00. Методичка_сборка. Указатель шага винта ушв1К 77

• Название: Указатель шага винта ушв1К 77
• Анкор: 00. Методичка_сборка.doc
• Дата: 24.10.2017
• Размер: 4.74 Mb.
• Имя файла: 00. Методичка_сборка.doc
• Тип: Указатель; #9790
• страница: 13 из 16

4.2 ИЗМЕРЕНИЕ РАСХОДА ТОПЛИВА

Расход топлива определяется количеством вещества, проходящего че­рез данное сечение канала в единицу времени. Расход топлива является од­ним из параметров, определяющих тягу (мощность) авиадвигателя. В целях обеспечения экономичности полета измерение расхода топлива необходимо вести с возможно меньшими погрешностями, не более ± 2%.

Расход можно измерять в единицах объема, деленных на единицу времени (м³/с, м³/мин, м³/ч и т.п.), или в единицах массы, деленных на единицу времени (кг/с, кг/мин, кг/ч и т.п.). Впервом случае объемный рас­ход топлива обозначают символом q_vво втором случае массовый расход топлива обозначают символом q_т.

В авиации необходимо измерять также количество топлива, протекшее по топливному трубопроводу за определенный интервал времени и за все время между запуском и остановкой двигателя, которое называют суммарным (интегральным) расходом и обозначают символом Q. Существует также понятие мгновенный (часовой) расход топлива. Следует отметить, что тер­мины мгновенный и суммарный расход уточняются ГОСТ 15528-70. Соглас­но указанному стандарту приборы, служащие для измерения расхода топлива называются расходомерами топлива. Приборы, служащие для измерения ко­личества топлива, протекшего через сечение трубопровода за время работы двигателя (суммарного расхода), называют счетчиками количества топлива (суммирующими расходомерами).

В таблице 4.2 приведены некоторые методы измерения расхода и пока­заны упрощенные принципиальные схемы расходомеров (счетчиков количе­ства) на их основе.

Расходомеры более надежны по сравнению с топливомерами. Их пока­зания не зависят от эволюции ЛА, поэтому турбинные тахометрические рас­ходомеры и счетчики количества топлива (суммирующие расходомеры) на­шли в авиации наиболее широкое применение.
Таблица 4.2

Методы измерения действия

Метод	Принцип действия	Принципиальная схема
Переменного перепада давления	Основан на зависимости от расхода вещества перепада давления, создаваемого неподвижным устройством, устанавливаемым в трубопроводе, или самим элементом трубопровода
Обтекания	Основан на зависимости от расхода вещества перемещения тела, воспринимающего динамическое давление обтекающего его потока
Тахометрический	Основан на зависимости от расхода вещества частоты вращения турбины, установленной в трубопроводе
Термоанемометрический	Основан на зависимости между количеством тепла, теряемым непрерывно нагреваемым телом, помещенным в поток, и массовым расходом вещества
Камерный	Основан на отмеривании подвижными элементами при их движении определенных объемов вещества
Ультразвуковой	Основан на измерении, зависящем от расхода того или иного акустического эффекта, возникающего при проходе ультразвуковых колебаний через поток вещества

4.2.1 Расходомеры измерения мгновенного расхода топлива

Принцип действия таких расходомеров основан па использовании за­висимости скорости вращения  крыльчатки, помещенной в поток жидкости, от скорости потока V, а следовательно от мгновенного расхода. /Для ненагруженной крыльчатки имеем

,(4.5)

где k₁ - коэффициент пропорциональности, зависящий от геометрии крыльчатки.

Учитывая зависимость мгновенного объемного расхода q_v

(4.6)

и мгновенного массового расхода q_т

(4.7)

жидкости плотностью , протекающей через сечение площадью S, от ско­рости V, получим

.(4.8)

Так как обычно измеряют массовый расход,

.(4.9)

Итак, измерение мгновенного объемного расхода сводится к измере­нию скорости вращения крыльчатки. Для измерения мгновенного массового расхода, непосредственно характеризующего мощность (тягу) двигателя, следует также измерять плотность  топлива. Измерение скорости вращения крыльчатки осуществляется с помощью измерительных узлов, аналогичных используемым в магнитоиндукционных тахометрах.

Расходомер мгновенного расхода топлива состоит из датчика ДРТМ и указателя УРТМ (рис. 4.12.). При движении потока топлива со скоростью V_Tкрыльчатка через редуктор 1 вращает постоянный магнит 2. Взаимодей­ствие поля магнита с вихревыми токами, наведенными в цилиндре 3, при­водит его во вращение. С цилиндром связан ротор сельсин-датчика СД. Угол поворота ротора СД, ограничиваемый пружиной 4, будет пропорцио­нален мгновенному расходу топлива.

Сигнал, снимаемый с сельсин-датчика, подастся на сельсип-приемпик СИ, ротор которого перемещает стрелку указателя УРТМ в соответствии с мгновенным расходом топлива. Шкала указателя проградуирована в кг/ч.

4.2.2. Суммирующие расходомеры топлива

Измерение суммарного расхода топлива сводится к интегрированию по времени данных о мгновенном расходе топлива. Для этого применяются ин­дуктивно-импульсные преобразователи, частота импульсов которых пропорциональна частоте вращения крыльчатки датчика, т.е. мгновенному расходу, а количество импульсов - суммарному расходу.

Рис. 4.12. Принципиальная схема расходомера измерения мгновенного расхода

Интегрирование сводится к подсчету импульсов, что осуществляется с помощью шаговых устройств. Такой принцип положен в основу работы сум­мирующих расходомеров типа РТС (расходомеры топлива суммирующие): РТС-16; РТС-30; РТС1-1. Рассмотрим принципиальную схему РТС (рис. 4.13).

При движении потока топлива со скоростью V_Tкрыльчатка датчика че­рез редуктор вращает сердечник С индуктивно-импульсного датчика ИД. Индуктивно-импульсный механизм образуют катушки L₁, L₂ с сердечником С. При вращении сердечника изменяется индуктивность L₂ катушки статора ИД. Это приводит к разбалансу мостовой схемы, в диагональ которой вклю­чен тиратронный преобразователь или полупроводниковый усилитель, которые производят преобразование изменений индуктивности в импульсы тока и их последующее усиление. Плечи мостовой схемы L₃и L₄образованы об­мотками трансформатора, находящимися в усилителе.

Рис. 4.13. Принципиальная схема суммирующего расходомера

С выхода усилителя импульсы тока подаются па релейно-шаговый двигатель ДРШ, который через редуктор перемещает стрелку указателя суммарного запаса топлива УСЗТ к нулевому значению шкалы, проградуированной в килограммах или литрах, т.е. по расходу топлива летчик судит о его запасе в баках ЛА.

После заправки баков топливом стрелку указателя с помощью руко­ятки «Q₀»устанавливают па отметку шкалы, соответствующую количест­ву заправленного топлива.

4.2.3. Расходомер топлива суммирующий РТС1-1

Расходомер топлива суммирующий установлен на самолете МИГ-23. Он предназначен для дистанционного измерения запаса топлива в топливных баках самолета в объемных единицах с учетом возврата топлива из магистра­ли за датчиком РТСТ50Б в расходный бак и выдачи информации в систему контрольно-записывающей аппаратуры.

В состав расходомера входят: датчик расходомера РТСТ50Б; датчик расходомера ДРТС0,4; указатель суммарного запаса топлива УСЗТ6; усили­тель импульсный с питанием УИП2-1.

Основные технические данные.

Расходомер РТС1-1 работает от источника питания с напряжением 115 В и частотой 400 Гц в диапазоне часовых расходов топлива от 1500 до 36000 л/ч по каналу основного расхода и в диапазоне от 500 до 2000 л/ч по каналу пе­репуска топлива. Шкала указателя отградуирована в литрах с пределом изме­рения от 0 до 8400 л. Цепа деления 200 л.

Погрешность измерения комплекта расходомера при нормальных усло­виях (t = 25±10º С) не превышает ±1,5 % от 9000 л., т.е. от общего количества топлива, прошедшего через датчик основного расхода РТСТ50Б (8700 л.), и топлива, прошедшего через датчик перепуска ДРТС0,4 (300 л.).

Погрешность измерения комплекта расходомера при температурах от -60ºС до +60ºС не превышает ±3,5 %.

Внутренние камеры корпусов датчиков, а также соединения патрубков с корпусами датчиков герметичны и выдерживают при испытаниях давление топлива равное 9 кГс/см².

Расходомер работоспособен при вибрациях с перегрузками до 5g для дат­чиков и усилителя УИП2-1 при частотах от 10 до 300 Гц и до 2g - для указателя.

Мощность, потребляемая расходомером, не превышает 25 ВА.

Элементы расходомера взаимозаменяемы.

Масса расходомера не превышает 4,850 кг.

4.2.3.1. Принцип действия расходомера РТС1-1

Принцип действия расходомера заключается в том, что протекаю­щее в магистрали топливо приводит во вращение крыльчатку датчика РТСТ50Б, частота вращения которой пропорциональна количеству проте­кающего через датчик топлива.

Крыльчатка 1 через червячную передачу 2 вращает втулку со стальным сердечником 3 индуктивно-импульсного устройства (рис. 4.15). При вращении сердечник 3 приближается к П-образному сердечнику 6 катушки индуктив­ности 4 и изменяет ее магнитный поток, а следовательно, и ее индуктивность. Равновесие мостовой схемы нарушается (рис. 5.13), и в се диагонали появля­ется сигнал переменного тока f = 400 Гц, промодулированный пропорцио­нально скорости вращения крыльчатки.

Это напряжение поступает па вход импульсного усилителя УИ1, ко­торый находится в блоке УИП2-1 (рис. 15), и преобразуется в импульсы прямоугольной формы определенной длительности и амплитуды, необхо­димые для управления двигателем релейно-шаговым (ДРШ) указателя суммарного запаса топлива УСЗТ6.

Усилители УИ1 и УИ2 состоят из следующих функциональных каскадов: амплитудного детектора; усилителя постоянного тока; формирующего устрой­ства (триггера); времязадающего каскада; выходного каскада мощности.

Импульсные усилители имеют на выходе прямоугольные импульсы напряжения постоянной длительности, частота следования которых опреде­ляется низкочастотной составляющей сигнала датчика.

Число оборотов сердечника индуктивно-импульсного устройства дат­чика пропорционально числу оборотов крыльчатки, следовательно, число срабатываний ДРШ будет также пропорционально числу оборотов крыльчат­ки и, соответственно, количеству топлива, прошедшего через датчик.

ДРШ указателя, срабатывая, поворачивает на один зуб храповое коле­со, которое через дифференциал и редуктор соединено со стрелкой.

Рис. 4.14. Принципиальная схема суммирующего расходомера РТС1-1

Рис. 4.15. Кинематическая схема датчиков расходомера	Рис. 4.16. Внешний вид указателя УСТЗТ6

Итак, сигнал с основного датчика РТСТ50Б, преобразованный в прямоугольные импульсы и усиленный по мощности, поступает на об­мотку ДРШ1, а затем с помощью храпового колеса и редуктора, преобра­зуется в угол поворота стрелки.

При перепуске топлива сигнал с датчика ДРТС0,4 поступает па вход усилителя УИ2. Преобразованный в прямоугольные импульсы определенной длительности и амплитуды, он поступает на обмотку ДРШ2, находящегося, так же как и ДРШ1, в указателе УСЗТ6.

Храповые колеса первого и второго ДРШ соединены с дифференциа­лом, выходная ось которого вращается со скоростью, равной разности скоро­стей вращения храповых колес. Таким образом, происходит вычитание им­пульсов, поступающих от датчика ДРТС0,4, от количества импульсов от дат­чика РТСТ50Б в соответствующем масштабе значений количества импульсов на литр. Дифференциал через редуктор соединен со стрелкой, которая, пере­мещаясь, показывает запас топлива в баках самолета, как разность между за­литым количеством топлива и количеством израсходованного топлива.

4.2.3.2. Конструкция элементов комплекта расходомера РТС 1-1

Датчики РТСТ50Б и ДРТСОА По принципу действия датчик РТСТ50Б, стоящий в канале основного расхода, и датчик ДРТС0,4 - в системе перепус­ка топлива, ничем не отличаются друг от друга.

Основными элементами датчиков РТСТ50Б (рис. 4.17) и ДРТС0,4 (рис. 4.18) являются: I- выходной патрубок; 2 - корпус; 3 - плата; 4 - П-образный сердеч­ник; 5 - кожух; 6 - магнитный шунт; 7 - колпачек; 8 - втулка со стальным сер­дечником; 9 - входной патрубок; 10 - шарикоподшипники; 11 - струевыпрямитель; 12 - червяк; 13 - крыльчатка; 14 - струевыпрямитель.

Датчик капала основного расхода имеет полый корпус 2. При помощи соединительных гаек корпус датчика соединяется с входным 9 и выходным 1 патрубками. Датчик канала перепуска топлива имеет также полый корпус 2, который с помощью гайки соединяется с входным патрубком 9.

Топливо, поступающее во входной патрубок, проходит струевыпрямитель 11, попадает па спиральную крыльчатку 13, проходит через второй струевыпрямитель 14 и поступает в топливную магистраль.

Датчики расходомера подключаются к топливной магистрали при по­мощи специальных зажимных колец.

Ось крыльчатки вращается в шарикоподшипниках 10, изготовленных из нержавеющей стали и заключенных в полости струевыпрямителей. Крыльчатка датчика РТСТ50Б имеет пять, а крыльчатка датчика ДРТС0,4 восемь лопастей, расположенных под углом к направлению движения потока топлива. Под воздействием этого потока крыльчатки вращаются.

При максимальном расходе топлива 36000 л/ч для датчика РТСТ50Б крыльчатка делает 3600 об/мин, крыльчатка датчика ДРТС0,4 на макси мальмом расходе 2000 л/ч делает 2560 об/мим. Число оборотов крыльчатки изменяется путем перемещения крыльчатки вдоль оси канала. Так как по­ток топлива при постоянном расходе в разных сечениях канала имеет раз­личную скорость, то и крыльчатка при перемещении ее вдоль канала изме­няет свою скорость вращения.

Рис. 4.17: Внутреннее устройство датчика РТСТ50Б

Рис. 4.18. Внутреннее устройство датчика ДРТС0,4

Перемещение крыльчатки датчика основного расхода по направлению к выходному струевыпрямителю (в область большего сечения) приводит ее в зону понижения скорости потока и, следовательно, к уменьшению числа оборотов крыльчатки. И наоборот, перемещение крыльчатки к входному струевыпрямителю (в область меньшего сечения) приводит ее в зону повы­шенной скорости потока и, следовательно, к увеличению числа оборотов крыльчатки (для датчика в системе перепуска топлива наоборот).

Вращение крыльчатки через червячную передачу с помощью индук­тивно-импульсного устройства преобразуется в электрические импульсы. Через червячную передачу 12, расположенную внутри струевыпрямителя, крыльчатка вращает с замедлением в 15 раз в датчике основного расхода и в 30 раз в датчике перепуска втулку со стальным сердечником 8, расположен­ную внутри защитного колпачка 7. С внешней стороны корпуса размещены одна над другой две пары индуктивных катушек 4 (рис. 2.4) со стальными П-образными сердечниками, их обмотки представляют собой два плеча индук­тивного моста, работа которого была рассмотрена ранее.

Крыльчатка датчика канала основного расхода расчитана так, что каж­дым 2,5 литрам топлива, пропущенным через датчик, соответствует один им­пульс тока в обмотке электромагнита указателя, а крыльчатка датчика в ка­нале перепуска рассчитана так, что каждым 0,389 литрам топлива, пропу­щенным через датчик, соответствует один импульс в обмотке электромагнита указателя. Обе пары катушек индуктивности датчика установлены на плате 3 (рис. 2.6 и 2.7), которая крепится к корпусу датчика с помощью четырех сто­порных винтов, и закрыты защитным кожухом 5.

Для начального уравновешивания моста в датчике предусмотрен маг­нитный шунт 5 (рис. 2.4), укрепленный около верхней пары катушек индук­тивности стопорным винтом. Магнитный шунт устанавливается в нужное положение при регулировке датчика.

Для соединения с внешней схемой датчик снабжен четырехштырьковым штепсельным разъемом.

Указатель суммарного запаса топлива УСЗТ6. Внешний вид указателя показан на рис. 2.5. Указатель состоит из двух самостоятельно работающих механизмов: измерительного механизма основного расхода и измерительною механизма перепуска топлива.

Оба механизма аналогичны по принципу действия и представляют со­бой счетчики импульсов. Отсчет запаса топлива производится по шкале I, отградуированной в литрах с оцифровкой: 0, 1,2, 3, 4, 5, 6, 7, 8.

Общий запас топлива 8400 л. Цена деления 200 л. При одновременной работе датчиков основного расхода и перепуска стрелка по шкале указателя перемещается на угол, равный алгебраической сумме углов поворота стрел­ки, вызванных работой каждого датчика.

Для перевода стрелки указателя на любое деление шкалы имеется спе­циальное переводное устройство с выведенной на лицевую сторону прибора кремальерой 4. Перевод стрелки производится путем нажатия па кремальеру и одновременного поворота ее в нужном направлении.

Механизм указателя с лицевой стороны закрывается корпусом 2, а со стороны ДРШ - кожухом 3, выполненным из мягкой стали, являющий­ся одновременно экраном.

Усилитель импульсный с питанием УИП2-1. Усилитель конструктивно представляет собой основание, на котором смонтированы два импульсных усилителя, залитых пенопластом и четыре платы с элементной базой. Блок закрывается кожухом с вырезом для штепсельного разъема. Габаритные раз­меры блока: 140x65x72 мм.

4.2.4 Погрешности расходомеров топлива. Особенности эксплуатации

На современных летательных аппаратах в комплекте суммирующих расходомеров и топливомерно-расходомерных систем применяются датчики типа РТСТ и ДРТС, включающие в себя узлы мгновенного и суммарного расхода топлива. Погрешность измерения комплекта расходомера с датчика­ми указанного типа в нормальных условиях не превышает ±1,5 % от общего количества топлива, прошедшего через датчик.

Методические погрешности скоростных расходомеров при градуировке в объемных единицах отсутствуют, так как в градуировочной формуле (2.4) площадь сечения постоянна. Однако при градуировке в массовых единицах методические погрешности возникают, как следует из формулы (2.5), вслед­ствие изменения плотности рпри изменении температуры или сорта топлива.

Погрешности из-за замены сорта топлива могут достигать ±5ч6 %, а температурные ±8ч10 % (при / = ±80 °С).

Для повышения точности измерения мгновенного массового расхода в измерительную систему расходомера помимо основного чувствительного элемента — крыльчатки включают также измеритель плотности, в качестве которого может служить конденсатор (в котором диэлектрическая постоян­ная является функцией температуры топлива) или терморезистор.

Методическая погрешность из-за изменения плотности при замене сор­та топлива в расходомерах либо учитывается путем тарировки расходомера под определенный сорт топлива с нанесением на шкале показывающего при­бора плотности данного сорта топлива, либо компенсируется автоматически введением в электрическую схему дополнительных поправочных резисторов,

подключаемых с помощью специальных переключателей сорта топлива, рас­положенных на пульте управления.

Погрешность измерения может также возникать из-за неравномерного распределения скорости течения топлива по поперечному сечению датчика расхода. Для уменьшения этой погрешности необходимо, чтобы течение топ­лива в области установки крыльчатки не было турбулентным. В целях дос­тижения этого и для направления потока вдоль оси крыльчатки перед крыль­чаткой и после крыльчатки устанавливают струенаправляющие аппараты, прямые лопатки которых расположены параллельно оси турбинки.

Инструментальные погрешности скоростных расходомеров складыва­ются из погрешностей преобразователя измерительной схемы и указателя.

В процессе эксплуатации расходомеров возникают дополнительные инструментальные погрешности, вызываемые изменениями геометрических размеров подвижных элементов датчика расхода и электрических параметров элементов измерительной схемы.

Для расходомеров типа РТС-1 и топливомерно-расходомерных сис­тем типа СТР суммарная погрешность комплекта при температуре ±60 °С, как правило, не превышает ±3,5 % общего количества топлива, прошед­шего через датчики расходомера.

При эксплуатации расходомеров, как и при эксплуатации топливомеров, следует соблюдать общие правила безопасности при работе с легковос­пламеняющимися веществами.

Перед демонтажем датчиков перекрываются топливные магистрали и сливается топливо из трубопровода, в разрез которого установлен датчик. После монтажа датчика герметичность топливной системы проверяется под давлением, создаваемым перекачивающими насосами.

Перед каждым полетом, а также перед запуском и опробованием двига­телей, необходимо стрелку запаса топлива указателя суммирующего расхо­домера установить на фактически заправленное в баки количество топлива. Так как расходомеры рассчитаны на работу с топливом различных марок, не­обходимо проверить положение переключателя шкалы плотности и его соот­ветствие заправленному топливу.

В процессе эксплуатации обращают особое внимание на целость экра­нировки и изоляции соединительных проводов. Сопротивление изоляции со­единительных проводов проверяется при отключенных разъемах агрегатов комплекта и должно быть не менее 20 МОм.

Наиболее частые неисправности расходомеров возникают из-за засоре­ния подшипников крыльчатки в направляющем аппарате, отказов элементов электроники, обрывов соединительных проводов. В случае засорения под­шипников датчики промываются бензином.