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    ADP-55五孔探頭空速管攻角側滑角傳感器系統

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    簡單介紹
    ADP-55五孔探頭空速管攻角側滑角傳感器的架構比較簡單,主要包括用來測量各種壓力的半球形或圓錐五孔探頭、安裝在機身的傳感器支撐部分以及連接探頭和支撐部分的來接部分。若干氣動管路貫穿探頭、連接部分和支撐部分傳導壓力,差壓傳感器將壓力信號轉換為電信號,通過公式,計算出攻角(迎角)和側滑角。五孔探頭迎角傳感器AOA和攻角傳感器AOS的優點。 與傳統的風標迎角傳感器和側滑角傳感器相比,五孔探頭空速管攻角側滑角傳感器系統沒有內在摩擦和遲滯。風標式電位計原理的內在的摩擦。在低空速的情況下,由于受到的推力很小,風標不能移動到正確的位置。在更高空速情況下,風標也存在相當大的遲滯。五孔空速管壓差比迎角傳感器和側滑角傳感器可以在非常低的空速下測量迎角和側滑角。 五孔探頭空速管攻角側滑角傳感器系統沒有旋轉機械結構,不會產生過沖。

    ADP-55五孔探頭空速管攻角側滑角傳感器系統

    的詳細介紹

    ADP-55五孔探頭空速管攻角側滑角傳感器系統

     

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    1、ADP-55五孔探頭空速管攻角側滑角傳感器系統攻角傳感器(AOA)和側滑角傳感器(AOS)介紹


    五孔探頭空速管攻角側滑角傳感器系統的架構比較簡單,主要包括用來測量各種壓力的半球形或圓錐五孔探頭、安裝在機身的壓差傳感器支撐部分以及連接探頭和支撐部分的來接部分。若干氣動管路貫穿探頭、連接部分和支撐部分傳導壓力,差壓傳感器將壓力信號轉換為電信號,通過公式,計算出迎角攻角)和側滑角。


    2、五孔探頭空速管攻角側滑角傳感器系統系統攻角傳感器(AOA)和側滑角傳感器(AOS)計算公式

    (1)      Palpha = (Pu – PL) / (Pt – Ps) ;        Pu = upper port pressure, PL = lower port pressure

    and,

    (2)      Pbeta = (Pr – Pl) / (Pt – Ps) ;                      Pr = right port pressure, Pl = left port pressure

    (3)      α = a0 + aα Pa + aβ Pb

    (4)            β = b0 + bα Pa + bβ Pb

    (5)      Cp = c0 + cα Pa + cβ Pb

    where,

    (6)      Cp = (Ps – P) / (?ρV2);  Ps = measured static pressure, P∞  = true static pressure


     3、五孔探頭空速管攻角側滑角傳感器系統迎角傳感器AOA 和攻角傳感器AOS 的優點


    3.1、與傳統的風標迎角傳感器相比,五孔空速管測量迎角和攻角時沒有內在摩擦和遲滯。風標式電位計都有內在的摩擦。在低空速的情況下,由于受到的推力很小,風標不能移動到正確的位置。在更高空速情況下,風標也存在相當大的遲滯。五孔空速管壓差比迎角傳感器和側滑角傳感器可以在非常低的空速下測量迎角和側滑角。
    3.2、五孔空速管壓差比迎角傳感器和側滑角傳感器上沒有旋轉機械結構,不會產生過沖。如果不衰減,風標式迎角傳感器和側滑角傳感器需要一個穩定時間(衰減是不利因數,因為它增加了延遲)。相比風標型系統,五孔探頭迎角傳感器和側滑角傳感器以*小的延遲和沒有過沖情況下,能夠在非常低的空速下,測量氣流的角度(迎角和側滑角)。 以某公司為例,其迎角(攻角)風標傳感器:115 節(200km/h)時,在100毫秒內,風標將從3.0°偏移量返回到航空零,并且*大過沖達0.5°”。因此,在粗略和動態空氣中的風標會不斷移動,并產生了一個額外的動態誤差,且比靜態誤差更大。
    3.3、五孔探頭空速管迎角傳感器和側滑角傳感器有非常小的延遲。部分空速管有低于20ms 的一個傳輸延遲(壓力傳感器的延遲遠低于1 毫秒)。這包括計算機時間和傳輸時間。風標的延遲要高得多(參見上面,在高空速高于100ms 的延遲,在低空速高的延遲甚至更高)。
    3.4、前支桿上風標的迎角傳感器空氣動力學動態校準是非常復雜的,需要大型的風洞。風標安裝在支桿上會經歷一個很復雜的氣流,因為風標會受到在其前面的空速管探頭影響。測試表明這種影響是不可忽略的,可以增加好幾度的誤差。此校準也是非常困難的。絕大部分支桿上的風標迎角傳感器根本就沒有進行空氣動力學方面校準。


    3.5、ADP-55五孔探頭空速管上迎角傳感器和側滑角傳感器,沒有移動的部件。相比沒有運動部件的系統,移動部件(風標)的可靠性是始終較低。


    五孔探頭空速管攻角側滑角傳感器系統技術指標

    概述

    ADP-55五孔探頭空速管攻角側滑角傳感器系統為飛行器提供多種有價值的飛行參數,例如飛行高度(Hp)和速度(CASTAS),迎角(攻角,AOA),側滑角(AOS,靜壓(Ps,動壓(Qc,大氣總溫(TAT)和靜溫(OAT)。

    許多螺旋槳飛機和無人機(UAVs)飛行速度比噴氣式飛機小得多,這就需要特殊的壓力和溫度傳感器,并采用電子器件來測量非常小的動壓。小型飛機和無人機更易受陣風和尾流湍流影響,系統快速響應是非常重要的。

    五孔探頭空速管攻角側滑角傳感器系統可以安裝在試驗飛機、作戰飛機或者無人機(UAVs)。測量到的數據被傳送到小型飛機和無人機(UAV)機艙內嵌入式或便攜式大氣數據計算機(ADC)或飛行控制計算機(FCC)進行實時評估或后期處理。


    顯著特點

    l  獨立智能的系統,包含5孔探頭空速管及實時測量計算機(RTMC

    l  測量靜壓(Ps,動壓(Qc,迎角(AOA,側滑角(AOS)和大氣總溫(TAT

    l  輸出完全校準和風洞修正后大氣數據參數

    l  空速管內嵌傳感器,減少壓力遲滯,快速響應

    l  控制加熱器功率,確保*低功耗和安全操作

    l  結構緊湊,尺寸小,質量輕、堅固耐用

    l  高精度,高性價比


    攻角AOA測量

    五孔探頭空速管攻角側滑角傳感器系統攻角測量是通過上下2個孔所采集的差壓來測量攻角大小,關于攻角的正、負值如下所示:

    1)當Pα+Pα+時,此時得到的是正攻角;

    2)當Pα+Pα-時,此時得到的是負攻角;

    攻角的計算除了需要攻角測量孔Pα+Pα-所得的差壓外,還與空速動壓Qc值,空速管的氣動系數,修正參數等有關系。

    側滑角AOS測量

    五孔探頭空速管攻角側滑角傳感器系統側滑角測量與攻角測量原理一樣,通過左右2個孔所采集的差壓來測量側滑角角大小,關于側滑角角的正、負值如下所示:

    1)當Pβ+Pβ-時,此時得到的是正側滑角;

    2)當Pβ+Pβ-時,此時得到的是負側滑角;

    側滑角的計算除了需要左右兩個測量孔Pβ+Pβ-所得的差壓外,也與空速動壓Qc值,空速管的氣動系數,修正參數等有關系。


    五孔探頭空速管|攻角傳感器|側滑角傳感器原理的優勢

    五孔探頭空速管攻角側滑角傳感器系統測量AOAAOS采用差壓原理計算得到,其測量部件都是采用電子器件,無機械測量部件,因此與傳統的風標AOA/AOS傳感器相比,五孔測量沒有摩擦和遲滯,而且可靠性高。風標每個電位計都有內在的摩擦。在低空速的情況下,風標上的壓力很小,不能移動到正確的位置。甚至在更高空速,風標也存在相當的遲滯。而五孔空速管可以在非常低的空速下工作。由于上述原因,多數風標僅在工作以上 40-60 節(70-105km/h空速下工作。


    ADP-55五孔探頭空速管攻角側滑角傳感器系統輸出參數:

    基本輸出數據

    l  靜壓值(Ps,修正和校準)

    l  動壓值(Qc,修正和校準)

    l  迎角(AOA

    l  側滑角(AOS

    l  大氣總溫(TAT

    計算出的大氣數據參數

    l  氣壓高度(Hp

    l  校準空速(CAS

    l  真空速(TAS

    l  馬赫數(M

    l  大氣靜溫(SAT


    ADP-55五孔探頭空速管攻角側滑角傳感器系統工作原理

    下面幾個步驟描述了AAA.5空速管系統工作原理:

    1、氣流通過五孔探頭,并被內置的壓力傳感器感知。

    2、同時氣流的溫度被內置溫度傳感器感知。

    3、傳感器的輸出信號被放大,并通過微處理器進行模/數(20A/D)轉換。

    4、通過RS-485接口,數字量的大氣數據,被傳送到實時測量計算機(RTMC

    5、實時測量計算機(RTMC)執行傳感器的校準和空氣動力學修正。然后嵌入式的微處理器基于傳感器的數據計算出各種大氣數據參數,例如高度、空速等。

    6. 通過RS-485接口,大氣數據被傳輸出去,作進一步處理。(ARINC 429CANaerospace 可選)。


    ADP-55五孔探頭空速管攻角側滑角傳感器系統系統優勢:

    l  5孔空速管系統利用多孔探頭技術,它能具有以下重要的優勢:

    l  在不同攻角和側滑角下,內在修正動壓(Qc)和靜壓(Ps)值。

    l  為了得到高精度和更快的頻率響應,傳感器和傳感器數字化的電子部件直接集成在多孔探頭內,這樣把探頭的長度減到zui小。

    l  5孔空速管傳感器和傳感器的電子部件能夠適應飛行器的飛行適用范圍。


    ADP-55五孔探頭空速管攻角側滑角傳感器系統工作范圍

    參數

    量程

    舉例

    備注

    靜壓(Ps

    238hPa~1080hPa

    -540m~+10600m


    可提供其他范圍

    動壓(Qc

    <350KCAS(648km/h)

    根據機型確定

    0~30m/s

    在風洞里只校準到0.6馬赫數

    攻角(AOA

    ±25° ±30°

    ±30°

    大空速下,AOA范圍要減小

    側滑角(AOS

    ±25° ±30°

    ±30°

    大空速下,AOS范圍要減小


    ADP-55五孔探頭空速管攻角側滑角傳感器系統性能指標

    五孔探頭空速管攻角側滑角傳感器系統的傳感器和電子部件適應飛行器的操作范圍,能夠達到zui高的精度。在特定的工作范圍內,低于10m/s以下參數是有效的。

    參數

    量程

    精度(包含傳感器,轉換及空氣動力學精度)

    備注

    靜壓(Ps

    238hPa~1050hPa

    -540m~+10600m

    <0.2%FS

    (傳感器僅為0.05%FS)

    參見備注1

    動壓(Qc

    0~245hPa

    <0.5%FS

    (傳感器僅僅0.1%FS)

    參見備注2

    攻角(AOA

    ±25o

    <±0.5°@30m/s

    <±0.3°@0m/s

    (傳感器僅為0.1%FS)

    參見備注2

    側滑角(AOS

    ±25o

    備注:

    1、精度包括在大攻角和側滑角的時的空氣動力學誤差,傳感器誤差和轉換誤差

    2、在-35~+55內,對傳感器進行了校準精度可以得到保證。在-40~+71內精度有所下降。

    3、在高速的情況下,AOAAOS的角度范圍將減少。(參見下面的圖表)

    4、AOAAOS角度誤差絕大部分是偏置誤差,利用維護軟件,在零空速下,這種誤差可以很容易地重新被校準。


    ADP-55五孔探頭空速管攻角側滑角傳感器系統數據速率,分辨率、延遲及帶寬

    特性

    備注

    數據速率

    100Hz


    分辨率

    20

    ADC中,所有的計算是32位,*終的數據協議可以增加或減少分辨率。

    傳輸延遲

    <25ms

    包括管路,壓力傳感器及100Hz的數據速率

    帶寬

    20Hz

    截止頻率

    啟動時間

    <1sec

    非??焖賳訒r間


    環境參數

    工作溫度范圍

    -35~+55

    -40~+71

    全范圍內溫度補償

    (性能將降低)

    地面存放溫度

    -55~+90


    振動

    55~500Hz/3g

    EUROCAE ED-14D/RTCA DO-160D, Section 8, Test Category S, Figure 8.3 , Curve L, extended to 500Hz

    負載

    ±10g

    根據分析,許多飛行試驗是±6g,360o /s橫滾


    內在測試診斷

    5孔空速管啟動時,系統檢測內存,接口和其他組件。傳感器和電子部件連續地被監測,數據端口有錯誤信息提示。


    維護和測試軟件

    PC軟件來配置、維護和測試五孔探頭空速管攻角側滑角傳感器系統


    ADP-55五孔探頭空速管攻角側滑角傳感器系統電氣參數

    供電電壓

    9~32VDC(28VDC)

    供電電流

    70mA@28VDC(不帶加熱器)

    加熱器功率

    240W(*大)

    電氣連接

    DSUB-15 male and female (RTMC)

    MIL-DTL-38999 III, Amphenol, D38999/20WB35PN (ADP)

    材質

    空速管為不銹鋼材質,RTMC實時計算機為航空級鋁材

    安裝

    6 x M4螺釘

    重量

    管子:約0.640kg0.540kg,不帶加熱器和TAT

    RTMC:約0.360kg

    尺寸

    CAD

    典型應用:五孔空速管測風、五孔皮托管和五孔探針三維風速矢量測量

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