3. ПРИБОРЫ И СИСТЕМЫ КОНТРОЛЯ РАБОТЫ СИЛОВЫХ УСТАНОВОК И АГРЕГАТОВ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ
Приборы и системы контроля работы силовых установок и агрегатов летательных аппаратов (ЛА) предназначены для измерения рабочих параметров силовых установок и положения элементов ЛА и выдачи электрических сигналов, пропорциональных этим параметрам, на приборы визуального контроля, световые табло, а также в системы автоматического управления работой силовых установок.
Рабочими параметрами силовых установок являются: температура и давление рабочих жидкостей и газов; частота вращения роторов силовых установок; запас и расход топлива, масел, газов; угловое или линейное перемещение элементов ЛА и силовых установок.
К приборам и системам относятся: авиационные манометры; авиационные термометры; авиационные тахометры; датчики и сигнализаторы; указатели положения элементов ЛА (крыло, щитки-закрылки, конусы и створки воздухозаборников и др.).
К ним относятся также топливоизмерительные системы: топливомеры, расходомеры, топливомерно-расходомерные системы, системы управления заправкой и выработкой топлива.
Рабочими жидкостями и газами силовых установок и агрегатов летательных аппаратов являются: авиационное топливо (керосин); масло в системах смазки и в гидросистемах; сжатые газы (воздух, азот, кислород); газы, выходящие из сопла силовой установки.
3.1. АВИАЦИОННЫЕ МАНОМЕТРЫ
Манометры предназначены для измерения давления жидкостей и газов. Наряду с манометрами на ЛА нашли широкое применение сигнализаторы давления. Их применение помогает разгрузить внимание летчика, так как электрические сигналы выдаются на световые табло, которые информируют его о выходе давлений за предельно-допустимые значения.
В настоящее время на ЛА нашли применение механические и электромеханические манометры.
Механические манометры подразделяются на:
MB - манометры воздушные;
МГ- манометры гидравлические;
МК - манометры кислородные;
МЛ - манометры универсальные.
Принципиальная схема механического манометра с чувствительным элементом (ЧЭ) в виде манометрической трубки и манометрической коробки представлена на рис.2.
Механические манометры широкого распространения в авиации не получили вследствие удаленности трубопроводов с установленными в них манометрами от объектов контроля, что ведет к ухудшению надежности, живучести и эксплуатационной технологичности контролируемых систем, а также к запаздыванию показаний при измерениях.
Этого недостатка лишены электромеханические манометры, у которых сигналы с электрических преобразователей давления (датчиков), установленных непосредственно на контролируемых объектах, с помощью электрической дистанционной передачи выдаются на показывающие приборы, расположенные в кабине. ЧЭ механических манометров и сигнализаторов служат манометрические мембраны, коробки, трубки (рис.3.1).
Рисунок 3.1. Типы чувствительных элементов
Рисунок 3.2. Принципиальные схемы механических манометров
Электромеханические манометры предназначены для дистанционного измерения и контроля параметров гидравлических и газовых систем летательных аппаратов. Наиболее распространены электромеханические манометры тина ЭДМУ, ЭМ, ЭДММ, ДИМ, ИКГ, МИ, а также комбинированные приборы типа ЭМИ-ЗР, ЭМИ-ЗРИ. В манометрах ЭДМУ, ЭМ, ЭДММ, ЭМИ-ЗР применяются потенциометрические, а в остальных - индуктивные преобразователи давления. В качестве указателей используются логометры.
В построении электрических схем и устройстве авиационных манометров широко используются принципы унификации. Так, конструкция указателя манометра ДИМ аналогична конструкции указателя манометра серии ЭДМУ, в последних в качестве чувствительных элементов применяются потенциометрические датчики, которые работают недостаточно надежно из-за перетирания потенциометров их щетками. Это явление вызвано наличием пульсации давления жидкостей с амплитудой до 3% от верхнего предела измерения. По этим причинам манометры серии ЭДМУ на современных ЛА заменяются манометрами серии ДИМ.
Устройство указателя и датчика манометра ЭМ также принципиально не отличается от устройства указателя и датчика манометра ЭДМУ. Отличие заключается лишь в количестве и расположении катушек логометра указателя. В трехстрелочном моторном индикаторе ЭМИ-ЗР используются электросхемы трех независимых приборов: электромеханического манометра типа ЭМ - для измерения давления топлива, электромеханического манометра типа ЭДМУ - для измерения давления масла и электрического термометра сопротивления ТУЭ-48 - для измерения температуры масла. В комбинированных гидрогазовых индикаторах ИКГ используются те же измерительные схемы, что и в манометрах ДИМ. Поэтому работу принципиальных электросхем манометров рассмотрим на примере типовой измерительной схемы дистанционного индуктивного манометра ДИМ.
В комплект манометра ДИМ входят датчик индуктивного типа и указатель. Диапазон измерения давлений манометрами этой серии составляет: 0300 кГс/см2. Рассмотрим работу манометра по схеме на рис.3.3. Указатель ДИМ является двухкатушечным магнитоэлектрическим логометром.
Рисунок 3.3. Принципиальная схема манометра ДИМ
Схема манометра представляет собой электрический мост плечами которого являются катушки индуктивного датчика L1 и L2, а два других плеча образованы резисторами R1 и R2 в указателе. Питание комплекта осуществляется
I,U=36В, F=400Гц. Диоды Д1 и Д2 служат для согласования электрической схемы датчика, работающего на переменном токе, с указателем, работающим на постоянном токе. Катушки логометра включены в диагональ моста, а общей точкой подключены к полудиагонали. Катушки имеют одинаковое число витков, но разные размеры, так как одна из катушек надевается на другую, причем таким образом, чтобы их оси были расположены под углом 120°, что и определяет размах шкалы указателя. Для симметрии схемы в цепь внутренней катушки включается подгоночное сопротивление (на схеме не показано). Для компенсации температурной погрешности применяется резистор Rtk. Под воздействием избыточного давления мембрана прогибается и перемещает якорь индуктивного датчика, при этом изменяются зазоры в магнитных цепях катушек L1 и L2.
Изменение зазоров приводит к изменению индуктивности катушек и перераспределению токов в рамках логометра указателя, в результате подвижный магнит со стрелкой устанавливается по результирующему вектору магнитного потока катушек логометра. При выключении источника питания подвижная система логометра возвращается в исходное положение и стрелка логометра установится в крайнее левое положение за счет цилиндрического постоянного магнита укрепленного в нижней части шкалы указателя.
Модификацией индуктивных дистанционных манометров являются индикаторы комбинированные гидрогазовой системы ИКГ, работающие в комплекте с индуктивными датчиками типа ИМД. На самолете МИГ-29 установлен индикатор комбинированный гидрогазовый ИКГ-1. Он предназначен для дистанционного измерения и контроля давления гидравлической и пневматической систем, и измеряет давление жидкости в общей и бустерной гидросистеме и давление воздуха в основной и аварийной пневмосистемах самолета. Электрическая схема этого манометра аналогична принципиальной электрической схеме манометра типа ДИМ. Датчики индуктивные малогабаритные ИМД по принципу действия и устройству одинаковы с датчиками ИДТ и имеют лишь незначительные конструктивные отличия. Два датчика ИМД-260 установлены в пневматических системах, а два датчика ИМД-300 установлены в гидравлических системах.
Сигналы с датчиков выдаются на указатели логометрического типа, особенностью которых является вертикальное расположение шкал.
На самолете электропитание индикатора ИКГ-1 и датчиков ИМД-260 и ИМД-300 осуществляется переменным током напряжением 115В, 400 Гц от генератора переменного тока через понижающий трансформатор TP1-115/36В, а лампы подсвета индикатора - переменным током напряжением 5,5В, 400 Гц (рис. 3.4). Основными элементами схемы являются: 1 - индикатор ИКГ-1, 2 и 3 - датчики ИМД-300 в бустерной и общей гидросистемах; 6 - трансформатор TP1-115/36В; 4 и 5 - датчики ИМД-260 в аварийной и основной воздушных системах; 7 - автомат защиты АЗК1-2 "ИКГ, ИКЖ".
Рисунок 3.4. Схема электропитания индикатора комбинированного
гидрогазового ИКГ-1
Конструкция ИКГ показана на рис.3.5,а, а его лицевая панель на рис.3.5,б. Индикатор ИКГ-1 состоит из четырех измерительных элементов 1, 2, 3, 4, на каждом из которых размещены катушки сопротивлений 5, выпрямительные диоды 6, магнитоэлектрический логометр 7 с подвижным магнитом и неподвижными рамками, расположенными под углом 90°.
Рисунок 3.5. Индикатор комбинированный гидрогазовый системы ИКГ
Индикация текущих значений параметров ведется по шкале 8, при этом контролируются не количественные значения параметров, а диапазоны нормальной, допустимой и критической зон параметров, которые окрашены в зеленый, желтый и красный цвет. Шкала закреплена па корпусе 9 подсвета, в котором имеются лампы подсвета со светофильтром 11. Все четыре измерительных элемента крепятся в корпусе 12, на лицевой части против соответствующих шкал измерительных элементов имеются надписи:
в верхней части: "Гидросист." и "ГАЗ. СИСТ.";
в нижней части: "ОБЩ., БУСТЕР", "ОСН., АВАР".
В корпусе закреплено защитное стекло 13; соединение с датчиком и источниками питания осуществляется штепсельным разъемом 14.
Профильная шкала индикатора "Гидросист.-Общ.,Бустер" разградуирована на диапазоны, имеющие следующую окраску снизу вверх: красную, соответствующую давлению от 0 до 100 кГс/см2, желтую - от 100 до 150 кГс/см2, зеленую - от 150 до 220 кГс/см2, желтую - от 220 до 240 кГс/см2 и красную - от 240 до 300 кГс/см2 и обозначения: Рак - давление в гидроаккумуляторах, QM - производительность насосов максимальная, Q0 - производительность насосов нулевая.
Профильная шкала индикатора "Газ.сист.-Осн.,Авар." разградуирована на диапазоны, имеющие следующую окраску снизу вверх: красную, соответствующую давлению от 0 до 86,5 кГс/см2, желтую - от 86,5 до 130 кГс/см2, зеленую - от 130 до 191 кГс/см2, желтую - от 191 до 208 кГс/см2 и красную - от 208 до 260 кГс/см2 и обозначение Рз - давление зарядки.
Отсчет индексов на профильной шкале индикатора ИКГ-1 ведется снизу вверх. Индикатор ИКГ-1 имеет диапазон измерения давления в гидравлической системе от 0 до 300 кГс/см2, а в пневмосистеме - от 0 до 260 кГс/см2. Погрешность измерения давления на рабочих диапазонах обеих систем составляет ±1,5%, а погрешность измерения давления на нерабочих диапазонах обеих систем составляет ±2%.
Включение питания индикатора ИКГ-1 осуществляется с помощью выключателей "Аккум.борт.аэродром" и "Генер.тока", при этом индексы на профильной шкале "Гидросист.-Общ., Бустер." должны устанавливаться на отметке Рак (давление создаваемое гидроаккумулятором, 805 кГс/см2, а индексы на профильной шкале "Газ.сист.", "Осн.,Авар." должны устанавливаться на отметке Рз (давление зарядки 1505 кГс/см2). Индикатор ИКГ-1 установлен на приборной доске справа в кабине летчика.
Датчики ИМД-300 общей системы и ИМД-260 основной системы установлены между шп. № 8 и 9 справа, а датчики ИМД-300 бустерной системы и ИМД-260 аварийной системы установлены между шп. № 8 и 9 слева. На самолете нашли применение также недистанционные манометры: М-2А и НТМ-240 (они относятся к приборам контроля пневмосистемы). Манометр М-2А предназначен для показания величины давления воздуха в системе торможения колес основных стоек шасси при нажатии на рычаг торможения на ручке управления самолетом. Он имеет две шкалы, отградуированные от 0 до 16 кГс/см2 с оцифровкой через 4 кГс/см2, цена деления - 0,5 кГс/см2. Манометр установлен на нижнем щитке приборной доски.
Следует отметить, что для упрощения контроля показаний на ободках корпусов и шкалах некоторых приборов нанесены цветными красками зоны, характеризующие режимы работы систем и агрегатов: голубой цвет - режим без ограничений; желтый цвет - внимание, но работа допускается; красный цвет - работа на этом режиме запрещена. Ободок корпуса прибора М-2А с нанесенными цветными метками представлен на рис. 3.6.
Рисунок 3.6. Ободок корпуса прибора М-2А с нанесенными цветными метками
Недистанционные теплостойкие манометры НТМ-240 (2 шт.) предназначены для контроля давления зарядки систем азотом. Один НТМ-240 (для контроля давления зарядки системы наддува гидравлических баков) установлен в нише правой основной стойки шасси, второй НТМ-240 (для контроля давления зарядки основной пневмосистемы) установлен в нише левой основной стоики шасси. Шкала прибора отградуирована от 0 до 240 кГс/см2 с оцифровкой на точках: 0, 12, 24 с ценой деления 20 кГс/см2. Показания, обозначенные на шкале стрелкой необходимо умножать на коэффициент 10.
На вертолете для контроля работы гидравлической системы установлены три комплекта манометров типа ДИМ-100. Они предназначены для измерения давления жидкости в основной, дублирующей и вспомогательной гидросистемах. В комплект ДИМ-100 входит датчик ИДТ-100 и указатель УИ1-100. Для контроля работы воздушной системы установлены: манометр ДИМ-40 и три недистанционных манометра типа НТМ (НТМ-4 и два манометра НТМ-100). Манометр ДИМ-40 предназначен для дистанционного измерения давления воздуха в тормозной системе. В комплект входит указатель УИ1-40 и датчик ИД-40. Недистанционный теплостойкий манометр НТМ-4 предназначен для недистанционного измерения давления воздуха в магистрали герметизации дверей.
Манометр НТМ-100 предназначен для измерения давления в воздушной системе вертолета. Другой манометр НTM-100 предназначен для измерения давления в системе пневмоперезарядки оружия.
3.1.1 Сигнализаторы и датчики давления
Сигнализаторы и датчики давления служат для выдачи сигнала отклонения давления в системе от заданной величины. В качестве ЧЭ в них используется гофрированная мембрана.
Наиболее широкое применение получили сигнализаторы типа СД, СДУ, МСТ, МСТВ и дистанционные индуктивные датчики давления типа ДАТ. Шифр сигнализаторов содержит следующие буквенные обозначения: С - сигнализатор, Д - давления, У - унифицированный, М - малогабаритный, Т- теплостойкий, В - виброустойчивый.
Число, входящее в шифр сигнализатора, означает номинальную величину срабатывания сигнализатора. У сигнализатора с нормально-разомкнутыми контактами к шифру сигнализатора добавляется буква "А". Сигнализаторы типа МСТ или МСТВ могут быть выполнены со специальным штуцером, в этом случае к шифру сигнализатора добавляется буква "С", сигнализаторы для повышенных температур выпускаются с буквой М (например, МСТВ-2АСМ). Сигнализаторы по принципу действия одинаковы и выполняются с нормально-замкнутыми (без давления) и нормально-разомкнутыми контактами. Устройство сигнализаторов МСТВ показано на рис. 3.7. Работа сигнализатора заключается в следующем. Измеряемое давление поступает через штуцер под мембрану 1. Прогибаясь, мембрана с закрепленным на ней изолятором 2 перемещает контакт 3. Контакты 3 и 4 замыкаются или размыкаются, выдавая сигнал в цепь управления или сигнализации. Пружина 5 служит для возвращения контактов в исходное состояние после прекращения воздействия давления. Регулировка зазора между контактами (регулировка точки срабатывания сигнализатора) производится путем перемещения узлов крепления пружины с контактами. На базовом самолете установлен сигнализатор давления МСТВ-0,3, который предназначен для сигнализации о невыработке топлива из подвесного бака, при этом сигнал поступает на универсальное сигнальное табло (УСТ) системы "Экран", "Выработ. подвес. бака нет" и речевую информацию.
Рисунок 3.7. Сигнализаторы давления: а – с нормально разомкнутыми контактами;
б – с нормально замкнутыми контактами
Помимо рассмотренных выше сигнализаторов на ЛА нашли применение сигнализаторы, реагирующие на разность давлений. Так, на самолете МИГ-29 применяется сигнализатор перепада давлений топлива СПТ-0,2, который установлен в расходной магистрали и предназначен для выдачи сигнала при условии отсутствия подкачки топлива в двигатели на УСТ системы "Экран", "Нет подкачки" и в речевой информатор. Число, входящее в шифр сигнализатора, означает, что сигнализатор замыкает электрическую цепь при снижении перепада давлений до 0,2 кГс/см2.
Принцип работы сигнализатора (рис. 3.8,а) основан на способности ЧЭ (система жестко связанных двух стальных сильфонов и мембраны) прогибаться на определенную величину в зависимости от действующего перепада (разности) давлений Рд - Рс. Система чувствительных элементов состоит из рабочей мембраны 1, которая реагирует на перепад (разность) давлений, действующих на нее с двух сторон, и разделительных сильфонов 2, отделяющих статическую и динамическую полости прибора от контактной системы. Прогибаясь в сторону меньшего из действующих давлений, ЧЭ перемещает контакт 4, который размыкается с контактом 3.
Величина допустимого тока через контакты у сигнализатора СПТ такая же, как и у сигнализаторов типа МСТ и составляет до 1,5 А с омической нагрузкой при напряжении постоянного тока (27±3) В или 0,5 А с индуктивно-омической нагрузкой.
Дистанционные индуктивные датчики типа ДАТ предназначены для измерения избыточного давления газов и жидкостей, в том числе топлива, масла, воздуха и газообразного кислорода, с выдачей сигнала в схему контроля. Датчик (рис. 3.8,б) работает по схеме дифференциального трансформатора. Деформация ЧЭ 1 передается на шток 2, жестко связанный с якорем 3, изменяющим зазоры магнитных цепей катушек 4 и 5, что приводит к изменению выходного напряжения.
Рисунок 3.8. а – сигнализатор перепада давлений; б – датчик давления
Питание датчиков осуществляется от сети переменного тока напряжением 36 В ±0,3% частотой (400 ± 6)Гц. Диапазон измерения давления - от 0 до 40 МПа. Датчики на 1,5 и 25 МПа предусмотрены для измерения давления кислорода. Датчик может быть выполнен со штуцером, предусматривающим подсоединение к источнику измеряемого давления путем вворачивания в тело изделия. В этом случае к шифру датчика добавляется буква "С" (например ДАТ-40с). Помимо индукционных датчиков типа ДАТ на базовом самолете применяются измерительные комплексы давления типа ИКД-27 или реле давления типа ИКДР.
3.1.2 Измерительный комплекс давления ПКД-27ДФ и ИКД-27Да
Измерительный комплекс давления ИКД-27 состоит из отдельных приборов ИКД-27Дф и ИКД-27Да, предназначенных для измерения давления (избыточного, абсолютного или перепада давлений) и выдачи напряжений постоянного тока, пропорционально измеряемым давлениям в систему САУ. Эти приборы основаны на преобразовании с помощью индукционного преобразователя перемещения упругого ЧЭ в электрический сигнал, пропорциональный измеряемому давлению.
Структурная схема такого прибора представлена на рис. 3.9 и включает упругий чувствительный элемент (ЧЭ), индукционный преобразователь перемещения (ИП), генератор (Г), выпрямитель (В), стабилизатор (С).
Рисунок 3.9. Структурная схема измерительного комплекса давления
Прибор питается напряжением постоянного тока U=27 В, которое поступает на стабилизатор напряжения. Стабилизатор напряжения обеспечивает стабилизацию своего выходного напряжения 8,59,5 В при изменении напряжения источника питания прибора от 20 до 30 В. Генератор преобразует стабилизированное напряжение постоянного тока в переменное напряжение с амплитудой 12 В и частотой 28 кГц, необходимое для питания индуктивного преобразователя. Индуктивный преобразователь является преобразователем дифференциально-трансформаторного типа. Принцип действия его основан на изменении потокосцепления между секциями двух обмоток преобразователя при перемещении якоря, жестко связанного с упругим ЧЭ - манометрической (анероидной) коробкой, воспринимающей измеряемое давление. При изменении давления коробка, деформируясь, перемещает шток с якорем. Перемещение якоря вызывает изменение зазоров между якорем и магнитопроводами, вследствие чего изменяется потокосцепление между секциями первичной и вторичной обмоток, а следовательно, изменяется и напряжение на вторичной обмотке.
Выходное напряжение индукционного преобразователя выпрямляется выпрямителем и поступает на выходные клеммы прибора в виде напряжения постоянного тока, пропорционального измеряемому давлению.
Измерительные комплексы давления классифицируются по диапазонам измерения и видам измеряемых давлений.
Шифр прибора состоит из букв и цифр. Число 27, стоящее после букв, означает величину напряжения питания прибора. Буквы "Дф" обозначают, что прибор измеряет избыточное давление или перепад давлений. Приборы этой группы ИКД-27Дф измеряют избыточное давление в диапазоне 0250 кГс/см2 и перепад давлений от -0,1 до +0,5 кГс/см2. Буквы "Да" в шифре прибора обозначают, что прибор измеряет абсолютное давление. Диапазоны измерения абсолютного давления для ИКД-27Да изменяются от 0 до 17 кГс/см2 и от 30 до 3000 мм рт.ст. Числа, стоящие после букв "Дф" и "Да", обозначают максимальное значение измеряемого давления в килограмм - силах на квадратный сантиметр или в миллиметрах ртутного столба, а в ИКДР еще и величину давления в точке срабатывания. Основная погрешность приборов ИКД-27 - 34%. На самолете МИГ-29 установлены приборы ИКД следующих маркировок: ИКД-27Да-220-780 (2 шт.); ИКД-27Дф-1.6 (2 шт.).
3.1.3 Измерительный комплекс реле давления ИКДРДф и ИКДРДа
Измерительный комплекс реле давления ИКДР состоит из отдельных приборов ИКДРДф и ИКДРДа, предназначенных для выдачи электрического сигнала при достижении заданных абсолютных и избыточных перепадов давлений и выдачи напряжений постоянного тока, пропорциональных измеряемым давлениям в блок предельных регуляторов БПР-88.
Принцип действия прибора основан на свойстве индукционного преобразователя изменять фазу выходного напряжения на 180° при переходе якоря индукционного преобразователя (ИП) через электрический нуль.
Блок- схема прибора представлена на рис.10 и включает в себя ЧЭ, преобразующий давление Ризм. в перемещение, индукционный преобразователь перемещения ИП, компенсатор температурных погрешностей К, позволяющий также производить подстройку точки выдачи сигнала, генератор Г с усилителем в цепи обратной связи УОС; транзисторный переключатель ТП, преобразующий импульсы генератора в релейный электрический сигнал постоянного тока и фильтр Ф в цепи питания усилителя УОС и генератора Г. Работа прибора заключается в следующем.
Рисунок 3.10. Блок-схема прибора ИКДРДа и ИКДРДф
Контролируемое давление воспринимается ЧЭ, перемещение которого преобразуется индуктивным преобразователем в напряжение обратной связи. При достижении якорем ИП положения, при котором соблюдается условие самовозбуждения, генератор Г возбуждается. Усилитель УОС в цепи обратной связи обеспечивает возбуждение генератора. Генерируемые импульсы поступают на транзисторный переключатель ТП, который преобразует их в релейный электрический сигнал постоянного тока, обеспечивая в нагрузке ток до 200 мА при U=27 В.
В приборах ИКДРДа чувствительным элементом является анероидная коробка, а в приборах ИКДРДф - манометрическая коробка. В шифре прибора число, стоящее после букв Дф или Да, означает максимальную величину диапазона давления точек срабатывания, на которую настроен прибор. Следующее за ним через "-" число означает величину давления, соответствующую точке срабатывания прибора. Буква в конце шифра означает состояние выходной цепи при изменении давления от 0 до точки срабатывания: О - открытое (ток поступает в нагрузку); З - закрытое (ток не поступает в нагрузку). Основная погрешность приборов ИКДР составляет 45%. На самолете МИГ-29 установлены приборы ИКДР следующих маркировок: ИКДРДа-830-510-0 (2 шт.); ИКДРДа-400-460-0; ИКДРДф-0,025-0,022-3 и ряд других.
|
Скачать 4.74 Mb.