某型攻角侧滑角传感器设计

汪磊

摘 要：攻角和侧滑角反映飞机轴线与气流方向的夹角，是飞机飞行过程中的重要参数。文章提出了某型攻角侧滑角传感器设计方案，实现了对攻角和侧滑角的精确测量。

关键词：攻角；侧滑角；传感器；精确测量

1 测量方案

常用的攻角侧滑角传感器根据工作原理的不同有旋转风标式攻角侧滑角传感器和差压管式公交侧滑角传感器。

1.1 旋转风标式攻角侧滑角传感器

由具有对称剖面的翼型叶片（即风标）、配重、转轴、角度变换器等部分组成，见图1。叶片固定在转轴上，可绕转轴转动。当叶片中心线与气流方向平行时（即无攻角或侧滑角时），气动力对叶片上、下面产生的压力相等，叶片不会旋转。当飞机以某攻角（或侧滑角）飞行时，由于作用于叶片两面的气动力不相等而产生压差，此压差使叶片旋转，直到其中心线与气流方向一致为止，此时，叶片旋转的角度与攻角（或侧滑角）相等。轴旋转的角度可用角度变换器变换成电信号。旋转风标式攻角侧滑角传感器安装在机头前的撑杆上，由于远离机头，处于较平稳的气流中，感受飞机攻角和侧滑角比较准确。

图1 旋转风标式攻角侧滑角传感器测量原理示意图

1.2 差压管式攻角侧滑角传感器

由差压管和差压传感器组成。图2是可以测量攻角、侧滑角的五孔差压管。在与差压管轴线对称的上、下和左、右及轴线上各开有一个孔。当差压管轴线与气流方向一致时，各孔引入的压力均相等；当有迎角时，压力P2和P4不相等；当有侧滑角时，压力P1和P3不相等。

图2 差压管式攻角侧滑角传感器测量原理示意图

式（1）和式（2）给出了攻角α、侧滑角β和压差之间的关系，即：

（1）（2）

式中：K1-灵敏度系数（是Ma数的函数）。

此时，再采用任何形式的差压传感器，只要能测出（P4-P2）、（P1-P3）、（P5-P1）就可分别按式（1）、（2）解算出攻角α和侧滑角β。

以上两种方案中，差压管式攻角侧滑角传感器适用于被测角度小、Ma数大的场合，结构复杂，密封性要求较高，需要配置差压传感器。旋转风标式攻角侧滑角传感器测量范围大、精度优于差压管式攻角侧滑角传感器，而且结构简单，体积小，可靠性高。所以某型攻角侧滑角传感器选用旋转风标式测量原理测量飞机在飞行过程中的攻角的侧滑角，分别输出与被测角度成近似线性关系的电压信号。

2 结构设计

某型攻角侧滑角传感器由风标组件、轴组件、电位器组件、电刷组件、整流罩、壳体、后筒夹、后套筒等组成。传感器外形见图3。

图3 某型攻角侧滑角传感器外形图

传感器主体采用流线型结构，阻力小。外部螺钉均采用开槽沉头螺钉，整个外表面不存在凸起的螺钉台阶。两对风标距离壳体相对较远，且攻角风标和侧滑角风标之间保持一定距离，既避免主体对风标紊流影响，又防止两对风标之间的交叉干扰。机械接口采用弹簧夹头，输出电缆从弹簧夹头中引出。

3 角度-电压转换电路设计

某型攻角侧滑角传感器采用电位器将角度转换为与之成近似线性关系的电压信号，这种方式较简单、可靠，输出直接为线性变化的电压信号。原理图见图4。

图4 角度-电压转换原理图

电位器组件（见图5）由电位器座、电阻体、电刷丝、开槽平端紧定螺钉等部分组成。电阻体上的电阻膜可以根据需要配料，达到所要求的阻值。电位器座的圆周上均布三个开槽平端紧定螺钉，用以调节电阻体与电位器座上表面的平行度。

图5 电位器组件

4 实现情况

根据设计方案，生产了2台某型攻角侧滑角传感器（实物见图6），并进行了特性、高温、低温等试验，试验结果见表1。

图6 某型攻角侧滑角传感器

从表中试验数据可见，某型攻角侧滑角传感器各项指标均达到了技术指标要求。

5 结束语

通过2台某型攻角侧滑角传感器零件的加工、产品的装配调试，以及成品的各项试验，证明该方案合理、可行，产品满足技术指标要求，可以精确测量行器在飞行过程中攻角和侧滑角。

参考文献

[1]樊尚春.航空测试系统[M].北京航空航天大学出版社，2005.

[2]田裕鹏等.传感器原理[M].科学出版社，2007.

[3]王勇等.现代检测技术[M].西安电子科技大学出版社.2007.

摘 要：攻角和侧滑角反映飞机轴线与气流方向的夹角，是飞机飞行过程中的重要参数。文章提出了某型攻角侧滑角传感器设计方案，实现了对攻角和侧滑角的精确测量。

关键词：攻角；侧滑角；传感器；精确测量

1 测量方案

常用的攻角侧滑角传感器根据工作原理的不同有旋转风标式攻角侧滑角传感器和差压管式公交侧滑角传感器。

1.1 旋转风标式攻角侧滑角传感器

由具有对称剖面的翼型叶片（即风标）、配重、转轴、角度变换器等部分组成，见图1。叶片固定在转轴上，可绕转轴转动。当叶片中心线与气流方向平行时（即无攻角或侧滑角时），气动力对叶片上、下面产生的压力相等，叶片不会旋转。当飞机以某攻角（或侧滑角）飞行时，由于作用于叶片两面的气动力不相等而产生压差，此压差使叶片旋转，直到其中心线与气流方向一致为止，此时，叶片旋转的角度与攻角（或侧滑角）相等。轴旋转的角度可用角度变换器变换成电信号。旋转风标式攻角侧滑角传感器安装在机头前的撑杆上，由于远离机头，处于较平稳的气流中，感受飞机攻角和侧滑角比较准确。

图1 旋转风标式攻角侧滑角传感器测量原理示意图

1.2 差压管式攻角侧滑角传感器

由差压管和差压传感器组成。图2是可以测量攻角、侧滑角的五孔差压管。在与差压管轴线对称的上、下和左、右及轴线上各开有一个孔。当差压管轴线与气流方向一致时，各孔引入的压力均相等；当有迎角时，压力P2和P4不相等；当有侧滑角时，压力P1和P3不相等。

图2 差压管式攻角侧滑角传感器测量原理示意图

式（1）和式（2）给出了攻角α、侧滑角β和压差之间的关系，即：

（1）（2）

式中：K1-灵敏度系数（是Ma数的函数）。

此时，再采用任何形式的差压传感器，只要能测出（P4-P2）、（P1-P3）、（P5-P1）就可分别按式（1）、（2）解算出攻角α和侧滑角β。

以上两种方案中，差压管式攻角侧滑角传感器适用于被测角度小、Ma数大的场合，结构复杂，密封性要求较高，需要配置差压传感器。旋转风标式攻角侧滑角传感器测量范围大、精度优于差压管式攻角侧滑角传感器，而且结构简单，体积小，可靠性高。所以某型攻角侧滑角传感器选用旋转风标式测量原理测量飞机在飞行过程中的攻角的侧滑角，分别输出与被测角度成近似线性关系的电压信号。

2 结构设计

某型攻角侧滑角传感器由风标组件、轴组件、电位器组件、电刷组件、整流罩、壳体、后筒夹、后套筒等组成。传感器外形见图3。

图3 某型攻角侧滑角传感器外形图

传感器主体采用流线型结构，阻力小。外部螺钉均采用开槽沉头螺钉，整个外表面不存在凸起的螺钉台阶。两对风标距离壳体相对较远，且攻角风标和侧滑角风标之间保持一定距离，既避免主体对风标紊流影响，又防止两对风标之间的交叉干扰。机械接口采用弹簧夹头，输出电缆从弹簧夹头中引出。

3 角度-电压转换电路设计

某型攻角侧滑角传感器采用电位器将角度转换为与之成近似线性关系的电压信号，这种方式较简单、可靠，输出直接为线性变化的电压信号。原理图见图4。

图4 角度-电压转换原理图

电位器组件（见图5）由电位器座、电阻体、电刷丝、开槽平端紧定螺钉等部分组成。电阻体上的电阻膜可以根据需要配料，达到所要求的阻值。电位器座的圆周上均布三个开槽平端紧定螺钉，用以调节电阻体与电位器座上表面的平行度。

图5 电位器组件

4 实现情况

根据设计方案，生产了2台某型攻角侧滑角传感器（实物见图6），并进行了特性、高温、低温等试验，试验结果见表1。

图6 某型攻角侧滑角传感器

从表中试验数据可见，某型攻角侧滑角传感器各项指标均达到了技术指标要求。

5 结束语

通过2台某型攻角侧滑角传感器零件的加工、产品的装配调试，以及成品的各项试验，证明该方案合理、可行，产品满足技术指标要求，可以精确测量行器在飞行过程中攻角和侧滑角。

参考文献

[1]樊尚春.航空测试系统[M].北京航空航天大学出版社，2005.

[2]田裕鹏等.传感器原理[M].科学出版社，2007.

[3]王勇等.现代检测技术[M].西安电子科技大学出版社.2007.

摘 要：攻角和侧滑角反映飞机轴线与气流方向的夹角，是飞机飞行过程中的重要参数。文章提出了某型攻角侧滑角传感器设计方案，实现了对攻角和侧滑角的精确测量。

关键词：攻角；侧滑角；传感器；精确测量

1 测量方案

常用的攻角侧滑角传感器根据工作原理的不同有旋转风标式攻角侧滑角传感器和差压管式公交侧滑角传感器。

1.1 旋转风标式攻角侧滑角传感器

由具有对称剖面的翼型叶片（即风标）、配重、转轴、角度变换器等部分组成，见图1。叶片固定在转轴上，可绕转轴转动。当叶片中心线与气流方向平行时（即无攻角或侧滑角时），气动力对叶片上、下面产生的压力相等，叶片不会旋转。当飞机以某攻角（或侧滑角）飞行时，由于作用于叶片两面的气动力不相等而产生压差，此压差使叶片旋转，直到其中心线与气流方向一致为止，此时，叶片旋转的角度与攻角（或侧滑角）相等。轴旋转的角度可用角度变换器变换成电信号。旋转风标式攻角侧滑角传感器安装在机头前的撑杆上，由于远离机头，处于较平稳的气流中，感受飞机攻角和侧滑角比较准确。

图1 旋转风标式攻角侧滑角传感器测量原理示意图

1.2 差压管式攻角侧滑角传感器

由差压管和差压传感器组成。图2是可以测量攻角、侧滑角的五孔差压管。在与差压管轴线对称的上、下和左、右及轴线上各开有一个孔。当差压管轴线与气流方向一致时，各孔引入的压力均相等；当有迎角时，压力P2和P4不相等；当有侧滑角时，压力P1和P3不相等。

图2 差压管式攻角侧滑角传感器测量原理示意图

式（1）和式（2）给出了攻角α、侧滑角β和压差之间的关系，即：

（1）（2）

式中：K1-灵敏度系数（是Ma数的函数）。

此时，再采用任何形式的差压传感器，只要能测出（P4-P2）、（P1-P3）、（P5-P1）就可分别按式（1）、（2）解算出攻角α和侧滑角β。

以上两种方案中，差压管式攻角侧滑角传感器适用于被测角度小、Ma数大的场合，结构复杂，密封性要求较高，需要配置差压传感器。旋转风标式攻角侧滑角传感器测量范围大、精度优于差压管式攻角侧滑角传感器，而且结构简单，体积小，可靠性高。所以某型攻角侧滑角传感器选用旋转风标式测量原理测量飞机在飞行过程中的攻角的侧滑角，分别输出与被测角度成近似线性关系的电压信号。

2 结构设计

某型攻角侧滑角传感器由风标组件、轴组件、电位器组件、电刷组件、整流罩、壳体、后筒夹、后套筒等组成。传感器外形见图3。

图3 某型攻角侧滑角传感器外形图

传感器主体采用流线型结构，阻力小。外部螺钉均采用开槽沉头螺钉，整个外表面不存在凸起的螺钉台阶。两对风标距离壳体相对较远，且攻角风标和侧滑角风标之间保持一定距离，既避免主体对风标紊流影响，又防止两对风标之间的交叉干扰。机械接口采用弹簧夹头，输出电缆从弹簧夹头中引出。

3 角度-电压转换电路设计

某型攻角侧滑角传感器采用电位器将角度转换为与之成近似线性关系的电压信号，这种方式较简单、可靠，输出直接为线性变化的电压信号。原理图见图4。

图4 角度-电压转换原理图

电位器组件（见图5）由电位器座、电阻体、电刷丝、开槽平端紧定螺钉等部分组成。电阻体上的电阻膜可以根据需要配料，达到所要求的阻值。电位器座的圆周上均布三个开槽平端紧定螺钉，用以调节电阻体与电位器座上表面的平行度。

图5 电位器组件

4 实现情况

根据设计方案，生产了2台某型攻角侧滑角传感器（实物见图6），并进行了特性、高温、低温等试验，试验结果见表1。

图6 某型攻角侧滑角传感器

从表中试验数据可见，某型攻角侧滑角传感器各项指标均达到了技术指标要求。

5 结束语

通过2台某型攻角侧滑角传感器零件的加工、产品的装配调试，以及成品的各项试验，证明该方案合理、可行，产品满足技术指标要求，可以精确测量行器在飞行过程中攻角和侧滑角。

参考文献

[1]樊尚春.航空测试系统[M].北京航空航天大学出版社，2005.

[2]田裕鹏等.传感器原理[M].科学出版社，2007.

[3]王勇等.现代检测技术[M].西安电子科技大学出版社.2007.