מתמר לחץ: כיול באמצעות צינור פיטו-סטטי

Overview

מקור: שרייאס נרסיספור, הנדסת מכונות וחלל, אוניברסיטת צפון קרוליינה סטייט, ראלי, NC

לחץ נוזלים הוא מאפיין זרימה חשוב הנדרש כדי לקבוע את האווירודינמיקה של מערכת. אחת ממערכות מדידת הלחץ העתיקות והעדיין הקיימות היא מד המנומטר בשל דיוקו ופשטות הפעולה שלו. המנומטר הוא בדרך כלל צינור זכוכית בצורת U, המלא חלקית בנוזל, כפי שמוצג באיור 1. מד הצינורות U אינו דורש כיול מכיוון שאין לו חלקים נעים, והמדידות שלו הן פונקציות של כוח המשיכה וצפיפותהנוזל. לכן, המנומטר הוא מערכת מדידה פשוטה ומדויקת.


איור 1. סכמטי של מד צינור יו.

מדידות לחץ בזמן אמת מתקבלות במטוסים על ידי חיבור יציאות הקיפאון והלחץ הסטטי של גשושית פיטו-סטטית, מכשיר המשמש בדרך כלל למדידת לחץ זרימת נוזלים, לנמלים של התקן מדידת לחץ. הדבר מאפשר לטייסים לקבל תנאי טיסה קיימים ולהזהיר אותם אם מתרחשים שינויים בתנאי הטיסה. בעוד מנומטרים מספקים קריאות לחץ מדויקות מאוד, הם מגושמים מטבעם. יש צורך בפתרון מציאותי יותר כדי למדוד את לחצי המטוסים, שכן אחת ממטרות התכנון העיקריות היא לשמור על משקל המטוס הכולל נמוך ככל האפשר. כיום, מתמרים לחץ אלקטרומכני, הממירים את הלחץ המופעל לאות חשמלי, נמצאים בשימוש נרחב עבור יישומי חישת לחץ במטוס מכיוון שהם קטנים, קלים, וניתן למקם אותם כמעט בכל מקום במסגרת האוויר. המאפיינים לעיל לא רק לעזור להפחית את המשקל, אלא גם להפחית את כמות הצינורות הנדרשים כדי לחבר את הבדיקה pitot-סטטית המתמר, ובכך להקטין את זמן התגובה של הנתונים. בנוסף, בבדיקות טיסה ניסיוניות של מטוסים, מתמרי לחץ זעירים שימושיים מכיוון שהם מאפשרים לחוקרים למקסם את איסוף נתוני הלחץ מבלי להוסיף באופן משמעותי למשקל המטוס. בעוד קיימים סוגים שונים של מתמרים לחץ עם טכניקות מדידה שונות, אחד הסוגים הנפוצים יותר של מתמר הוא מתמר הלחץ הקיבליבי. כמו מתמרים מסוגלים רק לשלוח אותות במונחים של מתח וזרם, כיול של המתמר נדרש לקשר את הכוח של אות מסוים ללחץ שגורם למתמר ליצור את האות. התאמת העקומה הסופית המקשרת את זרם המתמר או המתח למדידה פיזית, במקרה שלנו לחץ, מכונה בדרך כלל עקומת הכיול של המתמר.

בניסוי זה, גשושית פיטו-סטטית ממוקמת במנהרת רוח תת-קולית עם יציאות הקיפאון והלחץ הסטטי המחוברות לנמלים הכוללים והסטטיים של מד הצינור U ומתמר הלחץ. מנהרת הרוח מופעלת לאחר מכן בהגדרות לחץ דינמיות שונות, וקריאת הלחץ המתאימה ממנומטר צינור U, והקריאות הנוכחיות המיוצרות על ידי המתמר נרשמות. נתונים אלה משמשים לאחר מכן ליצירת עקומות כיול עבור מתמר הלחץ.

Procedure

1. כיול מתמר לחץ

בהדגמה זו, נעשה שימוש במנהרת רוח תת-קולית עם קטע בדיקה בגובה 2.6 רגל על 3.7 רגל והגדרת לחץ דינמי מקסימלית של 25 psf. מתמר לחץ מכויל מראש שימש למדידת הלחץ הדינמי בקטע הבדיקה של מנהרת הרוח, ומנומטר צינור U דיפרנציאלי עם מים צבעוניים וקנה מידה שימש למדידת גובה הנוזלים(איור 3). מתמר לחץ דיפרנציאלי (איור 4), אספקת מתח סטנדרטית (להפעלת המתמר) ומולטימטר (לקריאת זרם היציאה מהמתמר) שימשו גם הם, המוצגים באיור

Log in or to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

Results

הקבועים הבאים שימשו בניתוח: צפיפות מים, מיםρ: 61.04 lb / ft3; תאוצה עקב כוח המשיכה, ז: 32.15 רגל / s2; ומנומטר מחוץ לסט, hoff = 0.8 ב. השונות בנתוני המנומטר להגברה וירידה בלחצים דינמיים (עם ובלי תיקון עבור המכשיר מחוץ לסט) מוצגת באיור 7. איור 8 מציג חלקה...

Log in or to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

Application and Summary

מתמרים אלקטרומכניים הם תחליפים פופולריים עבור חלק ממערכות המדידה המגושמים יותר. עם זאת, מתמרים צריכים להיות מכוילים באופן קבוע באמצעות התקני מדידה סטנדרטיים על מנת להיות כלים ניסיוניים יעילים. בניסוי זה, מתמר לחץ אלקטרומכני מסוג קיבוליות מחוץ למדף כויל על ידי השוואת האותות הנוכחיים שנוצ...

Log in or to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

Tags

Skip to...

0:01

Concepts

3:36

Calibrating a Pressure Transducer

6:15

Results

Videos from this collection:

article

Now Playing

מתמר לחץ: כיול באמצעות צינור פיטו-סטטי

Aeronautical Engineering

8.4K Views

article

ביצועים אווירודינמיים של דגם מטוס: DC-6B

Aeronautical Engineering

8.0K Views

article

אפיון מדחף: שינויים ב-גובה, בקוטר ובמספר הלהב בביצועים

Aeronautical Engineering

25.9K Views

article

התנהגות חיל האוויר: התפלגות לחץ על כנף קלארק Y-14

Aeronautical Engineering

20.6K Views

article

ביצועי כנף קלארק Y-14: פריסה של התקנים בעלי הרמה גבוהה (מדפים ולוחות)

Aeronautical Engineering

13.0K Views

article

שיטת כדור מערבולת: הערכת איכות זרימת מנהרת הרוח

Aeronautical Engineering

8.6K Views

article

זרימה גלילית צולבת: מדידת התפלגות לחץ והערכת מקדמי גרירה

Aeronautical Engineering

15.9K Views

article

ניתוח זרבובית: וריאציות במספר ה-Mach ובלחץ לאורך התכנסות וזרבובית מתפצלת

Aeronautical Engineering

37.5K Views

article

שלירן הדמיה: טכניקה לדמיין תכונות זרימה על קולית

Aeronautical Engineering

10.6K Views

article

הדמיה של זרימה במנהרת מים: התבוננות במערבולת המובילה מעל כנף דלתא

Aeronautical Engineering

7.6K Views

article

הדמיה של זרימת צבע פני השטח: שיטה איכותית להתבוננות בדפוסי סטריקלין בזרימה על-קולית

Aeronautical Engineering

4.8K Views

article

צינור פיטו-סטטי: מכשיר למדידת מהירות זרימת האוויר

Aeronautical Engineering

48.2K Views

article

אנמומטריית טמפרטורה קבועה: כלי לחקר זרימת שכבת גבול סוערת

Aeronautical Engineering

7.1K Views

article

בקרת טיסה בזמן אמת: כיול חיישנים משובצים ורכישת נתונים

Aeronautical Engineering

10.0K Views

article

אווירודינמיקה רב-תכליתית: אפיון דחף על הקסאקופטר

Aeronautical Engineering

9.0K Views

JoVE Logo

Privacy

Terms of Use

Policies

Research

Education

ABOUT JoVE

Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved