Почему датчики угла атаки на большинстве самолетов установлены в носовой части фюзеляжа, а не в корнях крыльев?

Источник надежной информации об угле атаки важен для самолетов, поскольку полет на чрезмерно большом угле атаки может привести к сваливанию самолета, что обычно считается нежелательным явлением. С этой целью самолеты обычно имеют несколько резервных датчиков угла атаки (обычно состоящие из лопастей, которые выступают в воздушный поток и выравниваются с ним, но иногда вместо этого используют сложные механизмы измерения давления), чтобы обеспечить предупреждение об опасно- большой угол атаки.

Однако эти датчики, как правило, устанавливаются в носовой части фюзеляжа, под кабиной пилотов, чего нет у большинства самолетов, где большие углы атаки действительно вызывают проблемы. Где угол атаки имеет значение , так это на крыльях, которые создают львиную долю подъемной силы самолета и которые необходимо удерживать от сваливания, и где направление местного воздушного потока не обязательно совпадает с направлением, которое испытывают датчики угла атаки в носовой части фюзеляжа. . То, насколько она неодинакова, зависит (как и многие аэродинамические свойства самолета) от воздушной скорости самолета , поэтому показания установленных в носу датчиков угла атаки необходимо скорректировать с учетом влияния воздушной скорости , которая вот почему (например)защита от большого угла атаки на аэробусах с дистанционным управлением не работает из-за отсутствия достоверных данных о воздушной скорости .

Установка датчиков угла атаки в корнях крыла самолета, а не под кабиной, позволила бы измерять угол атаки непосредственно там, где это необходимо, устраняя необходимость корректировать их показания с учетом воздушной скорости и позволяя точно измерять угол атаки даже вообще без какой-либо информации о воздушной скорости, так почему же у большинства самолетов датчики угла атаки до сих пор находятся в носовой части фюзеляжа, а не в корнях крыльев?

Известны ли вам ситуации, когда угол атаки, измеренный в корневой части крыла, отличается от угла атаки, измеренного в кабине, или ситуации, когда эта разница имеет значение?
@GalacticCowboy Зависит от того, насколько изогнуты крылья / фюзеляж, и, следовательно, может ли угол атаки, измеренный на крыльях, значительно отличаться от измерения на носу. Опять же, угол атаки у корня крыла не изменится, когда крылья изгибаются вверх/вниз, больше всего он изменится на концах.

Ответы (2)

Будет ли установка флюгера угла наклона (или вообще датчика) в корневой части крыла более точной , чем установка вблизи носа? Нет, не будет. На самом деле, это может быть немного хуже из-за большего подъема на передней кромке крыла, а выступ лопасти может даже негативно влиять на аэродинамику крыла.

Традиционно измерения угла атаки используются для предупреждения сваливания и, при необходимости, для толкания стиков. Во время летных испытаний пороговые значения срабатывания предупреждения о сваливании (и срабатывания толкателя ручки управления) были откалиброваны в соответствии с локальными измерениями угла атаки от лопастей, чтобы удовлетворить сертификационным требованиям при минимальном В С / В С р чтобы максимизировать производительность.

В самолетах FBW, если законы управления имеют зависимость от AOA, закон управления обычно будет разрабатываться с AOA самолета (также известным как AOA набегающего потока), как указано в аэродинамической трубе и / или CFD. Следовательно, локальные измерения угла атаки должны быть скорректированы с учетом угла атаки самолета, прежде чем они будут использованы законами управления. Ответ на этот вопрос описывает методы такой коррекции во время летных испытаний.

Приложение:

Помимо крыльчатки и интеллектуального зонда (используется на A220 и E170, E190), существует ряд других устройств измерения угла атаки. Наиболее распространенными являются отверстия передней кромки или выступы, используемые на самолетах общего назначения (спасибо @JanHudec за указание). Они работают, обнаруживая движение точки торможения по мере увеличения угла атаки. Недостатком, конечно же, является то, что точка торможения, связанная с требуемым запасом для сваливания, отличается при различных числах Маха и в конфигурациях с большой подъемной силой.

Этот отчет NACA содержит ряд установленных на крыле устройств предупреждения о сваливании, испытанных в прошлом веке.

В больших самолетах лопасти AoA устанавливаются таким образом. Но все малые самолеты определяют положение критической точки прямо на передней кромке либо маленьким флюгером (при взрыве срабатывает предупреждение о сваливании), либо парой портов (в некоторых случаях даже чисто механически — в соединительной трубке есть свист, который звучит, если воздух поднимается вверх). Это не дает AoA, просто предупреждение о остановке, но это проще.
@JanHudec Очень хорошая информация. Хорошо ли иметь эти устройства или некоторые из них необходимы для соответствия стандарту 23.207?
Когда у самолета нет флюгера AoA (у большинства небольших самолетов GA нет) и требуется предупреждение о сваливании для 23.207 (иногда достаточно буфера сваливания), это необходимо для соответствия. Но это на прямых раскрученных крыльях; на искривленных стреловидных крыльях может быть сложнее (или слишком сложно; на стреловидном крыле на него будет сильно влиять боковое скольжение) откалибровать.
«В самолетах FBW, если законы управления имеют зависимость от AOA, закон управления обычно будет разрабатываться с AOA самолета (он же AOA набегающего потока), как указано в аэродинамической трубе и / или CFD». Почему законы управления полетом самолета с электродистанционным управлением зависят от угла атаки набегающего потока , а не от угла атаки крыла, учитывая, что (для самолетов, создающих подъемную силу с помощью крыльев) на самом деле для летных характеристик самолета имеет значение угол атаки крыла, не свободный поток AoA?
@Sean Вы можете определить границу сваливания, используя угол атаки, измеренный близко к крылу. Но законы FBW основаны на моделях, а модели разработки неизбежно строятся на основе данных CFD и туннелей, где гораздо проще указать угол атаки набегающего потока.

Установка датчика AoA в корневой части крыла действительно имеет смысл, если возникают ложные эффекты, такие как быстрые динамические эффекты или нелинейности. Измерение AoA довольно просто в линейной области диапазона полета, ниже AoA сваливания, и в этой области лучшим местом для установки датчика AoA является относительно спокойное место, что упрощает калибровку во время летных испытаний. Как это делалось десятилетиями.

Однако времена изменились, появились новые требования, предписывающие выход из полностью развитого срыва, а не из линейного участка. Могут последовать новые требования к измерению угла атаки и разделения сваливания...

То, что вы скоро увидите, — это разработка чего-то, основанного на «умной стреле», которая используется в последних программах испытаний и не требует физических лопастей, а просто использует порты в разных местах на конце стрелы для измерения давления, а программное обеспечение вычисляет угол атаки. . Вы увидите что-то вроде небольшого волдыря с каждой стороны носа с отверстиями по всему нему, заменяющего лопасти.
@JohnK: Следуя этой логике, разве вы не хотели бы, чтобы эти датчики давления были на самих крыльях? Ведь давление воздуха на крылья — это непосредственно то, что удерживает самолет в воздухе.
Интеллектуальные датчики @MSalters также служат источниками данных о скорости полета. Вы бы не хотели, чтобы они были рядом с крылом из-за потока вверх.
@ Джимми Я думаю, что точка зрения MSalters заключалась в следующем: датчики давления должны напрямую определять, происходит ли сваливание, на месте , как это было, даже без каких-либо прокси (скорость полета и / или угол атаки).
@leftaroundabout Чтобы это работало, вам потребуются датчики давления повсюду на крыле (что, если сваливание происходит в середине крыла от TE, по сравнению с сваливанием, происходящим у корня на LE, например, из-за обледенения).
@Джимми, да, но датчики давления маленькие, легкие и дешевые (в отличие от лопастей AOA), поэтому было бы достаточно правдоподобно просто разложить 100 из них или около того по всему крылу.
@leftaroundabout Это, безусловно, правдоподобно. Но теперь вы заменяете одну избыточную оценку состояния N связанными оценками состояния. Это просто кричит о сложности для очень небольшого выигрыша (если вообще есть, как указано в моем ответе). Датчики AOA надежно работают десятилетиями.
@Jimmy: Верно, но 7 терпят неудачу из сотни, вы просто пожимаете плечами. Избыточность — хорошо изученная форма надежности. Что касается "частичных срывов над разными частями крыла", то ваш датчик угла атаки вообще не справляется с локальным обледенением.
Почему датчики угла атаки на большинстве самолетов установлены в носовой части фюзеляжа, а не в корнях крыльев?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 1v