4.3 Измерители частоты вращения (тахометры)

Для измерения частоты вращения валов авиадвигателей на ВС устанавливаются тахометры и тахометрическая сигнальная аппаратура. Широко применяются тахометры ИТЭ-1 (однострелочные) и ИТЭ-2 (двухстрелочные).

Электрический тахометр предназначен для измерения скорости вращения вала двигателя или воздушного винта (рис. 4.18 – 4.19). Принцип действия основан на преобразовании вращения в электрическое напряжение в датчике, которое поступает в указатель по проводам и в нем преобразуется в перемещение стрелки (рис.4.20). Датчиком является трехфазный синхронный генератор, который вырабатывает трехфазное напряжение, частота которого пропорциональна скорости вращения. В указателе напряжение поступает на синхронный двигатель, который вращаясь, через электромагнитную муфту перемещает стрелку прибора.

Рисунок 4.18–Лицевая часть тахометра газовой турбины

Рисунок 4.19–Лицевая часть тахометра воздушного винта

1 – ротор синхронного генератора-датчика; 2 – трехфазная обмотка статора генератора-датчика; 3, 5 – ротор синхронного двигателя, 4 - трехфазная обмотка статора двигателя; 6, 9 – постоянные магниты; 7, 8 – алюминиевый диск; 10 – пружина; 11 – стрелка

Рисунок 4.20 – Электрический тахометр

4.4 Топливомеры и расходомеры

Топливная система ВС — это комплекс оборудования, включающий топливные баки, систему подачи топлива к двигателям, систему управления и измерения топлива, расходомеры, систему заправки, средства сигнализации и др.

Контроль работоспособности топливомера, в том числе правильности его показаний, производится на земле при заправке самолета топливом по результатам сравнения показаний счетчиков на топливозаправщиках с показаниями топливомера. Правильность показаний топливомера контролируется в полете путем сравнения показаний топливомера и расходомеров, она может контролироваться также за счет сравнения показаний количества топлива по стрелке указателя «Сумма» с суммой показаний количества топлива в отдельных баках, группах и т. д. В некоторых топливомерах предусмотрен ручной ввод поправки на сорт заправленного топлива.

Рычажно-поплавковые топливомеры (СБЭС - суммирующий бензиномер электрический с сигнализацией) рис. 4.21.

Измеряют количество топлива в каждом баке и суммарное количество во всех баках (рис. 4.22). Принцип действия основан на измерении уровня (объема) топлива с помощью поплавка, плавающего на поверхности топлива и механически связанного с потенциометром R₄ и мостовой схемой с логометром.

При измерении суммарного количества потенциометры всех баков включены последовательно. Датчик для обеспечения сигнализации критического остатка топлива имеет контактное устройство, связанное с осью подвижного контакта потенциометра. Погрешность составляет  9%, значительная составляющая которой определяется изменением объема при изменении температуры.

Рисунок 4.21 – Схема измерения рычажно-поплавкового топливомера

Рисунок 4.22 – Лицевые части топливомеров

Электроемкостные топливомеры.

Датчиком топливомера является система коаксиальных трубчатых конденсаторов, которые опускают в топливные баки рис. 4.23.

1 – блок центровки ; 2 – датчики емкостные; 3 – блок измерения;

2. – указатель; 5 – коммутационное устройство

Рисунок 4.23 - Комплект емкостного топливомера

Величина емкости конденсатора определяется высотой Н топлива, которое заполняет пространство между трубками конденсатора.

Рисунок 4.24 – Схема измерения емкостного топливомера

Емкость конденсатора, состоящего из двух коаксиальных металлических трубок диаметром d₁ и d₂ высотой h, определяется выражением:

,

где - диэлектрическая проницаемость вакуума (воздуха);

- относительная диэлектрическая проницаемость вещества, заполняющего пространство между трубками.

При отсутствии топлива равна 1, а при полностью заполненном бакеравняется диэлектрической проницаемости топлива (≈ 2,2).

В связи с этим по мере заполнения бака топливом емкость такого конденсатора увеличивается и таким образом ее измерение позволяет определить количество топлива в баке.

Диэлектрическая проницаемость топлива ε_{топлива} зависит от плотности топлива, поэтому при повышении температуры увеличение объема топлива компенсируется уменьшением диэлектрической проницаемости. В связи с этим топливомер измеряет вес топлива, а не его объем. Емкость датчика пропорциональная количеству топлива, измеряется с помощью самобалансирующеюся моста переменного тока (рис. 4.24).

Во внутренней трубке помещен поплавковый датчик-сигнализатор с железным сердечником, который входит в катушки индуктивности, изменяет величину индуктивности и тем самым сигнализирует о полном заполнении бака или отсутствии топлива в баке. Такой сигнализатор позволяет осуществлять автоматическую заправку самолета и автоматический порядок расхода топлива из групп баков.

Лицевые части указателей емкостных топливомеров показаны на рис. 4.25.

Рисунок 4.25 – Лицевые части указателей емкостного топливомера

Расходомеры топлива измеряют часовой расход топлива двигателем.

Рисунок 4.26 - Расходомер топлива

Принцип действия основан на использовании крыльчатки (турбинки), установленной в магистрали питания авиационного двигателя (рис. 4.26). Скорость вращения крыльчатки пропорциональна скорости потока топлива, то есть его расходу. Скорость вращения крыльчатки преобразуется с помощью электромагнитной муфты в перемещение стрелки прибора.

Расходомер воздуха

Расходомер воздуха служит для замера количества воздуха, поступающего в герметическую кабину (рис. 4.27). Он состоит из приемника (трубки Вентури) а и указателя (манометра) б.

Определение расхода воздуха производится путем измерения перепада давлений в узком и широком сечениях трубки Вентури. Чем больше расход воздуха, тем больше и перепад давлений. Перепад давлений в трубке Вентури воспринимается чувствительным элементом указателя – манометрической коробкой 1, внутренняя полость которой через трубопровод 2 сообщается с широкой частью трубки разрежения.

а – приемник;б – указатель ( 1 – манометрическая коробка; 2, 3 – трубопроводы; 4 – ушко; 5 – поводок; 6 – валик; 7 – сектор; 8 – стрелка; 9 – трибка, 10 – корпус)

Рисунок 4.27 - Расходомер воздуха

Указатель высоты и перепада давления УВПД

1 – шкала; 2 – сектор; 3 – ось; 4 – компенсатор второго рода; 5 – тяга; 6 – серьга; 7 – компенсатор первого рода; 8 – подвижный центр; 9 – анероидная коробка; 10 – штуцер; 11 – трубопровод; 12 – тяга; 13 – подвижный центр; 14 – манометрическая коробка; 15 – серьга; 16 – компенсатор второго рода; 17 – ось; 18 – волосок; 19 – полая трибка; 20 – циферблат; 21 – стрелка; 22 – трибка; 23 – сектор; 24 – волосок; 25, 26 – винты

Рисунок 4.28 - Кинематическая схема прибора УВПД-15

На рис. 4.28 изображена кинематическая схема указателя высоты и перепада давления УВПД-15. Этот прибор состоит из барометрического высотомера и манометра, размещенных в одном корпусе и работающих независимо друг от друга. Абсолютное давление в кабине воспринимается анероидом 9, деформация которого с помощью передаточного механизма передается на шкалу 1 указателя высоты в кабине.

Перепад давления воспринимается манометрической коробкой 14, которая деформируется под действием разницы между кабинным давлением и статическим за бортом. Диапазон перепада давления в красном секторе является опасным. Лицевая часть УВПД-15 показана на рис. 4.29.

Рисунок 4.29 – Лицевая часть указателя УВПД