Методические погрешности в поплавковых топливомерах не компенсируются.

Температурные инструментальные погрешности топливомеров компенсируются подбором параметров схемы. При анализе схем уже было показано, что полная компенсация температурных погрешностей возможна только в топливомере с взаимно заменяющимися плечами. В суммирующих топливомерах полная компенсация возможна только при двух значениях температуры, соответствующих двум точкам шкалы. В остальных точках шкалы погрешности будут отличны от нуля, хотя их значения будут лежать в допустимых пределах. В целом инструментальные погрешности поплавковых топливомеров можно свести к 2 ÷ 3%.

3. Емкостные топливомеры

При измерении количества топлива по высоте его уровня относительно дна бака, применяются электроемкостные датчики с коаксиальным расположением труб.

Принцип действия емкостного топливомера основан на зависимости величины емкости специального конденсатора от уровня топлива в баке.

Чувствительный элемент емкостного топливомера (рис. 7.3.1.) представляет собой цилиндрический конденсатор с внутренним электродом 1, внешним 2 и изоляционным слоем 3. Между изоляционным слоем и внешним электродом находится слой жидкости (топливо, кислота), уровень которой необходимо измерить. Если уровень жидкости в баке изменяется, то будет изменяться и емкость конденсатора вследствие того, что диэлектрические постоянные жидкости и воздуха различны.

В большинстве случаев внешний электрод цилиндрического конденсатора должен быть выполнен отдельно, однако не исключено использование в качестве внешнего электрода стенок бака, особенно в высоких и узких баках. Это тем более целесообразно, что в таком случае конденсатор позволяет измерять количество топлива в баке без заметных погрешностей при достаточно больших кренах самолета и ускорениях.

Е

Рис. 7.3.1. Схема чувствительного элемента емкостного топливомера:

1 – внутренний электрод; 2 – внешний электрод; 3 – изоляционный слой

мкостные топливомеры применяются для измерения количества всех видов топлива, но оказываются почти незаменимыми в случае измерения количества химически активных жидкостей, применяемых в качестве горючих компонентов в жидкостно-реактивных двигателях.

Существенным преимуществом емкостных топливомеров по сравнению с поплавковыми является отсутствие в датчике подвижных частей, кроме того, в этих приборах погрешности при кренах и ускорениях самолета меньше, чем в поплавковых.

Основные соотношения. Для вывода зависимости между уровнем топлива в баке и емкостью датчика введем следующие обозначения (см. рис. 10.8): еь ег, ез – диэлектрические постоянные жидкости, материала изолятора и смеси паров жид­кости и воздуха соответственно; R_u R2, R3 – радиусы внутреннего электрода, изолятора и внешнего электрода; х – уровень жидкости; h — полная высота датчика. Вследствие наличия изоляционного слоя имеется возможность измерять уровень полупроводящих (вода, кислота и др.) жидкостей. В качестве изо­лятора можно использовать стекло, резину или другой материал в зависимости от природы жидкости. При измерении уровня непроводящих жидкостей (керосин, бензин) изоляционный слой не применяют.

Если пренебречь концевым эффектом, то можно принять, что емкость нижней части цилиндрического конденсатора будет

Подобно этому емкость верхней части конденсатора найдем из соотношения

Суммируя емкости С_ч и C, получим полную емкость конденсатора:

И з этого выражения следует, что емкость конденсатора является линейной функцией уровня жидкости х. Таким образом, измерение уровня жидкости можно свести к измерению емкости конденсатора С.

Чувствительность емкостного датчика определяется выражением

Л егко видеть, что наибольшая чувствительность будет в том случае, когда R2/R1—*1, т. е. когда слой изоляции отсутствует. При этом получим

Так как диэлектрическая постоянная полупроводящих жидкостей значительно больше, чем непроводящих, то изменение емкости на единицу длины в первом случае будет больше чем во втором. Отсюда следует, что емкостный метод измерения уровня особенно эффективен для полупроводящих жидкостей.

Из выражения (10. 11) следует, что для увеличения чувствительности величину R₃/R₂ нет необходимости брать большой. Если величина R₃ – R₂ мала, то на точность показаний прибора значительное влияние будет оказывать вязкость жидкости. Следовательно, слой жидкости между электродами должен быть таким, чтобы вязкость не оказывала влияния на уровень жидкости. Обычно ограничиваются зазором R₃ – R₂ = 1,5 ÷ 6 мм, a для увеличения чувствительности датчик собирают из нескольких концентрических труб, образующих параллельно соединенные конденсаторы.

Следует отметить, что в емкостном топливомере можно полностью скомпенсировать методические погрешности, возникающие от наклона бака при крене и ускорениях. Действительно, для этого достаточно вместо одного чувствительного элемента установить по краям бака четыре элемента. При параллельном соединении емкостей чувствительных элементов общая емкость их будет оставаться почти постоянной при любых наклонах бака.

Конденсатор переменной емкости, образованный чувствительным элементом топливомера, может быть включен в одну из рассмотренных выше схем. Не останавливаясь подробно на анализе возможных схем включения емкостного топливомера, заметим, что наиболее подходящими из них будут схема уравновешенного моста и резонансная схема. Эти схемы достаточно просты и обеспечивают необходимую точность измерения.

Особенности устройства емкостных топливомеров. Емкостный топливомер обычно включает собственно измеритель количества топлива в баках летательного аппарата и автомат программного расхода, осуществляющий управление расходом топлива из баков в такой последовательности, при которой сохраняется центровка летательного аппарата. Емкостные топливомеры представляют собой системы измерения, контроля и управления.

Они выполняют следующие функции:

• измерение количества топлива в отдельных группах баков и суммарного количества топлива на летательном аппарате;

• программное управление выработкой топлива;

• управление заправкой топливом летательного аппарата;

• сигнализацию об остатке топлива на определенную продолжительность полета;

• сигнализацию неисправности работы автоматики.

Рис. 10.9. Принципиальная схема из- . Рис. 10. 10. Принципиальная мерительной части системы СЭТС схема автоматической части си-