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有些飞机前面的矛有什么用? 第1页

  

user avatar   gui-zhong-2 网友的相关建议: 
      

看了其它答主的答案,题主是不是有点疑惑,为什么现在不用了?

那么先解释一下为什么当初这根“矛”这么长

空速管是利用皮托管原理 (⌘) 来精确测量飞行时的大气总压和静压,数据计算机再通过伯努利全静压方程等计算式来换算得飞行控制所需的飞行速度、升降速度和大气压力等数据。空速管在使用中会受到气流干扰,空速管的长度越长,前端测压口与机体的距离越远,所测量的静压就越接近大气真实静压。对于简单粗暴追求马赫数的二代机而言,空速管的意义不言而喻,自然要做长以获得最真实的速度数据。

那么问题来了,后来这根“矛”怎么没了?

这问题主要是因为机头空速管太碍事了

首先长长的空速管对于大迎角飞行状态时,是引起头部涡流及侧向不稳定的因素之一,导致操控品质的下降同时也影响隐身性能,当然这不是重点。更重要的是空速管对机载雷达的影响,这个金属大家伙杵在机头,无论是对雷达的干扰,还是对雷达罩的影响都让设计师十分头痛,将空速管从机头移开显得十分必要。

所以之后从70年代开始,欧美的战斗机转而采用机身空速管设计。虽然在数据采集的精度上,机身空速管要差于最佳位置上的机头空速管,但通过对称设置多个L型空速管,利用大气数据计算机更强的数据处理和修正程序的误差补偿,也可保证测量的精度。机身空速管的更为轻便,安装位置也更为灵活。

不过呢,机头空速管还是有存在必要的,虽然不一定会像题主图示的MIG 21那样有根大空速管,但是在飞机研制验证阶段,机头空速管可以带来最真实的数据,为后续的改进提供参考。

这里又要说道一下,L型空速管虽然解决了机头空速管的诸多问题,但突出气动机身的空速管对于四代机要求之一的超音速巡航又显得问题突出,因为空速管在高速飞行时产生的激波不仅会影响飞行操控的稳定性,同时高超音速飞行所产生的气动热更是很可能将传统的空速管烧蚀。

于是乎融入飞行器表面流线的大气数据传感器技术被提出。这种技术依靠嵌入在飞行器前端或机翼的压力传感器阵列来测量飞行器表面的压力分布,并由压力分布间接获得飞行参数的数据传感系统。这就是嵌入式大气数据传感系统(Flush Air Data Sensing FADS)。

可以这么说,L型空速管在未来很长一段时间都是主流且必要的,但未来必定是FADS的天下。


⌘ 科普一下空速管原理

当飞机向前飞行时,气流便冲进空速管,在管子末端的感应器会感受到气流的冲击力量,即总压。飞机飞得越快,总压就越大。如果将空气静止时的压力即静压和总压相比就可以知道冲进来的空气有多快,也就是飞机飞得有多快。以机械式空速表为例比较两种压力的工具是一个用上下两片很薄的金属片制成的表面带波纹的空心圆形盒子,称为膜盒。这盒子是密封的,但有一根管子与空速管相连。如果飞机速度快,动压便增大,膜盒内压力增加,膜盒会鼓起来。用一个由小杠杆和齿轮等组成的装置可以将膜盒的变形测量出来并用指针显示,这就是最简单的飞机空速表。再简单点就是空气进入空速管后通过一个压力传感器获取当前的气压数值并换算成速度。


针对某位执着讨论空速管的问题:

因回复无法贴图这里做个解释:

总压和皮托管的长短关系并不大,要不然也不会有较短的L型空速管的出现,但静压就不一样。

大气静压定义为飞机前方无限远处的来流静压,但由于飞机上静压孔的位置、测量设备、马赫数、迎角、侧滑角等因素的影响,静压孔测量的静压值总会存在一定的误差,静压系统的静压误差主要取决于其位置误差的大小。所以,减小静压误差就要减小静压源位置误差。

所以空速管的最佳安装位置就是在与机身轴线相同的机头前方,空速管轴向应尽量与气流方向平行且尽可能远离机体,这样就能获得最真实的静压,MIG 21就是这么做的,那么处于最佳位置的空速管是怎么测量静压的呢?

如图所示,为尽可能测到最真实的大气静压,空速管密布这些静压孔,而这些静压孔连着静压管(和总压管不同管),最后交给相关设备处理。

当然,现在随着大气数据计算机能力的提高,通过多个机身的L型空速管和多角度的机身静压孔就可在计算机的帮助下结合气动数据保证精度。




  

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