攻角傳感器AOA和側(cè)滑角AOS原理和分類

概述

攻角傳感器AOA和側(cè)滑角AOS原理和分類：飛行器的攻角是指機翼弦線與遠前方來流的夾角，攻角的大小與升力的大小直接相關(guān)，與飛行安 全也密切相關(guān)。測滑傳感器一般位于飛機的機腹,原理類似于攻角角傳感器。
攻角傳感器AOA和側(cè)滑角AOS原理和分類的定義：攻角傳感器（AOA,α，也叫迎角，迎角傳感器）和側(cè)滑角傳感器（AOS,β)。攻角傳感器是測量飛行器攻角的裝置，又稱迎角傳感器。攻角大小與飛機的升力和阻力密切相關(guān)。攻角信號可直接指示，供駕駛員觀察。在大氣數(shù)據(jù)計算機中，攻角傳感器的輸出經(jīng)補償計算后變?yōu)檎鎸?/span>迎攻角，用于靜壓源誤差修正（見空速管）,并可把此信號輸給儀表顯示和失速警告系統(tǒng)。當實際攻角接近臨界攻角而使飛機有失速的危險時，失速警告系統(tǒng)即發(fā)出各種形式的告警信號。在飛行控制系統(tǒng)中常引入攻角信號來限制*大法向過載。攻角傳感器信號還用于油門控制系統(tǒng)。飛行中攻角的測量非常重要,攻角傳感器大多裝在機身兩側(cè),戰(zhàn)斗機有些裝在空速管上，攻角傳感器測到的迎角被送到如飛行控制計算機,如果攻角大于臨界迎角的93%，就發(fā)出告警，提示飛行員頂桿。

攻角大小與飛機的空氣動力密切相關(guān)。飛機的升力與升力系數(shù)成正比；阻力與阻力系數(shù)成正比。升力系數(shù)和阻力系數(shù)都是攻角的函數(shù)。在一定范圍內(nèi)，攻角越大，升力系數(shù)與阻力系數(shù)也越大。但是，當迎角超過某一數(shù)值（稱為臨界迎角），升力系數(shù)與阻力系數(shù)反而減小。這時飛機就可能失速。

因此，攻角是重要的飛行參數(shù)之一，飛行員必須使飛機在一定的攻角范圍內(nèi)飛行。所以有的飛機有一塊專門指示攻角的儀表—迎角表。有的飛機還有失速警告系統(tǒng)。當實際迎角接近臨界攻角而使飛機有失速的危險時，失速警告系統(tǒng)立即發(fā)出各種形式的告警信號。

    對于固定翼飛機，機翼的前進方向(相當與氣流的方向)和翼弦(與機身軸線不同)的夾角叫攻角，也稱為迎角，它是確定機翼在氣流中姿態(tài)的基準。對于直升機和旋翼機，攻角的表示方法與固定翼飛機略有不同，它是指與前進方向垂直的軸和旋翼的控制軸之間的夾角。有了這個夾角，氣流掠過機翼就會在上下翼面造成壓力差（但是這是有前提條件的，就是要保證上翼面的的氣流不分離），機翼產(chǎn)生升力，托舉飛機起飛。

如果機翼的攻角大到了一定程度，機翼相當于在氣流中豎起的平板，由于角度太大，繞過上翼面的氣流流線無法連貫，會發(fā)生分離，同時受外層氣流的帶動，向后下方流動，*后就會卷成一個封閉的渦流，叫做分離渦。像這樣旋轉(zhuǎn)的渦中的壓力是不變的，它的壓力等于渦上方的氣流的壓力。所以此時上下翼面的壓力差值會小很多，這樣機翼的升力就比原來減小了。到一定程度就形成失速，對應的機翼迎角叫做“失速迎角”或“臨界迎角”。

失速臨界迎角

攻角傳感器AOA和側(cè)滑角AOS原理和分類：

1-風標式攻角傳感器（迎角傳感器,AOA）和側(cè)滑角傳感器（AOA）

風標式迎角傳感器AOA和側(cè)滑角傳感器AOS

風標式攻角傳感器（迎角傳感器，AOA）和側(cè)滑角傳感器（AOS）由對稱剖面的翼型葉片（即風標）、轉(zhuǎn)軸、角度變換器、配重等部分組成。分單風標與雙風標兩種，后者是迎角和側(cè)滑角的組合傳感器。單風標式迎角傳感器多裝于飛機側(cè)面，而雙風標式傳感器常與空速管組合在一起，安裝在機頭前的支桿上，由于遠離機頭，處于較平穩(wěn)的氣流中，感受飛機迎角比較準確。風標式迎角傳感器的結(jié)構(gòu)比較簡單，工作可靠，但對翼型剖面的加工和表面光潔度的要求很高。

風標式攻角傳感器（迎角傳感器，AOA）和側(cè)滑角傳感器（AOS）的風標一般連接電位計或霍爾傳感器進行電信號輸出，測量的攻角與電信號成線性關(guān)系。

2-五孔探針壓差比攻角傳感器（迎角傳感器，AOA）和側(cè)滑角傳感器（AOS）

五孔空速管（壓差比）攻角傳感器和側(cè)滑角傳感器的架構(gòu)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(zhuǎn)換為電信號，通過公式，計算出攻角（迎角）和側(cè)滑角。

 

3-壓差歸零式攻角傳感器（迎角傳感器,AOA）和側(cè)滑角傳感器（AOS）

 

由探頭、槳葉、氣室和角度變換器等部分組成（見圖）。探頭是一個在中心線兩邊對稱開有兩排氣孔的圓錐體，其內(nèi)部有一中間隔板。圓錐體與空心軸剛性連接，在空心軸上固定著槳葉和角度變換器的活動部件。零壓式迎角傳感器安裝在機身或機頭側(cè)面，探頭旋轉(zhuǎn)軸垂直于飛機對稱面，并使進氣口A、B的對稱面與翼弦方向平行。零壓式迎角傳感器有較好的阻尼，輸出的電信號比較平穩(wěn),精度也很高(可達0.1°)。傳感器中只有錐形探頭（約10厘米長）露在飛機蒙皮之外，對飛機造成的附加阻力極小。但傳感器結(jié)構(gòu)比較復雜，裝配精度要求較高。

攻角傳感器AOA和側(cè)滑角AOS分類和原理及安裝位置誤差

由于在運動物體周圍的自由氣流受到擾動，迎角傳感器不可能測得準確的真實迎角，這類誤差稱為位置誤差。零壓式迎角傳感器的安裝部位不能遠離機體，其位置誤差較嚴重。當安裝位置確定后，位置誤差與飛行馬赫數(shù)緊密相關(guān)，這種關(guān)系可通過風洞實驗和實際試飛確定，以便在大氣數(shù)據(jù)計算機中通過計算進行補償。

五孔空速管迎角傳感器AOA 和攻角傳感器AOS 的優(yōu)點

1、與傳統(tǒng)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(nèi)在摩擦和遲滯。風標式電位計都有內(nèi)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(cè)滑角傳感器可以在非常低的空速下測量迎角和側(cè)滑角。

5、五孔空速管上攻角傳感器和側(cè)滑角傳感器，沒有移動的部件。相比沒有運動部件的系統(tǒng)，移動部件（風標）的可靠性是始終較低。 

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