4. Расчет авиационных топливомеров

   1. Расчет поплавковых топливомеров.

Важной задачей является расчет шкалы топливомера. Бакиимеют сложную конфигурацию и уровень топлива в них связан с объемом топлива сложной зависимостью. Если υ объем топлива в баке, φ – угол отклонения подвижной системы указателя, то основное уравнение топливомера имеет вид

Эта зависимость должна быть однозначной. Чувствительность топливомера определяется соотношением

Если S – постоянная величина, то шкала прибора равномерна (характеристика зависимости изменения выходного сигнала от входного – линейна). Обычно применяют топливомеры с равномерными шкалами, так как при этом упрощается подгонка шкалы, регулировка и градуировка прибора.

Для получения заданного закона шкалы топливомера представим чувствительность топливомера в виде произведения

2. Расчет емкостных топливомеров.

Исходными данными для расчета являются диапазон и точность измерения и градуировочная характеристика бака.

В ходе расчета определяется требуемый закон профилирования датчика и параметры следящей системы. Опуская расчет следящей системы емкостного топливомера, сформулируем основные этапы расчета емкостного датчика.

Для получения равномерной шкалы указателя (линейной зависимости изменения выходного сигнала от входного) необходимо обеспечить одинаковое приращение электрической емкости датчика на единицу объема топлива по всей длине датчика. Для этого емкостные датчики профилируют в зависимости от формы бака за счет изменения площади эффективной поверхности обкладок цилиндрического конденсатора.

Расчет датчика целесообразно проводить в следующей последовательности.

1. Определение требуемого закона профилирования емкостного датчика:

а) выбрать расчетный шаг Δυ, величина которого обусловливается половиной цены деления шкалы указателя;

б) определить по градуировочной характеристике бака минимальное изменение уровня топлива Δh_min, соответствующее уменьшению количества топлива на величину расчетного шага (рис.7.5.1);

в) вычислить удельную емкость датчика.

Для обеспечения необходимой точности измерения требуется определенная величина приращения емкости датчика, соответствующая изменению количества топлива на 1 л. Удельная емкость определяется из соотношения

где с_о – погонная емкость датчика в мкмкф/см;

Δh_min – минимальное изменение уровня топлива на величину расчетного шага в см.

Δυ – расчетный шаг в л;

R_2i, R_{1 i} – внешний и внутренний радиусы труб, образующихi-й конденсатор в см;

n – число параллельно включенных цилиндрических конденсаторов;

ε₃ – диэлектрическая постоянная воздуха (равная единице);

ε₁ – диэлектрическая постоянная топлива

ε₁= 1,96 для топлива ТС-1;

О

Рис. 7.5.1. Зависимость высоты уровня топлива от объема бака

Рис. 7.5.2. Графическое определение характеристики емкостного датчика

с

2. Определение необходимой характеристики профилированного датчика.

Характеристику ΔС = f_П (h) (рис. 7.5.2.) находят графическим способом на основании совместного рассмотрения следующих зависимостей:

а) υ = φ(h) – зависимости количества топлива в баке от высоты уровня топлива;

б) ΔС = υс_уд – требуемой зависимости изменения датчика от количества топлива.

3. Определение основных электротехнических параметров профилированного датчика:

а) определить характеристику непрофилированного датчика

ΔС = f_НП (h) = с_о h,

где – уровень топлива в см.

б) вычислить избыточную погонную емкость Δс_изб датчика.

в) найти зависимость дуги выреза от уровня топлива.

г) вычислить общую емкость сухого профилированного датчика.

д) определить общую емкость датчика при баке, полностью залитом топливом:

С = С_сух +с_удυ_мах мк мкф

Для увеличения емкости датчика используют несколько коаксиальных цилиндров (до шести). Которые через один соединяют друг с другом накоротко.

В конструкцию датчика вводятся индуктивные сигнализаторы, состоящие из неподвижной катушки и железного сердечника, связанного с поплавком. В датчик вмонтированы два индуктивных сигнализатора: один – в верхней, а другой в нижней части датчика. Верхний сигнализатор срабатывает при заполнении бака, нижний – при его опорожнении.

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.