Вопрос № 8 Назначение, классификация и принцип действия приборов для измерения расхода и количества топлива.

Точное определение количества и расхода топлива, которое потребляют двигатели ЛА, относится к важнейшим задачам, решаемым во время полёта. Их знание позволяет рассчитать дальность и продолжительность полёта, а также обеспечить правильность центровки ЛА по мере выработки топлива.

Приборы, предназначенные для определения объёмного или массового количества топлива на ЛА, называются топливомерами. Их применяют для измерения массы топлива в отдельных баках, в группах баков и суммарного количества топлива на борту ЛА. Совместно с топливомерами устанавливают автоматы управления последовательностью выработки и заправки баков топливом. Они также обеспечивают автоматическое управление перекачкой топлива для поддержания центровки ЛА в требуемых пределах. Такие объединённые системы называют топливоизмерительными системами (ТИС).

Приборы, используемые для определения мгновенного (за единицу времени) или суммарного (за время между запуском и остановом двигателя) расхода топлива, называются расходомерами. Мгновенный расход топлива является одним из основных параметров, определяющих тягу двигателя. Суммарный расход топлива позволяет определять его запас во всей топливной системе ЛА во время полёта.

Вопрос № 9 Расходомеры.

Принцип измерения мгновенного расхода топлива основан на определении скорости потока, которая при заданном сечении трубопровода и плотности топлива пропорциональна мгновенному расходу. Измерение скорости потока производится с помощью крыльчатки, расположенной в топливной магистрали.

Измерение суммарного расхода топлива основано на подсчёте суммы последовательных электрических импульсов, частота которых пропорциональна частоте вращения крыльчатки. Одна из наиболее распространённых систем измерения расхода топлива типа СИРТ предназначена для измерения мгновенного (часового) расхода топлива каждым авиадвигателем и запаса топлива во всей топливной системе ЛА.

В состав системы входят датчики расхода ДРТМС, датчик плотности ДП, преобразователь сигналов ПС, указатели расхода УМРТ и указатель суммарного запаса топлива УСЗТ.

Работа канала измерения мгновенного расхода топлива, обслуживающего один двигатель. Топливо, протекая через датчик расхода, приводит во вращение крыльчатку 6 , частота вращения которой пропорциональна скорости потока топлива. На оси крыльчатки крепится ротор в виде постоянного шестиполюсного магнита 7 . При вращении крыльчатки магнитное поле магнита индуктирует э.д.с. переменной частоты в катушках, находящихся в корпусе статора 8 . Э.д.с. переменной частоты поступает на вход преобразователя частоты в напряжение ПНЧ, где усиливается и преобразуется в постоянное напряжение, пропорциональное частоте вращения крыльчатки, а следовательно, мгновенному расходу в объёмных единицах. Чтобы расход топлива, выраженный в объёмных единицах, преобразовать в расход топлива, выраженный в массовых единицах, необходима поправка на плотность топлива

Q_Т = ρV_Т,

где Q_Т – массовый расход топлива, кг/ч;

ρ – плотность топлива, кг/см³;

V_Т – объёмный расход, см³/ч.

Зависимость Q_Т реализуется путём потенциометрического умножения. На потенциометр R3a подаётся напряжение с ПЧН, пропорциональное расходу V_Т . Движок потенциометра R3a перемещается пропорционально изменению ρ. В итоге напряжение U_ИЗ , снимаемое с щётки потенциометра, будет пропорционально массовому расходу топлива Q_Т .

Измерение плотности ρ осуществляется с помощью устройства, состоящего из датчика плотности ДП, блока отработки плотности БОП и усилителя УСС 1. Датчик плотности представляет собой плоский конденсатор. Постоянно находящийся в топливе, ёмкость которого меняется в зависимости от плотности топлива. Он включён в схему измерительного моста, состоящего из эталонного конденсатора С1 и резисторов R8a , R9 , R10 и R13 – R16. Ёмкостный мост питается переменным напряжением ~ 20 В 400 Гц. При изменении плотности происходит разбаланс моста и сигнал с измерительной диагонали, усиленный усилителем УСС1 , поступает на обмотку управления двигателя М1 , ротор которого механически связан с движками потенциометров R3a , R8a и со шкалой значений плотности, вращающейся относительно неподвижной стрелки. Перемещение движков потенциометров R3a и R8a приводит мост в согласованное состояние и вводит поправку в значение напряжения U_ИЗ . Это напряжение, пропорционально Q_Т , сравнивается с U_ОП . Результат сравнения подаётся на усилитель УУС2 , где усиливается, и поступает на обмотку управления двигателя М2 . Двигатель перемещает стрелку указателя УМРТ и движок потенциометра R9a , приводя схему в согласованное состояние. Положение стрелки соответствует значению мгновенного расхода в массовых единицах.

При работе измерителя запаса топлива крыльчатка 6 через червячную передачу 9 вращает сердечник, который является звеном в магнитной цепи катушки 5 . Последняя совместно с катушкой постоянной индуктивности 4 составляет схему индуктивного моста. Двумя другими плечами моста являются вторичные обмотки трансформатора, находящегося в преобразователе суммарного расхода (ПСР). Через определённое число оборотов крыльчатки индуктивный мост выходит из равновесия за счёт изменения индуктивности катушки 5 . При этом в диагонали моста появляется сигнал переменного тока частотой 400 Гц, модулированный частотой изменения индуктивности катушки 5 .Эти сигналы с трёх датчиков расхода поступают на вход ПСР , где происходит усиление, формирование и распределение приходящих импульсов в последовательность, пропорциональную сумме V₁ +V₂ +V₃ , где V_i (i=1,2,3) – объёмный суммарный расход топлива на каждый двигатель.

Суммарная приведённая погрешность по мгновенному расходу и суммарному запасу топлива составляет ± 4%. Наиболее частые дефекты возникают из-за засорённости или износа подшипников крыльчатки датчика расхода.