Приборы измерения количества и расхода топлива

Топливомер

Топливная система самолета предназначена для бесперебойного питания двигателя топливом в любых условиях полета при различных режимах работы двигателя и обеспечивает необходимую деятельность и продолжительность полета с сохранением центровки самолета в допустимых пределах. Топливо размещается в баках и подается в расходные отсеки насосной перекачки в соответствии с установленным порядком расхода.

Измерение массы топлива в баках самолета осуществляется прибором – топливомером. Существует два метода измерения массы топлива: поплавковый и емкостной. На самолетах малой авиации в основном используется поплавковый метод измерения уровня топлива. Датчик – легкие поплавки, связанные системой рычагов со щеткой потенциометра.

Датчики установлены в баках левого и правого полукрыльев. Изменение уровня топлива в баках вызывает перемещение поплавка – щетки потенциометра, включенного в схему электрического моста постоянного тока, в измерительную диагональ включен магнитоэлектрический логометр – две подвижные рамки, которые установлены между полюсами постоянного магнита. С рамками связана стрелка. Магнитное поле рамок взаимодействует с полем постоянного магнита. При изменении уровня топлива рамка поворачивается и перемещает стрелку по шкале топливомера, отградуированного в литрах. Схема позволяет измерять раздельно запас топлива в баках левого и правого полукрыла, а также общий запас топлива на самолете, путем суммирования сигналов датчиков. На самолетах Як-18Т индикатор топливомера имеет две шкалы: внешнюю с градуировкой от 0 до 180 л для измерения суммарного количества бензина и внутреннюю с градуировкой от 0 до 90 л для измерения количества бензина в каждом баке полукрыла. Управление индикацией топливоизмерительной системы производится переключателем «БАКИ», имеющим три положения: «лев-сумма-прав». В поплавковом датчике имеются контактные устройства, при расчетном уровне топлива включается светосигнализатор критического остатка топлива.

Емкостный метод измерения количества топлива как более совершенный применяется на самолетах М-101Т, Як-18Т сер. 36, Як-40, Як-42, Ан-24, Ан-26.

Датчики топливомера устанавливаются в баках вертикально и представляют собой набор коаксиальных цилиндров, электрически изолированных друг от друга и образующих конденсатор. При заполнении баков топливом заполняются воздушные зазоры между трубами. Диэлектрическая проницаемость воздуха и топлива различная, поэтому изменение уровня топлива в зазорах приводит к изменению электрической емкости датчика. Следовательно, для измерения количества топлива в баке нужно измерить величину электрической емкости датчика-конденсатора.

Принцип действия электроемкостного топливомера основан на измерении электрической емкости датчика-конденсатора, которая изменяется при изменении массы топлива (рис. 2.5, а).

Измерение электрической емкости датчика топлива производится при команде измерительного моста переменного тока, одним плечом которого является емкость датчика. Измерительный мост имеет четыре плеча, три из них образованы резисторами и конденсатором постоянной емкости, четвертое плечо – переменная емкость датчика, расположенного в баке. При пустых баках мост уравновешен. При заполнении бака топливом емкость датчика увеличивается, мост рассогласуется и появляется разность потенциалов. Сигнал рассогласования электрического моста усиливается и отрабатывается следующим приводом индикатора со шкалой, отградуированной в килограммах. Таким образом, датчик-конденсатор преобразует неэлектрическую величину – уровень топлива – в электрический сигнал.

Диэлектрическая проницаемость, а следовательно, емкость датчика зависит от плотности топлива, а плотность – от температуры и сорта топлива. Поэтому при замене сорта топлива или отклонении температуры от стандартного значения + 15 °С в показаниях индикатора появляется погрешность. Для ее компенсации применяются датчики топливомера с температурной компенсацией. Чувствительным элементом – приемником температуры топлива – является никелевый проводник, расположенный в датчике. При отклонении от стандартной температуры топлива +15 °С сигнал рассогласования в противофазе с основным сигналом запаса топлива подается на следящий привод индикатора.

В показаниях всех топливомеров появляется погрешность при кренах самолета, а также на этапах разгона или торможения.

Величина погрешности составляет до 4 % от максимального размаха шкалы.

На индикаторах топливомеров более поздних модификаций имеются кнопки «Н» (нуль) и «Р» (размах) для контроля работоспособности измерительной схемы. При нажатии кнопки «Н», «Р» в схему подключаются замещающие емкости, равные по величине емкости «пустого сухого», «полного бака», стрелка индикатора должна соответственно отклониться на начальное или максимальное значение шкалы.

Емкостные датчики с сигнализатором используются для работы логических схем автоматов централизованной заправки самолета, автоматов расхода топлива по программе. Индуктивные сигнализаторы расположены внутри датчика-конденсатора, каждый из них состоит из герметично запаенной обмотки и сердечника из ферромагнитного материала на поплавке. Обмотка индуктивности закреплена на заданном уровне направляющей трубки датчика. Сердечник на поплавке отслеживает уровень топлива. При введении в обмотку или выводе сердечника индуктивность обмотки изменяется. Обмотка включена в схему электрического моста переменного тока (рис. 2.5, б).

При изменении индуктивности сигнал рассогласования моста подается на вход электронного реле, которое срабатывает и своими контактами замыкает цепь питания сигнальных ламп, контакторов, управляющих работой топливных насосов или электромагнитных кранов заправки. С целью повышения точности и надежности работы схемы индуктивные сигнализаторы заменяются на магнитоуправляемые контакты, например на самолетах М-101Т, Як-40.

Рис. 2.5. К принципу действия топливомера

Расходомер

Измерение расхода массы топлива из топливной системы самолета на авиадвигатель осуществляется прибором – расходомером.

Расходомеры предназначены для измерения:

- мгновенного (часового) расхода топлива в кб/ч;

- суммарного запаса топлива в кб на один авиадвигатель.

В эксплуатации используются расходомеры, измеряющие мгновенный расход топлива, суммарный запас топлива, а также расходомеры мгновенного расхода и суммарного запаса топлива.

Датчик расходомера представляет собой очень чувствительную легкую винтовую крыльчатку, расположенную в магистрали подачи топлива из расходного бака на авиадвигатель.

Крыльчатка устанавливается на шарикоподшипниках между направляющими аппаратами, которые выравнивают поток топлива до и после крыльчатки и позволяют получить пропорциональную зависимость между скоростью потока топлива и числом оборотов крыльчатки за единицу времени работы авиадвигателя.

Крыльчатка измерения мгновенного расхода приводит во вращение постоянный магнит, заключенный на ее оси. Во вращающемся магнитном поле магнита расположена чашка из диамагнитного сплава, укрепленная на оси ротора сельсина-датчика. При пересечении вращающимся магнитным полем стенок чашки в них наводится ЭДС, которая вызывает появление вихревых токов. Вихревые токи взаимодействуют с вращающимся магнитным полем и создают вращающий момент, который стремится увлечь чашку в направлении ее вращения (рис. 2.6, а).

Под действием движущегося момента чашка поворачивается и закручивает пружины, создающие противодействующий момент на ее оси. Угол отклонения чашки пропорционален частоте вращения магнита и количеству топлива, прошедшего через трубопровод.

Для дистанционной передачи угла поворота оси чашки в индикатор применяются бесконтактные сельсины, включенные по индикаторной схеме.

Крыльчатка суммарного расхода через червячную передачу, расположенную внутри направляющего аппарата, вращает втулку со стальным сердечником, расположенным внутри защитного колпачка (рис. 2.6, б). С внешней стороны колпачка расположены одна над другой две обмотки индуктивности L1 и L2 на стальном П-образном сердечнике. Обмотка индуктивности L1 и L2 со вторичными обмотками трансформатора образует электрический мост. Датчик рассчитан так, что при прохождении определенного объема топлива крыльчатка вызывает один оборот сердечника, это приводит к изменению индуктивности обмоток и рассогласованию электрического моста. Сигнал рассогласования после преобразования подается на обмотку электромагнита.

Рис. 2.6. К принципу работы расходомера

Электромагнит срабатывает при каждом рассогласовании моста, через редуктор и дифференциал перемещает стрелку индикатора на уменьшение показаний. Число срабатываний электромагнита пропорционально числу оборотов крыльчатки, то есть суммарному расходу топлива на авиадвигатель.

Датчики мгновенного и суммарного расхода топлива измеряют расход топлива в объемных единицах. Для получения результата измерения в весовых единицах часовой расход топлива умножается на расчетное значение плотности топлива, так при сорте топлива Т-2 r = 0, 776 г/см³ .

При изменении сорта или температуры топлива появляется дополнительная погрешность измерения.

Для ее устранения применяется конденсатор. Он выполнен в виде набора пластин, установлен в трубопроводе топлива. Емкость конденсатора включена в плечо электрического моста. При изменении плотности топлива сигнал рассогласования управляет электромагнитной муфтой. Через каждые 250 л расхода топлива муфта срабатывает и включает двигатель, он перемещает стрелку индикатора на дополнительный угол.

Контрольные вопросы

1. Какие физические принципы заложены в формирование сигнала температуры выходящих газов (ТВГ)?

2. Как схемно обеспечивается требуемая эксплуатационная точность работы термометра типа ТЦТ-13 в расчетном диапазоне изменений температуры кабины?

3. Какой принцип используется при измерении относительной частоты вращения привода авиадвигателя и передаче ее на указатель?

4. Дайте оценки допусков колебаний стрелок тахометров относительно шкалы указателя?

5. В чем состоит принцип измерения скорости вибраций корпуса авиадвигателя?

6. Как измеряется вибросмещение в местах установки датчика вибраций?

7. Какие устройства формируют сигнал на включение светосигнализатора «Опасная вибрация»? Как это происходит?

8. Какой принцип заложен в измерение запаса топлива емкостным методом?

9. Каким способом компенсируется погрешность в измерении запаса топлива при отклонении температуры топлива от стандартного значения?

10. Проведите сравнительный анализ принципов измерения запаса топлива поплавковым и емкостным методом.

11. В чем сходство и различие принципов измерения мгновенного расхода и суммарного запаса топлива на один авиадвигатель?

⇐ Предыдущая234567891011Следующая ⇒

Поделиться: