Устройство для моделирования барометрической высоты полета

 

ИС A Н--

ОП ИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советскик

Социалистических республик

<>752392

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТИЯЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено 010877 (21) 2512056/18-24 Р1) М

3 с присоединением заявки М (23) Приоритет—

G G 7/78

Государственный комитет

СССР оо делам изобретений и открытий

Опубликовано 300780. Бюллетень Ио 28 (53) УДК 6 81. 333 (088.8) Дата опубликования описания 360780 (72) Авторы изобретения

Б.П.Пузанов и Е.М.Токмовцев (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ БАРОМЕТРИЧЕСКОЙ

ВЫСОТЫ ПОЛЕТА

Изобретение относится к аналоговому моделированию и может быть использовано в авиационных тренажерах для имитации изменений барометрической высоты полета. 5

Известны имитаторы, используемые в авиационных тренажерах, в которых показания изменения моделируемой барометрической высоты полета имити- 1О руются без учета изменения атмосферного давления и температуры наружного воздуха на пролетаемом уровне местности (1J .

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для моделирования высоты полета, содержащее интегратор высоты, вход которого является входом устрой- 2О ства, а выход подключен к первому входу первого суммирующего усилителя, второй вход которого подключен к выходу блока памяти, вход которого соединен через ключ с выходом датчика теку 15 щего уровня местности, подключенным к первому входу второго суммирующего усилителя, второй вход которого соединен с выходом первого суммирующего усилителя Pj .

Устройство позволяет определить барометрическую высоту для стандартных атмосферных условий.

В реальных условиях атмосферное давление и температура наружного воздуха на пролетаемом уровне местности (имеется ввиду текущее значение уровня местности) изменяются и вызывают изменения показаний барометрической высоты, индицируемой .барометрическим указателем высоты в кабине летчика.

Значение барометрической высоты с учетом изменения атмосферного давления и температуры наружного воздуха на пролетаемом уровне местности можно описать уравнением

Н в - Ннот +дН +ьН где Н„ текущее значение истинной высоты полета (высота относительно пролетаемого уровня местности); дН -текущее значение поправки, учитывающее изменения атмосферного давления на пролетаемом . уровне местности; дН -текущее значение поправки, учитывающее изменение температуры наружного воздуха на пролетаемом уровне местности.

752392

25

35

50

d0

Таким образом в известном устройстве не решаются текущие значения поправок к барометрической высоте, что приводит к ошибке в решении и, соответственно, приборной индикации ,барометрической высоты в кабине летчика. Это приводит в свою очередь, к привитию ложных навыков при обучении летчика на тренажере.

Цель изобретения — повышение точности моделирования.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для моделирования высоты полета, дополнительно введены последовательно соединенные датчик атмосферного давления и блок вычисления поправки на изменение атмосферного давления, датчик наружной температуры, блок вычисления поправки на изменение наружной температуры и третий суммирующий усилитель, первый вход которого подключен к выходу второго усилителя, второй вход соединен с выходом блока вычисления поправки на изменение атмосферного давления, а третий вход подключен к выходу блока поправки на изменение наружной температуры, три входа которого соединены соответственно с выходами первого суммирующего усилителя, датчика текущего уровня местности и датчика наружной температуры.

На фиг. 1 представлена блок-схема. устройства.для моделирования баромет" рической высоты полета; на фиг. 2 кривая поправки барометрической высоты от атмосферного давления; на фиг. 3 — график ограниченной высоты, на фиг. 4 — изменение поправочного коэффициента от окружающей температуры; на фиг. 5 — схема блока вычисления поправки на изменение наружной температуры.

Устройство для моделирования барометрической высоты novena содержит интегратор 1 высоты, первый суммирую- 45 щий усилитель 2, второй суммирующий усилитель 3, датчик 4 текущего (пролетаемого) уровня местности, ключ 5, блок 6 памяти, датчик 7 атмосферного давления на пролетаемом уровне местности, блок 8 вычисления поправки на изменение атмосферного давления, третий. суммирующий усилитель 9, датчик 10 наружной температуры на пролетаемом уровне местности, блок 11 вычисления поправки на изменение аружной температуры.

В основу работы устройства для моделирования барометрической высоты полета положено уравнение

Н вЂ” Н„ +AHp +bHт (1)

Текущее значение истинной высоты полета описывается уравнением

65 где h„c — уровень аэродрома взлета, H H- = чуд вЂ,текущее значение относительной высоты полета (высота относительно аэродрома взлета); и - задаваемое значение пролетаемого уровня местности.

Текущее значение поправки л Н вычисляется как ь НР f (Р,и), где Р,. - задаваемое значение атмосферного давления на пролетаемом уровне местности.

Функциональная зависимость f(P„) представлена на фиг. 2.

Текущее значение поправки ь Нт вычисляется по уравнению

Т .ср

hHт Нист.oгp. T Нист,огр,(3) где Н вЂ” текущее значение ограниченной истинной высоты полета

Т вЂ” расчетное значение средней температуры столба воздуха

ВЫСОТОЙ Нист

Ограниченная истйнйая высота вычисляется о уравнению

Нис огр= < (Н) Ьгь (4) где Н = Ь„,+ Но,„;

f(H) — представлена на фиг.3.

Расчетная средняя температура столба воздуха высотой Н„ вычисляется по формуле м.р (5)

РР 2 где T = 288 К;

Ти = Т о — о, Т„р - расчетная температура воздуха на высоНист.огр,(K);

8, = О, 0065 град/м — температурный градиент для стандартной атмосферы.

Фактическая средняя температура столба воздуха высотой Н„ Вычисляется по формуле

Тнм (6)

Рср 2 где Т вЂ” задаваемая фактическая тем9 пература воздуха на пролетаемом уровне местности (К);

Т„ — фактическая температура воэДуха на высоте Нист.pip.

Температура T вычисляется по уровню и<Р = V Р "ист,огр где В = Г(ТР) — температурный градиент, зависящий от фактической температуры на уровне местности.

Функциональная зависимость (Т ), представлена на фиг. 4.

Подставив выражения (5) и (6)

В выражение (3) и приведя его к виду удобному для моделирования, получаем уравнение поправки т Нист.огр

2То РоНист,огр 2 РсР Нист.orp)

2Т<Р Нист.огр

752392

Устройство для моделирования барометрической высоты полета (фиг. 1) работает следующим образом.

Перед началом работы устройства на датчиках 4, 7 и 10 устанавливаются соответственно уровень местности, величина атмосферного давления и температура наружного воздуха на аэродроме взлета. По сигналу ".Начальные условия" напряжение, пропорциональное уровню местности аэродрома взлета Ьц с датчика 4 через ключ

5 поступает в блок б памяти. После введения начальных условий на вход интегратора 1 высоты подается напряжение, пропорциональное вертикальной скорости V . На выходе интегратора 1 появляется напряжение, пропорциональное относительной высоте полета Н

На суммирующем усилителе 2 моделируется уравнение Н = h + Но „, для чего на первый вход этого усилителя подается напряжение с интегратора 1 высоты, а на второй вход подается напряжение с блока б памяти. На выходе суммирующего усилителя 2 снимается напряжение, пропорциональное текуцей барометрической высоте полета

Н, но без учета изменений атмосферного давления и температуры наружного воздуха на пролетаемом уровне местности 30

На суммирующем усилителе 3 моделируется первое слагаемое уравнение (1), для чего на первый вход этого усилителя подается напряжение с суммирующего усилителя 2, а на второй 35 вход подается напряжение с датчика

4 уровня местности, пропорциональное установленному значению уровня местности h (в общем случае отличное от уровня местности аэродрома взлета), 4О

С выхода сммирующего усилителя 3 снимается напряжение, пропорциональное текущему значению истинной высоты полета (высота относительно пролетаемого уровня местности).

45 женной на фиг. 5. На этой схеме функциональная зависимость В (т ) Второе слагаемое уравнения (1) моделируется в блоке 8 вычисления поправки на изменение атмосферного (дНР). цля s aHcIIeHHa этой 50 поправки с датчика 7 снимается напряжение, пропорциональное установленному значению атмосферного .давления

Р на уровне местности (в общем случае отличное от значения атмосферного давления на аэродроме взлета), и подается на вход блока 8. Поправка дН< в блоке 8 вычисляется путем воспроизведения функциональной зависимости д Н = 1(Р ).Моделирование функции

f(Р„) может быть реализовано, напри- 60 мер, с помощью активного диодного, функционального преобразователя, изображенного на фиг.5, состоящего из блока 12 нелинейности и операционных усилителей 13 и 14. 65

Третье слагаемое уравнения (1) моделируется в блоке 11 вычисления поправки, учитывающей изменение температуры наружного воздуха (aH ).

В основу вычисления поправки положено уравнение (I). Для вычисления поправки ьН на первый вход блока

11 подается с. выхода суммирующего усилителя 2 напряжение, пропорциональное текущей высоте Н, на второй вход блока 11 подается с выхода датчика 4 напряжение, пропорциональное установленному значению уровня местности h и на третий вход блока 11 подается с выхода датчика 10 напряжение, пропорциональное установленному значению температуры наружного воздуха Т, на уровне местности (в общем случае отличное от значения температуры наружного воздуха на аэродроме взлета).

Суммирование слагаемых Н„,АНР дН„ уравнения (1) осуществляется на суммирующем усилителе 9 (фиг. 1). На первый вход суммирующего усилителя

9 с выхода суммирующего усилителя

3 подается напряжение пропорциональное текущему значению истинной высоты полета дНц . На второй выход суммирующего усилителя 9 с выхода блока

8 вычисления поправки дНр подается напряжение, пропорциональйое вычисленному текущему значению поправки дНр . На третий вход суммирующего усилителя 9 с выхода блока 11 вычисления поправки дН> подается напряжение, пропорциональное вычисленному текущему значению поправки дН . С выхода суммирующего усилителя 9 снимается напряжение, пропорциональное сумме слагаемых Н„,+ дНр + д Н,, т.е. пропорциональное текущей барометрической высоте полета с учетом изменения атмосферного давления и температуры наружного воздуха на пролетаемом уровне местности.

Модель уравнения (7) может быть реализована с помощью схемы, изобрамоделируется с помощью активного диодного функционального преобразователя, состоящего из блока 12 нелинейности и операционных усилителей 13 и 14.

Функциональная зависимость f(H) моделируется на операционном усилителе

15 с помощью стабилитрона, включенного в цепь обратной связи .этого усилителя. Уравнение Н,= f(H) — Ь моделируется на операциойном суммирующем усилителе 16. Операционные усилители 17, 18, 19 выполняют функцию инверторов.Произведение ВН„ моделируется с помощью множительйого устройства на диодных квадраторах. состоящего из блока 20 перемножения и операционного усилителя 21. Выражение

752392 (2Т«р- оНист.огр-2Т«р-РН ист.огр

2Т«р Н ист,огр моделируется с помощью множительного устройства на диодных квадраторах, состоящего из блока 32 перемножения и операционного усилителя 33. Таким образом на выходе операционного усилителя 33 получаем напряжение, пропорциональное вычисленному текущему значению поправки лН .

Предлагаемое устройство для моделирования барометрической высоты полета позволяет моделировать барометрическую высоту полета с учетом изменения атмосферного давления и температуры наружного воздуха на пролетаемом уровне местности и прибли40

2Т - 8Н„,, моделируется на операционном усйлйтеле 22. Вычислейие величины обратной выражению 2Т, — 8 Н„ „,р осуществляется путем решения функциональной зависимости

Е

=1(2Г,р-Рнист.огр1 °

2т,- Н„„„ц, Моделирование функции t(2T+ — 8H„, ) производится с помощью актйвного диодного функционального преобразователя, 10 состоящего из блока 23 нелинейности и операционных усилителей 24 и 25.

Операционный усилитель 26 выполняет функцию инвертора.

Выражение 2То — 8 H„c огр - 2Т«р+8Н л р 5 моделируется на операционном усилителе 27. Произведение

1 с Ро ист.о Р Ф Р иск.а Р) т - н

«р " ист.огр моделируется с помощью множительного устройства на диодных квардаторах, состоя.;„его из блока 28 перемножения и операционного усилителя 29. Операционные усилители 30 и

31 выполняют функцию инверторов.

Произведение эить индицируемые барометрическим прибором в кабине летчика значение этой высоты к реальным.

Формула изобретения устройство для моделирования барометрической высоты полета, содержащее интегратор, вход которого является входом устройства, а выход подключен к первому входу первого суммирующего усилителя, второй вход которого подключен к выходу блока памяти, вход которого соединен через ключ с выходом датчика текущего уровня местности, подкпюченным к первому входу второго суммирующего усилителя, второй вход которого соединен с выходом первого суммирующего усилителя, о т л и ч а ю— щ е е с я тем, что, с целью повышения точности моделирования, в устройство дополнительно введены последовательно соединенные датчик атмосферного давления и блок вычисления поправки на изменение атмосферного давления, датчик наружной температуры, блок вычисления поправки на изменение наружной температуры, и третий суммирующий усилитель, первый вход которого подключен к выходу второго усилителя, второй вход соединен с выходом блока вычисления поправки на изменение атмосферного давления, а третий вход подключен к выходу блока поправки на изменение наружной температуры, три входа которого соединены соответственно с выходами первого суммирующего усилителя, датчика текущего уровня местности и датчика наружной температуры.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США 9 3448201,кл. 35-10, 1969.

2. Авторское свидетельство СССР

Ф 563859, кл. G 06 G 7/78 1975.