空速的测量rev1
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APM2 中文快速入门指南-第一篇硬件和常用软件ArduPilotMega(APM)是市面上最强大的基于惯性导航的开源自驾仪(并且是最便宜的之一!)特性包括:∙免费开源固件,支持飞机(“ArduPlane”),多旋翼(四旋翼,六旋翼,八旋翼,十旋翼等),直升机(“ArduCopter”)和地面车辆(“ArduRover”)!∙通过点击式程序简化设置和固件上传。
无需编程∙通过点击式的桌面程序完整支持任务脚本规划∙可以支持上百个三维航点∙使用强大的MAVLink协议,支持双向遥测站和飞行中任务设置∙多种免费地面站,包括APM PLANNER ,HK HCS,∙跨平台,支持在Windows,Mac,甚至手机安卓系统,和Linux。
在Windows下使用图形任务规划设定工具(苹果下可用模拟器)。
Arduino的编程环境,也是完全跨平台的。
∙自动起飞,降落和特殊动作命令,例如视频和照相控制∙完整支持Xplane和Flight Gear 半硬件仿真∙包括继电器,可以根据任务脚本控制触发任何设备,∙硬件包括:o三轴陀螺仪o三轴加速度计o输出数字化6轴或9轴融合数据,包括旋转矩阵、四元数、欧拉角和原始数据格式o三轴角速度传感器(陀螺仪),感度高至131 LSBs/dps量程±250, ±500, ±1000, 和±2000dpso三轴加速度计,可编程量程±2g, ±4g, ±8g 和±16go测量高度的空气压力传感器o10Hz的GPS模块o监视电池状态的电压传感器o16MB板上数据记录存储器,日后会支持TF卡扩展。
任务数据自动记录,并可以导出为KML的格式o三轴磁力计o(可选)空速传感器o(可选)电流传感器APM对于玩家的要求较深的航模知识玩飞控的想法符合实际有一定的电子基础略懂英文及编程APM1和APM2的差别APM1和APM2之间的主要差别在传感器。
转有关空速的知识然后是一个公式:V^2=2*q/p(q是空速计测出的动态空气压力,p是空气密度)。
不同高度的空气密度是不同的,所以以海平面空气密度p0为标准就得出EquivalentAirspeed(EAS):当量空速。
因为这里p0是固定的,所以EAS大小只和动态气压有关。
飞机机体结构强度限度基本上只受到空气压力的影响,所以关于飞机机体强度限度的速度值是用EAS。
最后是最精确的TrueAirspeed(TAS):TAS^2=2*((q*T)/(p*T0))=EAS^2*(p0/p)*(T/T0)。
这里T是温度(单位K,273加摄氏温度),p0和T0是海平面的空气密度和标准温度(1013.24hPa、288.15K),这个公式实际意思就是用飞机周围实际的空气密度和温度来代替EAS中使用的默认标准值。
根据这个公式,在飞机爬升的时候,空气密度p变小,TAS增加;周围温度下降,TAS下降。
一般用每增加1000英尺,IAS多增加2%就是TAS来估算。
最后,在海平面的时候,根据公式显然TAS=EAS=CAS。
举例如下:海平面:TAS=EAS=CAS=332,IAS=33320000英尺高度:EAS=325,CAS=335,IAS=333,TAS=445!马赫数:就是TAS和音速的比值,因为音速仅仅和温度有关,所以M数类似EAS,主要是空气动力方面的参数。
M=TAS/(39*开方(273+SAT)),SAT是指周围静止空气的温度。
根据公式V^2=2*q/p(q是空速计测出的动态空气压力,p是空气密度),变形一下得到q=V^2*p/2,所以可以看出速度V越大、空气密度p越大,那么动态压力q也越大。
这就是为什么躲导弹的时候要向低空俯冲加速,速度越大,低空空气密度越大,动态压力消耗导弹能量越快,一旦他的固体发动机烧完了,能量就会迅速下降,而你的优势恰恰就是喷气发动机可以持续加速,而且高度越低空气密度越大,喷射气体质量越多就推力越大。
飞行高度与速度的测量仪表一、高度表(一)飞行高度的意义与测量方法行离度与速度的测量仪表飞机的飞行高度是指飞机在空中的位置与基准面之间的垂直距离。
根据所选基准面的不同,飞行中使用有如下几种定义的高度:相对高度、真实高度和绝对高度。
测量飞机的飞行高度均采用间接方法。
就是通过测量与高度有单值函数关系,又便于准确测量的另一物理量,而间接得到高度的数值。
根据所选用的物理量及对物理测量的方法不同,形成了不同的高度测量装置。
目前在飞机上用得比较多的是气压式高度表和无线电高度表。
(二)气压式高度表的工作原理根据大气层的组成及特点,我们知道空气的静压力Ps在地面上最大,随着高度增加呈指熟规律减小。
通过测量气压Ps,间接测量高度,就是气压式高度表的工作原理,这种高度表实质上是测量绝对压力的压力表。
右图是气压式高度表的简单原理及表面图。
如图所示,将离度表壳密封,空气压力Ps由传压管送入高度表内腔。
高度增加表内压力减小,置于表壳内的真空膜盒(内腔抽真空后密封)随之膨胀而产生变形,膜盒中心的位移经传动机构传送,变换和放大后,带动指针沿刻度面移动,指示出与气压Ps相对应的高度数值。
在表面图上,窗口内的示数是基准面的气压值,通过调整旋钮调节。
测量标准气压高度时,窗口内的示值应为760;当测量相对高度时,其示数是机场地面的气压值。
(三)无线电高度表无线电高度表是利用无线电波反射的原理工作的。
飞机上装有无线电台发射机、及发射接收天线。
测量时,发射机经发射天线同时向地面和接收机发射同一无线电波,接收机将先后接收到由发射机直接来的电波和经地面反射后的回波,两束电波存在有时间差。
如果电波在传送过程中没有受到干扰,时间差正比于被测的高度。
测量出时间差,高度也就知道了。
图8.11无线电波反射示意图和无线电产高度表表面图。
目前使用的无线电高度表有调频式和脉冲式两种类型。
前者发射机发射的是调频式无线电波,电波的频率随时间周期性地变化,因此接收机所接收的两束电波时间差,直接转换成信号的频率差,测量频率差,即可得到真实高度。
大气电脑飞机在空中飞行,靠的是风的力量,也就是大气的流动,而引擎推力来源,也是靠着把吸进来的空气加热膨胀再排出所获得. 所以了解外界大气的状况,对飞行而言,就变成一个非常重要的事。
说穿了,其实我们能从大气中获得的数据,不过只有压力和温度而已,但从这两种参数,就可以变化出许多对飞行非常重要的参数,而量测并提供这些参数的,就是底下要介绍的大气计算机。
量测仪器747-400 上量测大气数据,提供给大气计算机的仪器共有底下几种:管的前端有一开口,用来量测总压 (Total Pressure),管体管壁上另开了小孔,用来量测静压 (Static Pressure)。
总压、静压差可用来量测速度,而单独静压部份,可用来量测高度,其变化率可量出垂直爬升率。
机头左右各有两支 Pitot-static tube,是 ADC 量测空速及高度主要的仪器。
Flush static port:就在机身上钻几个小洞,用来量测静压。
这几个Flush static port 并不是提供数据给ADC,而是另有它用:前方左右一对的 port,称为 Alternate static pressure port,其所量得的静压会配合Pitot-static tube 所量的总压,提供给备用空速表用。
后面一对 port,称为 Dedicated static pressure port,则是配合 Pitot-static tube 所量得的总压,给升降舵的力回馈系统使用。
(随着飞行速度的增加,飞行员拉动操纵杆所需的力量也要越大)。
Angle of attack sensor :利用很简单的风向计原理,就可以得到飞机的飞行攻角。
Total air temperature sensor:量测大气温度,供 ADC 校正速度之用,也是 FMC 用来计算引擎最大推力的参考。
系统运作:ADC 利用上述的量测仪器,可以得到:空速、高度、攻角、温度四种数据,分送给各个须要这些数据的系统。