尚金龙 张旭 吴正茂

摘要

飞机静压值的测量精度直接影响飞行高度、速度等重要飞行参数的计算。静压源误差是飞机设计、ADC计算机研制和飞行试验面临的重大课题之一。本分阐述了影响静压值测量精度的因素：位置误差、飞机侧滑、马赫数、迎角以及飞机构型，并对应对策略做了分析，为进一步减小静压源误差问题的研究提供了一些思路。

【关键词】位置误差 侧滑 静压源误差 空速管

1 静压源误差不可忽视

民航客机都要求在一定的高度和马赫数下飞行，因此，在整个飞行过程中，实时精确地确定飞机的飞行高度和马赫数等大气数据，对于飞行安全具有重要意义。飞机机头附近的空速管是测量飞机所在高度全压和静压的传感器，而飞机实时需要的高度、马赫数、升降速度、速度等重要数据就是由空速管测得的全压和静压，再经过ADC计算得出。这些数据还是飞行控制、发动机推力计算等重要系统的计算参数，所以能否精准的测量飞机所在高度来流的静压和全压至关重要，飞行试验表明，空速管感知的全压可以满足使用要求，感知的静压却不行。飞机静压孔测量得到的静压和飞机外部来流的静压之间的差值，就称为静压源误差。某型飞机当Ma在1附近时，气压高度误差是650米，静压源误差影响不可忽视。

2 “位置误差”及应对策略

在飞行过程中，由于飞机机体本身，起落架收放，襟翼位置的改变等诸多因素会在机体周围产生一个“扰流场”，这个“扰流场”中大气的静压和飞机所在高度真实的静压是有差值的，空速管需要探测更为准确的飞机所在高度的静压值。需要指出，如图1所示，在亚音速飞行时，扰流场对真实静压的测量影响比较大，在超音速飞行时，扰流场对空速管周围的空气扰动可以忽略。可以想象，长度越长的空速管可以远离扰流场，测得的静压越接近真实静压值。但长度长的管子刚度较差，满足不了飞行要求，且长的管子也影响飞行员视野。扰流场是真实存在的，是变化的也是不可避免的，空速管在扰流场中的位置不同，导致静压源误差也是不一样的，我们把空速管受扰流场干扰产生的静压源误差叫做“位置误差”。扰流场的真实存在使静压源的“位置误差”也不可避免。为使静压值得数值满足飞行要求，必须对位置误差进行补偿，常用的方法是气动补偿。

为减小亚音速飞行条件下机体等各部件产生的扰流对空速管的影响，补偿空速管位置误差可以对空速管的外形做处理，设计和不同飞机机型相匹配的曲线外型，并在型面上选择和机型相匹配的的静压孔的位置，选择合适的静压孔的位置，利用此位置处产生的负压值，可以大大抵消由于气流受到机体部件阻碍在此处产生的正压值。

现代的飞机的空速管安装在机头附近，且空速管的对称轴线与飞机的纵轴平行，机头周围受干扰的气流扰动最小，有利于测量数值准确的静压值。

补偿静压源位置误差最重要的方法是在空速管进行测量时，在条件一定的状态下对所测的压力进行补偿，要做到这一点则需要确定静压随飞机的飞行状态的变化规律。

3 飞机侧滑及应对策略

在飞行过程中，飞机遇到阵风的干扰，尤其是低高度飞机起飞和进近过程中，容易产生侧滑现象，发生侧滑时飞机左右两边的大气静压不相等，左边区域的静压值大于右边区域的静压值。这时，飞机左坐和右坐的气压高度和升降速度等气压数据会相差很大，在超過一定范围，飞机警告系统会出发警告来警示驾驶员。现代飞机一般有三个静压孔，在这种情况下，可以打开连通开关，把左右两个静压管路连通，取左右静压管路静压的平均值，这时驾驶舱警告声会消失，且这时左坐和右坐气压数据基本保持相等。

对于侧滑产生的静压源误差还可以采用ADC计算的方法进行补偿，具体方法是通过试飞或者风洞实验，测出静压源误差与侧滑角的关系曲线，然后编入程序存储到计算机，当ADC接收到此程序时，便会进行补偿计算，消除一定侧滑角带来的静压源误差，解算出真实的大气静压。

4 静压源误差影响因素之马赫数和迎角

在亚音速飞行时，马赫数对静压源的误差影响较大，随马赫数的增加逐渐增大，在接近音速的时候，误差值急剧增加，在超音速时，机体包括各部件对气流的扰动不能向前传播，在机头空速管后部的机身各部件对静压的探测不产生影响，此时，机头空速管便没有位置误差。这时候的位置误差取决于空速管本身对超音速大气气流产生扰流的影响。

在亚音速飞行时，飞机的静压源误差随着迎角的增大而增大（在最大迎角范围内飞行），在超音速飞行时，飞机的静压源误差随迎角的变化基本不受影响，可以忽略不计。

这两种因素产生的静压源误差的补偿方法可以采用ADC计算的方法，经过风洞试验或者试飞试验，测出静压源误差与马赫数和迎角的关系曲线，编程存储到计算机，利用ADC的计算功能校正误差静压。

为了表征迎角对静压源误差的影响，可以取飞机机身同一位置，不同迎角下的误差作为统计样本。为了表征马赫数对静压源误差的影响，可以取飞机同一位置，不同马赫数下的误差作为另外一组统计样本。分别计算两种情况下的方差，就可以反映出迎角和马赫数对静压源误差的影响规律，为ADC计算补偿静压源误差提供有力支持。

5 其他效应

飞机扰流板，襟翼缝翼位置，起落架收放，地面效应也是影响静压值测量的重要因素。飞机的扰流板有两种收起和放下两种形态，襟翼角度有0度、10度、20度、30度四种形态，起落架有收起和放下两种形态。根据这些形态可以构成16种飞机形态，可以不难确定试飞时飞机的形态条件。理论上可以得出在16种不同飞机构型下，每一种形态下产生的静压源误差修正量，再软件编程加入到ADC，可以完成对这些因素产生的静压值修正。

6 结束语

补偿空速管误差的方法有空气动力补偿和ADC计算补偿，在空速管安装位置确定的情况下采用气动补偿，通过改变空速管的曲线外形，并与飞机机型相匹配，设计静压孔最佳开口位置进行补偿。ADC补偿则需要经过试验得知马赫数、侧滑角、迎角和飞机构型对静压值的影响规律，进行有针对性地补偿。

参考文献

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