МДК 01.04 Приборное оборудование воздушных судов (стр. 31 )

Принцип действия автома­тической части емкостного топливомера основан на использовании в качестве сигнализаторов уровня топлива катушек индуктивности или датчиков с магнитоуправляемыми контактами.

В первом случае в основу работы сигнализатора положено свойство катушки индуктивности изменять индуктивность при введении в нее железного сердечника. Устройство такого датчика-сигнализатора показано на рис. 12, а. В топливном баке поме­щается датчик-сигнализатор, состоящий из двух катушек индук­тивности 3 (L1) и 4 (L2), установленных на определенном уров­не, и поплавка с сердечником 1 из ферромагнитного материала, который плавает на поверхности топлива и перемещается по на­правляющей трубке 2 вниз и вверх при изменении уровня топлива. При определенном уровне топлива поплавок установится так, что его ферромагнитный сердечник войдет в катушку 3 (L1) датчика-сигнализатора. Катушка переменной индуктивности L1 является одним из плеч индуктивного моста (рис. 12, б).

Рис. 12. Принцип работы датчика сигнализатора: 1- поплавок, 2 - трубка, 3,4 – катушки индуктивности моста (а)принципиальная электрическая схема, (б) схема индуктивного измерительного моста,

Индуктивный мост состоит из двух полуобмоток трансформатора Тр и двух катушек индуктивности L1 и L2. Индуктивность катушки L1 с выведенным сердечником равна индуктивности катушки L2. При достижении определенного уровня топлива в магнитное поле ка­тушки сигнализатора вводится железный сердечник. Введение же­лезного сердечника в магнитное поле катушки вызывает измене­ние полного сопротивления катушки сигнализатора L1; при этом нарушается равновесие моста и на вершинах его измерительной диагонали появляется разность потенциалов, которая через вы­прямительный мост подается на обмотку высокочувствительного реле К. Реле срабатывает и своими контактами включает или вы­ключает соответствующую исполнительную цепь (контактор насо­сов, сигнальную лампу и т. д.).

5.4 Анализ погрешностей топливомеров

Электроемкостным топливоизмерительным системам свойствен­ны методические погрешности. Рассмотрим главные причины, вы­зывающие их появление:

а) Под действием ускорений и эволюции самолета топливо в баках перераспределяется, что приводит к изменению емкости Сх датчика. Для уменьшения погрешности измерение производится только в горизонтальном полете, и в баках в разных местах устанавливают несколько датчиков, емкости которых включают параллельно. Кроме того, для демпфирования колебаний уровня топлива конструкцией датчика предусмотрена достаточно малая скорость вытекания (поступления) топлива из датчика.

б) В топливомерах СЭТС и СПУТ изменение емкостей датчика, проводимостей датчика и кабелей, соединяющих датчик с измери­тельной схемой, приводят к изменению показаний топливоизмерительных систем (ТИС).

в) Погрешность из-за неточного совпадения профиля датчика с характеристикой бака.

Для анализа методических погрешностей емкостных топливомеров рассмотрим зависимости емкости датчика С от объема V (при градуировке в объемных единицах) и от веса G (при градуиров­ке в весовых единицах) топлива. Кроме того, емкость зависит от углов крена g и тангажа u, от ускорения j и диэлектрической постоянной топлива e1, т. е.

С=F1(V, u, g, j, e1)

C =F2 (G, V, u, g, j, e1, r),

где r — плотность топлива.

Показания емкостных топливомеров правильны лишь в ре­жиме горизонтального равномерного полета. Изменения углов u, g и ускорения j приводят к методическим погрешностям. Для уменьшения этих погрешностей датчик следует устанавливать в центре бака или размещать несколько датчиков по краям бака.

Изменения сорта топлива приводят к изменениям диэлектри­ческой постоянной e1 что может вызвать методическую погреш­ность, доходящую до 5%. Эту погрешность можно учесть, имея характеристики топлива.

При градуировке топливомеров в единицах объема возникает методическая погрешность, обусловленная изменением диэлек­трической постоянной e1 с изменением температуры топлива:

e1=e10(1+aq),

где a - температурный коэффициент диэлектрической посто­янной. Пользуясь тем, что

получим

(6)

Отсюда следует, что температурная погрешность пропорцио­нальна a.

В последнее время вводится градуировка топливомеров в весовых единицах. Дело в том, что теплотворная способность определяется весом топлива. Определим методическую темпера­турную погрешность при весовой градуировке. Эта погрешность обусловлена температурной зависимостью величин e1 и r, т. е. e1=e10(1+aq)и r=r0(1+a1q). Тогда

(7)

где a1—температурный коэффициент плотности топлива.

Если пренебречь расширением бака при изменении темпера­туры, то изменение плотности обусловливается изменением объ­ема, т. е. x=x0(1 + b*q). Следовательно, r=r0 (1—bq). При этом выражение (7) примет вид

(8)

Поскольку >0 и >0, то методическая температурная погрешность при весовой градуировке меньше, чем при объемной градуировке.

Наряду с перечисленными возникают погрешности ТИС из-за температурных изменений размеров датчиков и баков, нелинейно­сти и ступенчатости характеристики уравновешивающих потенцио­метров, изменения в процессе эксплуатации зазоров между элек­тродами датчиков.

Инструментальные погрешности емкостного топливомера вызы­ваются главным образом влиянием температуры на параметры эле­ментов мостовой схемы (конденсаторов, сопротивлений). Уменьше­ние этих погрешностей достигается применением элементов с ма­лыми температурными коэффициентами или введением темпера­турной компенсации.

Инструментальные погрешности емкостных топливомеров вследствие применения нулевых методов измерения малы, и ими можно пренебречь.

Погрешности электрических поплавковых топливомеров скла­дываются из следующих составляющих:

– погрешностей, являющихся следствием продольных и попереч­ных кренов и ускорений самолета;

– погрешностей, возникающих при неточной установке топливных баков и отклонений их размеров от полученных при расчете и та­рировке;

– температурных погрешностей, вызванных изменением темпера­туры топлива в баке и сменой сорта топлива;

– температурных погрешностей, появляющихся из-за изменения магнитных характеристик и электрических параметров при измене­нии температуры окружающей среды;

– погрешностей, возникающих из-за изменения напряжения ис­точника питания.

Другие погрешности топливомеров являются общими для всех приборов.

Первые три группы погрешностей являются методическими, последние — инструментальными.

Методические погрешности могут быть компенсированы за счет введения в схему топливомера дополнительных чувствитель­ных элементов, реагирующих на изменения плотности и диэлек­трической проницаемости топлива, на крены и ускорения само­лета.

Инструментальные погрешности, возникающие из-за изменения температуры, компенсируются подбором параметров схемы.

В целом инструментальные погрешности поплавковых топливо­меров сводятся до 2—3%. Так, погрешность топливомера ТПР1-9Т при работе в нормальных условиях не превышает ±2% на нулевой отметке и ±3,5% на остальной части шкалы.

Погрешность авиационного рычажно-поплавкового керосиномера СКЭС-2027А и масломера МЭС-2247Дт на нулевой отметке ±2,5%, на остальных отметках ±5%.

5.5 Канал центровки

Существуют различные системы управления положением центра масс летательного аппарата. Но при всем многообразии у них много общего в структуре, принципе действия, поэтому можно выделить несколько основных систем. Рассмотрим две из них. Для поддержания центра тяжести самолета в определенном положении при изменении запаса топлива необходимо, чтобы мас­са топлива в баках, расположенных симметрично относительно продольной осп самолета, была одинаковой. Эту задачу решают автоматы выравнивания пли автоматы центровки перекачкой топ­лива (АЦТ).

Принцип действия АЦТ основан на сравнении электрических параметров (напряжения или сопротивления), пропорциональных количеству топлива в соответствующих баках или крыльях, и вы­работке по результатам сравнения сигнала управления насосами перекачки топлива. На рис. 13 представлена принципиальная схе­ма автомата выравнивания топливоизмерительной системы АЦТ5-1БТ, применяемой на самолете Як-40.

Рис. 13. Принципиальная электрическая схема автомата выравнивания

Потенциометры R1 и R2 питаются от трансформатора Т. Вы­ходные противофазные напряжения потенциометров поданы на параллельно соединенные фазочувствительные реле РФ1 и РФ2. Щетки потенциометров R1 и R2 перемещаются на углы, пропорцио­нальные массе топлива в сравниваемых баках, электродвигателя­ми, уравновешивающими мостовые схемы ТИС соответственно ле­вого и правого крыла.

Если выработка топлива из крыльев идет неравномерно, то при достижении установленной разности масс топлива на входе РФ1 появится напряжение, достаточное для его срабатывания. Реле РФ1 в зависимости от фазы входного напряжения выработает сиг­нал пуска насосов для перекачки топлива с левого крыла в пра­вое или наоборот.

В том случае когда по каким-либо причинам разность масс топлива продолжает увеличиваться, то срабатывает реле РФ2 и включает сигнализацию «Отказ АЦТ».

Автоматы выравнивания у других типов ТИС отличаются от рассмотренного тем, что потенциометры R1 и R2 у них включают­ся в плечи мостовой резистивной схемы, на выходе которой вклю­чены фазочувствительные реле.

5.6 Системы автоматического управления выработкой