốc : là tốc độ chuyển động của máy bay so với môi trường không khí. Đồng hồ không tốc: là một áp kế kiểu màng đo động áp mà trên vành phân chia của đồng hồ chia theo đơn vị tốc độ. Không tốc : giúp phi công giữ máy bay theo tốc độ bay cần thiết và đảm bảo an toàn cho hoạt động bay. 1 Nguyên lý cơ bản đo không tốc máy bay theo phương pháp khí động học  Phương pháp khí động học Phương trình D.Bec-nu-li đối với chất khí Trong đó : V : vận tốc dòng khí, P : áp suất, g gia tốc trọng lực, E : năng lượng phần chất khí, A : đương lượng cơ của nhiệt chất khí 2 2 1 1 1 2 2 2 1 2 V P E V P E + + = + + =const. 2g γ A 2g γ A 1 Nguyên lý cơ bản đo không tốc máy bay theo phương pháp khí động học  Phương pháp khí động học Không khí sẽ chuyển động chậm lại và bằng không khi đi qua ống không tốc V2 = 0, phương trình D.Bec-Nu-li có dạng: TH1: Không khí không bị nén (ɣ1= ɣ2 và E1=E2) tốc độ dưới 400km/h 2 2 1 1 γ P -P = V 2g 2 1 2 1 2 1 2 1 V P P E -E = - + 2g γ γ A 1 Nguyên lý cơ bản đo không tốc máy bay theo phương pháp khí động học  Phương pháp khí động học đặt P2 – P1 = q và vậy hay là TH2: Không khí bị nén (tốc độ lớn hơn 400km/h) Định luật 1 của thủy khí động học : dQ = APdv + dE Trong đó : dQ – vi phân của nhiệt APdv – công của đơn vị nhiệt v – dung tích riêng, bằng 1/ɣ dE – sự thay đổi của năng lượng bên trong. 2 1Vq=ρ 2 γ =ρ g 2 V= q  1 Nguyên lý cơ bản đo không tốc máy bay theo phương pháp khí động học  Phương pháp khí động học Tích phân từng phần 2 vế phương trình trên ta được: Thay v=1/ɣ 2 1 1 1 2 2 P P P 2 1 1 1 2 2 P P P E -E = Pdv= Pdv-P V -P V VdP A    1 2 P 2 1 1 2 1 2 P E -E P P dP = - - A γ γ γ 1 Nguyên lý cơ bản đo không tốc máy bay theo phương pháp khí động học  Phương pháp khí động học Phương trình Puắc Xôn đối với quá trình đoạn nhiệt : P1v1 k = Pvk = const, K = Cp/Cv = 1,41 là chỉ số đoạn nhiệt Thay v = 1/ɣ ta được từ đó Ta có biểu thức tốc độ của đồng hồ là :  P – tinh áp  - mật độ không khí  k- chỉ số đoạn nhiệt  q - động áp k-1 k2p k q V= . +1 -1 ρ k-1 p            11 kk 1 1 1 1 k 1 P P γ=γ =γ P P       1 k k 1 PP = γ γ ρ 2 Sai số của phương pháp khí động học khi đo không tốc Sai số được chia làm 3 loại : Sai số cấu tạo : cũng giống tính chất của đồng hồ đo độ cao, hiệu chỉnh bằng cách lấy đồng hồ mẫu chuẩn so sánh rồi thành lập bảng hiệu chỉnh độ sai cấu tạo. Sai số khí động học : do ống thu khí áp đặt không song song với dòng khí động và do cảm ứng đúng tĩnh áp gây nên Sai số do phương pháp : do tính toán để làm vành số của đồng hồ không phù hợp điều kiện thực tế khi bay. 3 Đo không tốc thực nhờ thước HL-10M  Nguyên lý : Thay P=ρgRT ta có tốc độ của máy bay được xác định bởi công thức: Thay g = 9,81 m/s2. R = 29,27 (hằng số chất khí) và k = 1,41 ta được : Không tốc thực cơ bản của máy bay ( tại nhiệt độ Tt) k-1 kq p 2gRk V= .VT ( +1) -1 k+1 k-1 q k p V=44,44 T ( +1) -1 k-1 q k p 1V =44,44 T ( + ) 1t t  3 Đo không tốc thực nhờ thước HL-10M Nguyên lý : Đồng hồ KYC lập vành đo theo điều kiện tiêu chuẩn nên chỉ : Chia phương thứ nhất cho phương trình thứ hai ta được : Logarit hóa phương trình ta được : LgVt = lgVKYC + 0,5lg(273+tH) – 0,5lg(288-0,0065Hdh) Chính điều này giúp chế tạo thước HL-10M k-1 q k p 1V =44,44 T ( + ) 1KYC tc  t t KYC KYC tc dh T 273+t V =V =V T 288-0,0065H Ví dụ  Cho tốc độ đồng hồ do kim nhỏ VKYC = -20km/h và V = 950km/h. ΔV cấu tạo = -20km/h. Nhiệt độ trên cao tH = -60 o. Tính tốc độ tiêu chuẩn? 1. Vtc = 950 + (-20) = 930km/h 2. Đặt độ cao 8km đối chính với nhiệt độ -60o; đối chính 930km/h ở thang độ cao và tốc độ đồng hồ “ đọc kết quả ở thang “ độ cao và tốc độ hiệu chỉnh ta được Vt=880km/h. độ chính xác chỉ sai lệch 2% tốc độ 4 Phân loại không tốc Không tốc được chia làm 6 loại: Không tốc đồng IAS ( indicated Airspeed ): Là trị số tốc độ đọc trực tiếp trên vạch số phân chia của đồng hồ không có sự hiệu chỉnh nào. Phương pháp đọc theo chiều kim đồng hồ, có thể đọc bằng miles/h hoặc Kmots lấy giá trị trực tiếp trên mặt đồng hồ tốc độ. Không tốc cơ sở BAS ( Basic Airspeed ): Là không tốc của đồng hồ có hiệu chỉnh độ sai chế tạo Không tốc hiệu chỉnh CAS ( Calibrated Airspeed ) : Là không tốc hiệu chỉnh là không tốc cơ sở BAS đã hiệu chỉnh với sai số ống không tốc hoặc hiệu chỉnh với độ cao của máy bay. 4 Phân loại không tốc Không tốc thiết bị EAS ( Equivalet Airspeed ) : Là không tốc hiệu chỉnh CAS được hiệu chỉnh them hệ số nén Không tốc mật độ không khí DAS ( Density Airspeed ): Là không tốc hiệu chỉnh CAS được hiệu chỉnh tiếp sai số độ cao khí áp và nhiệt độ không khí thực. Không tốc thực TAS ( True Airspeed ) : Là không tốc thiết bị ( EAS) được hiệu chỉnh với sai số mật độ không khí 5 Các phương pháp giải tìm không tốc trên thước E6B Phương pháp ICE – T theo chiều suôi ( tìm không tốc thực TAS ) Các bước tiến hành: 1. Nhìn và đọc không tốc trên đồng hồ IAS (Indicated Airspeed) 2. Xác định không tốc hiệu chỉnh CAS 3. Dựa trên CAS xác định hệ số nén F để tìm ra không tốc thiết bị EAS 4. Cuối cùng tìm không tốc thực qua biểu thức: 5 Các phương pháp giải tìm không tốc trên thước E6B Phương pháp xen kẽ ( tìm ngược ) lại tìm không tốc đồng hồ Các bước giải như sau: 1. Không tốc thực TAS đã biết (408kt) 2. Tìm không tốc thiết bị EAS ta phải tìm trên thước hệ số nén (F=96% EAS = 245kt) 3. Tìm hệ số nén độ cao khí áp (PA = 30.000feed và EAS bằng 245kt) 4. Tìm không tốc đồng hồ bằng không tốc hiệu chỉnh CAS sai số cấu tạo bằng không tốc đồng hồ IAS 5. Tìm không tốc hệ số M ( hệ số M là tỉ lệ giữa không tốc thực của máy bay với không tốc tiêu chuẩn ở độ cao đó ). \ 6 Nguyên lý cấu tạo và làm việc của đồng hồ không tốc Hê thống ống không tốc:  Ống không tốc được gắn song song với trục dọc máy bay  Ống không tốc là nguồn cung cấp tĩnh áp của không khí bao quanh máy bay  Ống không tốc ( hệ thống động áp ) bao gồm : đĩa đón nhận không khí nén, bộ phận sưởi điện. 6 Nguyên lý cấu tạo và làm việc của đồng hồ không tốc  Nguyên tắc cấu tạo và làm việc của đồng hồ tốc độ  Bộ cảm ứng hộp màng : nhận sự thay đổi của áp lực không khí nằm bêntrong vỏ của đồng hồ tốc độ. Bộ hộp màng liên hệ với nguồn động áp và tĩnh áp, sự chênh lệch áp suất tạo ra lực nén làm cho hộp nở ra theo tốc độ máy bay.  Chính sự phồng của màng giúp ta đo được vận tốc của máy bay 6 Nguyên lý cấu tạo và làm việc của đồng hồ không tốc Các kiểu đồng hồ không tốc 1. Đồng hồ không tốc thực: chủ yếu trên các máy bay HKDD, chỉ có 1 kim khi đọc số tang giảm theo chiều kim đồng hồ có vòng số phân chia cố định 2. Đồng hồ không tốc cho phép tối đa: Đồng hồ có 2 bộ phận chỉ số: vòng phân chia cố định và vòng tròn cơ động ( hiện số ) 3. Đồng hồ chỉ hệ số M: trên đồng hồ này, hệ số M như tỷ số giữa không tốc thực của máy bay và tốc độ chẵn ở độ cao. 4. Đồng hồ kết hợp không tốc và hệ số M: dành cho máy bay có tốc đọ lớn, vừa ghi được không tốc đồng thời đọc được chỉ số M.