ADP5.5五孔空速管迎角側滑角傳感器系統

ADP5.5五孔空速管迎角側滑角傳感器系統

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1、ADP5.5五孔空速管迎角側滑角傳感器系統介紹

瑞士史密泰克.伯格（Simtec Buergel AG, swiss-airdata）公司生產的五孔空速管迎角側滑角傳感器系統比較簡單，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。

ADP5.5空速管迎角側滑角傳感器系統技術指標

概述

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(CAS和TAS)，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。

ADP5.5空速管顯著特點

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

ADP5.5空速管空速測量

五孔探頭空速管攻角側滑角傳感器系統的空速測量如圖4，圖5所示，空速是由全壓孔測得的全壓值Pt，與靜壓孔測得的靜壓值Ps之間的差壓值，這個差壓值又叫動壓（Qc），他們之間的關系為：Qc（動壓）=Pt（全壓）-Ps（靜壓）?？账賱訅和ㄟ^一個高精度的差壓傳感器直接獲取其差壓值，空速管內部有信號調理和控制電路板，差壓傳感器得到的壓力信號經過該電路板進行信號調理，轉換成數字信號，壓力信號通過電路板上的RS485接口發送到大氣機上，大氣機通過運算即得出校準空速CAS等相關信息。

ADP5.5空速管高度測量

五孔探頭空速管攻角側滑角傳感器系統有24個靜壓孔圓周均勻分布于空速管管壁上，這樣分布可以提高測量精度，從靜壓孔中流入的氣壓分成兩路，其中一路是連接到Qc傳感器計算空速，另外一路靜壓孔流入的氣壓測量海拔高度，該路氣壓通過一個高精度的絕壓傳感器進行壓力信號轉換，壓力信號經過空速管內置的信號調理和控制電路板轉換成數字信號并經過RS485接口發送到大氣機上，大氣機通過運算即得出海拔高度Hp。

ADP5.5空速管攻角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P_α+＞P_α+時，此時得到的是正攻角；

（2）當P_α+＜P_α-時，此時得到的是負攻角；

攻角的計算除了需要攻角測量孔P_α+和P_α-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。

ADP5.5空速管側滑角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P_β+＞P_β-時，此時得到的是正側滑角；

（2）當P_β+＞P_β-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P_β+和P_β-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。

ADP5.5空速管迎角側滑角傳感器系統原理的優勢

五孔探頭空速管攻角側滑角傳感器系統測量AOA和AOS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。

ADP5.5五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）

ADP5.5空速管迎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（20位A/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 429或CANaerospace 可選）。

ADP5.5空速管迎角側滑角傳感器系統優勢：

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。

ADP5.5五孔空速管迎角側滑角傳感器系統工作范圍

ADP5.5五孔空速管迎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。

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，AOA和AOS的角度范圍將減少。（參見下面的圖表）

4、AOA和AOS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。

ADP5.5五孔空速管迎角側滑角傳感器系統數據速率，分辨率、延遲及帶寬

環境參數

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

用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

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

ADP-5.5五孔空速管迎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0.640kg（0.540kg，不帶加熱器和TAT） RTMC：約0.360kg
尺寸	見CAD圖

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