Ұшақтағы жылдамдық және биіктік көрсеткіштеріндегі қателіктердің себебі

Кіріспе

Орындық қате – ұшақтағы ауа жылдамдығы мен биіктігін өлшейтін жүйелерге әсер ететін қателердің бірі. Ұшақта дәлме-дәл ауа жылдамдығын және биіктігін көрсететін жүйелердің болуы практикалық емес және қажет те емес. Шамалы қателіктерге жол беріледі. Оның себебі – ауа жылдамдығын өлшегіш пен биіктік өлшегішке ауа қысымын жеткізетін статикалық тежеуіштің орналасуында. Ұшақта барлық шабуыл бұрыштарында статикалық қысым атмосфералық қысымға тең болатын ешқандай орын жоқ.

Статикалық жүйе

Барлық ұшақтарда статикалық порт деп аталатын ұшақ корпусындағы кішкентай тесік болады. Статикалық порттың жанындағы ауа қысымы арна арқылы биіктік көрсеткішіне (алтиметрге) және жылдамдық көрсеткішіне (әуе жылдамдығын көрсеткішке) беріледі. Осы статикалық порт және арна ұшақтың статикалық жүйесін құрайды. Статикалық жүйенің мақсаты – ұшақ қандай биіктікте ұшып бара жатса, сол биіктіктегі ауа қысымын өлшеу. Идеалды статикалық жүйеде биіктік көрсеткішіне және жылдамдық көрсеткішіне берілетін ауа қысымы, ұшақ ұшып бара жатқан биіктіктегі ауа қысымымен тең болуы керек. Ұшақтың қасынан ауа ағыны өтетін кезде, ағын сызықтары ұшақтың болуына байланысты өзгереді, ал ауа жылдамдығы ұшақ корпусының әртүрлі жерлерінде әртүрлі болады. Бернулли принципіне сәйкес, ауа жылдамдығының әртүрлі болуы ұшақ корпусының әртүрлі жерлерінде әртүрлі қысымға алып келеді. Статикалық портты орналастыру үшін ең қолайлы жағдай – ұшу кезіндегі жергілікті ауа қысымы, ұшақтан алыс жердегі қысыммен әрқашан тең болуы, бірақ ұшақта барлық шабуыл бұрыштары үшін мұндай идеалды жағдай кездеспейді. Статикалық порттың орнын таңдағанда, ұшақ конструкторлары статикалық қысым мен еркін ағын қысымы арасындағы айырмашылық ұшақтың шабуыл бұрышының жұмыс диапазонында ең төмен болатын жерді табуға тырысады. Кез келген шабуыл бұрышындағы қалдық айырмашылық – орындық қателік (позициялық қателік) деп аталады. Орындық қателік көрсетілген жылдамдыққа және көрсетілген биіктікке әсер етеді. Ұшақ өндірушілері ұшақтың ұшу нұсқаулығында көрсетілген жылдамдық пен биіктіктегі қателік туралы мәліметтерді жариялайды. Көптеген ұшақтарда орындық қателіктің жылдамдыққа әсері көрсетілген жылдамдық пен калибрленген жылдамдық арасындағы айырмашылық ретінде көрсетіледі. Ал кейбір төмен жылдамдықты ұшақтарда орындық қателік көрсетілген жылдамдық пен эквивалентті жылдамдық арасындағы айырмашылық ретінде көрсетіледі.

All aircraft are equipped with a small hole in the surface of the aircraft called the static port. The air pressure in the vicinity of the static port is conveyed by a conduit to the altimeter and the airspeed indicator. This static port and the conduit constitute the aircraft's static system. The objective of the static system is to sense the pressure of the air at the altitude at which the aircraft is flying. In an ideal static system the air pressure fed to the altimeter and airspeed indicator is equal to the pressure of the air at the altitude at which the aircraft is flying. As the air flows past an aircraft in flight, the streamlines are affected by the presence of the aircraft, and the speed of the air relative to the aircraft is different at different positions on the aircraft's outer surface. In consequence of Bernoulli's principle, the different speeds of the air result in different pressures at different positions on the aircraft's surface. The ideal position for a static port is a position where the local air pressure in flight is always equal to the pressure remote from the aircraft, however there is no position on an aircraft where this ideal situation exists for all angles of attack. When deciding on a position for a static port, aircraft designers attempt to find a position where the error between static pressure and free stream pressure is a minimum across the operating range of angle of attack of the aircraft. The residual error at any given angle of attack is called the position error. Position error affects the indicated airspeed and the indicated altitude. Aircraft manufacturers use the aircraft flight manual to publish details of the error in indicated airspeed and indicated altitude across the operating range of speeds. In many aircraft, the effect of position error on airspeed is shown as the difference between indicated airspeed and calibrated airspeed. In some low speed aircraft, the position error is shown as the difference between indicated airspeed and equivalent airspeed.

Пито жүйесі

Бернулли принципі бойынша, жалпы қысым (немесе тоқырау қысымы) ағын сызығы бойымен тұрақты болады. Тоқырау қысымында өзгеру болмайды, ол ағын сызығының қай жерінде өлшенгеніне қарамастан. Тоқырау қысымымен байланысты орындық қателік жоқ. Пито түтігі ауа жылдамдығын көрсеткішке қысым жеткізеді. Пито түтігі жергілікті ауа ағынына бағытталған, шекаралық қабаттан және винттен шығатын ағыннан тыс жерде орналасқан болса, пито қысымы тоқырау қысымына тең болады. Пито қысымы бағыттау қателігіне ұшырауы мүмкін, бірақ орындық қателікке осал емес.

Әуе кемесінің жобалау стандарттары

Ұшақтардың жобалау стандарттары Пито-статикалық жүйесінің қателігінің ең жоғары мөлшерін белгілейді. Көрсетілген биіктіктегі қателік шектен тыс болмауы керек, себебі ұшқыштар үшін трафиктан қауіпсіздік сақтау мақсатында биіктіктің дұрыс анықталуы маңызды. АҚШ Федералдық авиация ережелерінің 23-бөлімі, §23.1325(e) статикалық қысым жүйесіне келесі талапты қосады: Белгіленген қысым биіктігіндегі жүйе қатесі, , [ұшақтың жұмыс жылдамдық диапазоны] үшін жылдамдыққа ± аспауы тиіс. Сондай-ақ, көрсетілген әуе жылдамдығының қателігі де шектен тыс болмауы керек. 23-бөлімнің §23.1323(b) тармағы әуе жылдамдығын көрсету жүйесіне келесі талапты қосады: Жүйе қатесі, оның ішінде орналасу қателігі, , [ұшақтың жұмыс жылдамдық диапазоны] бойында калибрленген әуе жылдамдығының үш пайызын немесе , олардың арасындағы үлкенін аспауы тиіс.