Ұшақ альтиметрінің жұмыс істеу принципі және конструкциясы

Құрал М.А. «Ұшақ альтиметрінің  жұмыс істеу принципі және конструкциясы»

Кіріспе......................................................................................................................................3

1 Қысым датчиктерін ұшу аппараттарының навигация жүйесінде қолдану..........................4

1.1 Ұшу биіктігі және оны өлшеу …………………………………………………………4

1.1.1 Ұшу биіктігі ………………………………………………...…...…....….......……..4

1.1.2 Өлшеу тәсілдері ……………………………………....………....…..…….....…….5

1.1.3 Биіктіктің өзгеруімен атмосфералық қысымның өзгеруі.................................6

1.2 Ұшу биіктігін өлшеудің радиотехникалық әдісі……….......…......….….…..........…..7

1.3 Ұшу биіктігін өлшеудің барометрлік әдісі………....….……………....................…….9

1.3.1 ВБМтипті барометрлік механикалық альтиметрлер .....……...........…..….…..12

1.3.2 Электрондық барометрлiк биіктікті өлшегіш ВБЭ-СВС-М ......…...........….….15

    1.3.3 Барометрлік биіктікті өлшегіштің сезімтал элементтері. Кремниден жасалған қысым датчиктері….….…………………………...................................................................16

1.3.4 Барометрлік биіктікті өлшегіш теориясы......................................…….....….…....22

1.4 Қысым датчигінің жұмыс істеу принципі және құрылысы……..….....….…........…..23

1.4.1 Негізгі корпус, кристалл……………......................................……….….....………23

1.4.2 X-ducer датчигінің сезімтал элементі………......................................….....………25

1.4.3 Жұмыс істеу принципі…………………....………………………..........….……...27

1.4.4 Кремний датчиктерінің негізгі сипаттамалары ……………...…...….......………28

 

Қорытынды...................................................................................................................................29

Әдебиет тізімі...............................................................................................................................30

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Кіріспе

Авиациялық өндірісте  приборлар жасау өте маңызды  роль алады.

Самолет жасаудың дамуы приборларды  үздіксіз жетілдірусіз мүмкін емес болар  еді.

Өзінің дамуында приборлар  жасау технологиясы арнайы технологиялық курстарды құрауға бастама болғантеориялық негіздерді құраудан завод материалдарын жүйелеуге дейін жол тапты.

Технология – әр түрлі  бұйымдарды өндіру процессі туралы ғылым.Бұл  технология өндіру, дайындау және құрастыру әдістерінің жиынтығын, дайын өнім алу үшін өндіріс процессінде қолдананылатын шикізаттың, материалдың немесе жартылай фабрикаттың  күйінің, формасының, қасиеттерінің өзгеруін көрсетеді.

Технологиялық процесстерді әзірлеу Бірыңғай өндірістік технологиялық дайындық жүйесі(Единой системы технологической подготовки производства, ЕСТПП) ережесіне сәйкес өткізіледі.ЕСТПП 3 негізгі ереже бойынша негізделеді: бұйымды технологиялық унификациялау және өңдеу; технологиялық процесстерді типтеу; технологиялық процесстерді және инженер-техникалық жұмыстарды автоматизациялау және механизациялау.

Авиациялық приборлар  мен автоматтардың сапасы, олардың  құрастырудың, реттеудің, оларды сынауды  бақылаудың технологиялық процесіне  байланысты болады.Жаңа технологиялық  процесстерді әзірлеу мен жетілдірудің өзекті міндеті оларды автоматизациялау мен механизациялау болып табылады.Осы  негізде ғана көп жағдайда 40%-дан 50%-ға дейінгі өнім жасаудыңжалпы еңбек шығынын құрайтын, құрастырудың үлкен еңбек шығынын төмендету мүмкін.Осы проблеманы шешу үшін біріншіден құрастыру бірлігі мен өнім конструкциясы жалпы алғанда технологиялық талаптарға сай болу керек.

Құрастырылған өнімнің конструкциясының технологиялылығы – оның құрастыратын технологиялық дайындыққа және құрастыруға және оны істеуге кететін еңбек, қаржы, материалдардың және уақыттың шығынын сипаттайтын,қабылданған өндіріс шарттарымен анықталатын, аналогты өнімдердің сәйкес көрсеткіштеріне икемділігін анықтайтын қасиеттерінің жиынтығы. Конструкцияның технологиялылығы ГОСТ 18831-73, 14.201-73, 14.204-73 регламенттелетін техникалық және техниклық-экономикалық көрсеткіштерімен анықталады.

Технологиялылығының негізгі  көрсеткіштеріне дайындауға жұмсалатын еңбек және технологиялық өзіндік  құны жатады.

 

Авиаприборлар жасаудағы қазіргі таңғы проблемаларымен бірге приборлардың сапасын, төзімділігін көтеру, олардың номенклатурасы мен өндіріс масштабының елеулі артуына байланысты приборлар дайындаудың үнемділігін арттыру ерекше маңыз алды.Авиаприборлар жасау технологиясы ұлттық шаруашылықтың қажеттілігімен, приборлар жасау өнеркәсібіндегі инженерлік-техникалық жұмысшылардың практикалық әрекетімен тығыз байланысты.

1. Қысым датчиктерін ұшу аппараттарының навигация жүйесінде қолдану

1.1 Ұшу биіктігі және оны өлшеу

Ұшу аппаратында(летательный аппарат, ЛА) орнатылған кез келген навигациялық жүйесіне Жерге қарағанда өзінің орналасқанын анықтау керек.Үлкен биіктік диапазонында қысым датчигі негізіндегі электрондық альтиметрді(высотомер) қолдану осы проблеманы шешуде ең тиімді болып табылады.

1.1.1 Ұшу биіктігі

Ұшу биіктігі деп вертикалді түрде біршама деңгейден санап щығарылған, санаудың басы деп алынған, ұшу аппаратына дейінгі ара қашықтықты айтады.Әуе ұшуда ұшу биіктігін классификациялау бастапқы санау деңгейі бойынша алынған.(1.1-суретті қараңыз):

1.1-сурет.Бастапқы санау деңгейі бойынша ұшу биіктігінің классификациясы

Ақиқат биіктік Н_ист–ұшақтың астындағы беттің нүктесінен саналады.

салыстырмалыН_отн–шартты деңгейден (аэродромның, нысанның т.б. деңгейі.);

абсолюттіН_абс–теңіз деңгейінен; 

эшелонды биіктікН_эш–стандартты атмосфералық деңгейге сәйкес келетін шартты деңгей.760 мм рт. ст.

1.1.2 Өлшеу тәсілдері

Ұшу биіктігі барометрлік, радиотехникалық, инерциялық, электростатикалық әдістермен өлшенеді. Негізгі әдістерге барометрлік және радиотехникалықжатады.

Радиоальтиметр арқылы ақиқат ұшу биіктігін анықтауға болады. Биіктік уақыт  ішінде  радиотолқындардың өткен ара қашықтығына,екі еселенген ақиқат ұшу биіктігіне тең. Яғни

,

(1.1)

- радиотолқындардың таралу жылдамдығы.

Радиоальтиметрлер жоғары дәлдікті өлшеуді қамтамасыз етеді.Олардың  көрсеткіштері метеожағдайларға және ұшу жылдамдығына тәуелді емес, бірақ  практикада олар тек бақылаушы прибор ретінде, мысалы, жермен жақындасуды  ескертетін сигнал беру жүйесінде және күрделі метеорологиялық жағдайларда қону үшін қолданылады.Мұның себебі, радиоальтиметр арқылы қалыпты ұшу биіктігін ұстауда ұшу аппаратының траекториясы жер бедері пішінін қайталайды, соның әсерінен экипаж бен жолаушыларға ыңғайсыз селкілдетулер пайда болады.

Сондықтан ұшу биіктігін  анықтайтын негізгі прибор ретінде  барометрлік альтиметр болып  табылады.

 

 

 

1.1.3 Биіктіктің өзгеруімен атмосфералық қысымның өзгеруі

Биіктікті өлшеудің барометрлік  әдісі биіктіктің өзгеруіменатмосфералық қысымның заңды өзгеруіне сәйкес негізделген(1.2-суретті қараңыз).Ауа  қысымының 11000 м биіктікке дейінгі  тәуелділігі мына формуламен белгіленеді:

(1.2)

 

Биіктікке байланысты осы  теңдеуді шығара отырып, мынаны аламыз:

(1.3)

 

- газды тұрақты (29.27 м/град).

Өлшеп отырған биіктік 4 параметрдің  функциясы екені формулада көрсетілген:ұшу  биіктігінің қысымы , биіктікті және температуралық градиентті өлшеудің бастапқы деңгейінде қысым мен температура.

Егер  , және   параметрлерін тұрақты деп алып, биіктікті атмосфералық қысымның функциясы ретінде анықтасақ, сонда биіктікті өлшеу проблемасы атмосфералық проблеманы өлшеу проблемасына айналады.Ұшу биіктігіндегі қысымды ұшақтын өзінде барометр(анероид) арқылы өлшеуге болады.

1.2-сурет. Биіктікке байланысты атмосфералық қысымның өзгеруі

 

 

1.2 Ұшу биіктігін өлшеудің радиотехникалық әдісі

 

Ұшу биіктігінің өлшеудің радиотехникалық әдісі радиотолқындардың  ұшақтан жердің бетіне дейінгі ара  қашықтықты өту уақытын өлшеуге  және керісінше(олар шағылысқаннан  кейін) негізделген.Осы принципте  жасалған құрылғылар ақиқат ұшу биіктігін  өлшейді және радиоальтиметр деп  аталады. Оларда екі антенна болады:

-антенна А1,радиотаратқыш, ұшақта орналасқан, үздіксіз электромагниттік толқындарды таратады. Олар жерден шағылысып, ұшаққа қайтып келеді(1.3-суретті қараңыз).

-антенна А2, радиоқабылдағыш, ұшақта орналасқан, радиотаратқыш антеннаның және жерден шағылысқан радиотолқындарды қабылдайды.

 

1.3-сурет

Конструктивті прибор бағытталған  антеннасы ұшақтың астында орналасқан СВЧ радиотаратқыштан, шағылысқан сигналды қабылдаушыдан, сигналдарды өңдеуші құрылғылардан, және де сол уақыттағы биіктік туралы мәліметтер жіберілетін приборлар тақтасында орналасқан индикатордан тұрады.Радиоальтиметрлер(радиовысотомеры) 1500 метрге дейін биіктікті анықтауға арналған, үздіксіз  радиолокациялы  режимде жұмыс істейтін кіші биіктікті РВ(мысалы, РВ-3,РВ-5), және  30 000 метрге дейін биіктікті өлшейтін, импульсты режимде жұмыс істейтін үлкен биіктікті альтиметрлер(РВ-18 т.б). Бұлардың түгелге жуығында ұшқышпен берілген биіктіктен төмен түскенде жарықтық және дыбыстық сигнал беретін кіші биіктікті  сигнализатор бар.

Прибордың кемшіліктеріне, оның көрсетілген бағыттылығын(радиохабарлаушының сәулені перпендикуляр төмен  шығаруы) жатқызуға болады.Осы себеп  бойынша радиоальтиметрді тек қана жазық жерде ғана қолдану тиімді және таулы немесе кедір-бұдырлы  жерде пайдасы жоқ. Ұшақтың қисаюы кезінде РВ үлкен биіктікті көрсетеді, өйткені биіктік – үшбұрыштың тік катеті, ал радиоальтиметрдің  сәулесі қисаюда гипотенуза бойынша  жіберілген. Сондықтан қатты қисаю  кезінде(15-20 град) жарықтық сигнализация қосылуы мүмкін.Әдетте тангаж(ұшу аппаратының көкжиекке қатысты қисаюы) есепке алынбайды, өйткені ол транспортты ұшақтарда 15-20 градустан сирек асады. Мұның бәрінен басқа радиоөлшеудің экологиялық жағынан қауіпсіздігі сұрақ тудырады, өйткені өлшеу дәлдігін қамтамасыз ету үшін биосфераға қауіп тудыратын, қысқатолқынды қуатты таратқыштарды қолдану керек.

Борттық

Радиобиіктікті өлшеуш құралдың негізгі  жұмыс істеу  ұстанымы радиосигналдың жеткізуші антеннадан қайта шағылыстырушы бетке дейін және қайта жеткізуші антеннаға бару уақытын өлшеуге негізделген(радиолокацияның негізгі ұстанымы). Сигналдың биіктігі және кідіріс уақыты мына формуламен байланысты:

                                                  (1.4)

мұнда h — биіктік; t — кідіріс уақыты; c — радиотолқындардың таралу жылдамдығы (жарық жылдамдығына тең).

Сигналдың кідіріс өлшеу әдісі оның түріне байланысты:

• Импульсты сигналдарды қолданғанда,әдеттегі импульсты техника әдістері қолдана отырып(ұқсас тізбек немесе сандық есептегіш), жеткізгіш және қабылдағыштың импульстарының арасындағы уақыт аралығы өлшенеді;
• Радиосигналдың жииілікті модуляциясы  ара  немесе үшбұрыш сипатындағы испульстар кезінде,қорытынды сигнал тілімді-желелікте уақыт бойынша өлшенетін,жоғары шапшаң жиілікті ауытқу түрінде болады.Солайша кідірілген сигнал бастапқыдан жиілік бойынша өзгешелеу болады. Таралатын және қабылданатын сигналдарды қосу  кезінде жиілігі шапшаң жиіліктердің айырмасына  тең соғылулар пайда болады.Себебі,шапшаң жиіліктің уақыт бойынша өзгеруі желілікті және қалдықты жиілік кідіріске пропорционалды.
• Соқтығыс жиілігі жиілікті өлшеуішпен өлшенеді,содан кейін өлшенетін мағлұмат көрсеткіш құралға жерге дейінгі ара қашықтық түрінде шығарылады.

Жер үсті

РЛС самолетке дейінгі  қашықтықты, жылдамдығын және ұшу  бағытын анықтайды.

Биіктікті өлшеуішті басқарушы  құрал самолеттің станцияға қатысты  бұрыштық жылдамдығын өлшейді және биіктікті өлшегіштің антеннасын сәйкес жылдамдықпен айналдыра бастайды.Осымен бір мезгілде антенна жоғары-төмен  жүріп айналаны тарбағытталған сәулемен барлайды.Осылайша самолеттің бұрышқа қатысты орны анықталады.Қарапайым түрлендірулер арқылы жерден қашықтығын өлшеуге болады.

   Үш координатты  РЛС дәл сол мақсатта бірнеше  антенналармен көбірек сәулелер  қолдана отырып өлшейді.Биіктікті  өлшеудің мұндай  әдісінің дәлдігі  төмендеу,дегенмен  бірінші реттік  өңдеуден кейін самолеттің координаттарымен  бірге оның биіктігі де есептеліп  шығарылады.

 

 

1.3 Ұшу биіктігін өлшеудің барометрлік әдісі.

Ұшу биіктігін өлшеудің барометрлік  әдісі ауа қысымының биіктікке  тәуелділігіне негізделген.Бұл тәуелділікті есептеулер бойынша мына сөйлемнен  шығарамыз: Ауа  қалыпты орташа дәрежедегі теңіз көрсеткіштеріне ие идеалды  газ.