Авиационные термометры

На ВС устанавливаются термометры масла, выходящих газов, топлива, воздуха в кабинах, салонах и технических отсеках, в блоках некоторых бортовых систем.

Биметаллические термометры используют принцип биметаллической пластины, которая изгибается под действием температуры.

Биметаллическая пластина состоит из двух металлических пластин с различным коэффициентом температурного расширения. При увеличении температуры, пластины удлиняются на различную величину, что приводит к изгибу обеих пластин. Один конец неподвижный, другой перемещается. Перемещение подвижного конца пластины при ее изгибе передается на перемещение стрелки. Термометры измеряют температуру воздуха в кабине самолета, внутри электронных блоков, наружного воздуха. Основными достоинствами биметаллических термометров являются: отсутствие электропитания, простота конструкции и надежность

Термометры с термосопротивлением. В качестве чувствительного элемента используют проволочное термосопротивление. Электрическое сопротивление проволоки зависит от температуры: R_t = R₀(1+t⁰). Термосопротивление включается в мост постоянного тока с логометром (рис. 2.33). Термометры измеряют температуру воздуха и масла.

Рис. 2.32 - Термометр Рис. 2.33 - Схема термометра

термосопротивления термосопротивления

1 – индикатор; 2 – датчик R_t – термосопротивление;

1 – катушка; 2 – магнит;

3 – стрелка; 4 – шкала

Рис. ___ Лицевая часть термометра для измерения температуры воздуха в кабине и в каналах с воздухом, поступающим для обогрева салона ________ ______________

Рис. ___ Внешний вид датчика температуры воздуха в кабине

Термометр наружного воздуха ТНВ-15. предназначен для измерения температуры наружного воздуха при скоростях полёта до 1800 км/ч на высотах не более 20000м и используется как пилотажно-навигационный прибор.

Термометр ТНВ-15 состоит из указателя ТНВ-15 и приемника температуры П-5 (рис. 87). Термометр питается постоянным током напряжением 28,5В.

Термометр ТВ-19Т. предназначен для измерения осредненной температуры воздуха в пассажирском салоне и в грузовой кабине.

Комплект термометра состоит из указателя ТВ-1 и трех приемников температуры П-9,расположенных в различных местах кабины.

Рис. 85 Лицевая часть термометра ТВ-19

Термометр унифицированный электрический ТУЭ-48 предназначен для измерения температуры воздуха в подводящих трубопроводах кабины, салона и системы индивидуальной вентиляции, температуры смеси в карбюраторе, наружного воздуха.

Рис. 4.5 - Указатели температуры смеси в карбюраторе и наружного воздуха

Приборы питаются постоянным током напряжением 28,5 В.

Термопарные термометры измеряют температуру головок цилиндров и выходных газов двигателя. Чувствительным элементом являются термопары, которые представляют собой спай двух разнородных металлов. При нагревании спая, на других концах термопары создается ЭДС, которая измеряется милливольтметром. Термопара или система термопар подключаются к измерительному прибору через компенсационные провода.

1 – индикатор; 2 – термопара; 1 – милливольтметр; 2 – пружина;

3 – компенсационные провода 3 – биметаллический корректор;

4 – компенсационное сопротивление;

5, 7 – сопротивления проводов;

6 – термопары; 8 – добавочное соп-ние

Рис. 2.34 - Термометр термопарный Рис. 2.35 - Схема термометра

Рис. ___ Лицевые части термометров газов между турбинами

Термометр ТГ-2А, установленный на самолёте Ан-24 предназначен для измерения температуры выходящих газов из авиадвигателя АИ-24.

Рис. 67. Термометр ТГ-2А:

а — указатель ИТГ-2; б — термопара;

1 - хромелевый контактный винт; 2 — алюмелевый контактным винт; 3 — крышка 4 - термоэлектроды; 5 — камора торможения; 6 — корпус

Термометр головок цилиндров 2ТЦТ-47 устанавливается на самолете Ан-2 и предназначен для измерения и индикации температуры головок 1-го и 9-го цилиндров авиадвигателя. На самолете устанавливаются две термопары (спай двух разнородных металлов - хромель-копель), медные шайбы которых подкладываются под свечи 1-го и 9-го цилиндров.

Рис. 4.3 - Указатель температуры головок цилиндров 2 ТЦТ-47

Указатель (рис.4.3) представляет собой вибрационно-устойчивый магнитоэлектрический гальванометр с внутрирамочным постоянным магнитом, установлен на левой приборной доске. Две шкалы указателя отградуированы от -50 до +300º С, цена деления 10° С.

Сигнализаторы температуры подшипников (СТП) предназначены для измерения температуры обойм подшипников валов двигателя. В комплект СТП входят: термопара, усилитель и табло или лампа сигнализации. Перед полетом для контроля СТП следует нажать на кнопку «Контроль» системы встроенного контроля. Если СТП неисправен, то он подлежит замене. При этом, если неисправна термопара, из-за невозможности доступа к ней двигатель снимают с самолета.

Трехстрелочный указатель предназначен для измерения давления топлива, давления масла и температуры масла двигателя.

Трехстрелочный указатель с датчиками показан на рисунке 2.36.

Датчик температуры представляет собой термосопротивление, выполненное из никелевой проволоки, намотанной на диэлектрический каркас и помещенное в металлический корпус. Датчик помещен в масляный бак двигателя.

Принцип действия и конструкция датчиков давления топлива и масла одинаковые, и аналогичные принципу действия и конструкции дистанционного манометра типа ДИМ. При падении давления топлива и масла ниже допустимой величины (для топлива 0,3  0,03 кГ/см², для масла 1,18  0,01 кГ/см²) включается световая сигнализация.

Рис. 2.36 - Комплект трехстрелочного моторного индикатора ЭМИ-3РТИ

1 – указатель УИЗ-3; 2 - датчик давления масла ИД-8; 3 – датчик температуры масла П-1;

4 – датчик давления топлива ИД-100

Манометры масла и топлива питаются переменным однофазным током напряжением 36 В, частотой 400 Гц; термометры масла — постоянным током напряжением 28,5 В.

Рис. ____ Лицевые части трехстрелочных моторных индикаторов

Перед полётом внешним осмотром необходимо убедиться, что видимых дефектов нет. При этом следует обратить внимание на положение стрелок: при выключенном питании стрелки указателей должны находиться ниже нулевой отметки шкалы, т.е. на механическом упоре. Затем нужно проверить комплект ЭМИ на работоспособность. Для этого необходимо включить питание комплекта и убедиться, что стрелки указателей давления масла и топлива установились против нулевой отметки шкалы, а стрелки указателей температуры масла должны показывать температуру масла в данный момент времени. После этого необходимо выключить питание комплекта ЭМИ: стрелки указателей должны с электрического нуля установиться на упор механического нуля.

Измерители частоты вращения (тахометры). Для измерения частоты вращения валов авиадвигателей на ВС устанавливаются тахометры и тахометрическая сигнальная аппаратура. Широко применяются тахометры ИТЭ-1 (однострелочные) и ИТЭ-2 (двухстрелочные). Диапазон шкал измерителей 0...110 % и оцифровка 0...100 %, цена деления 1 %.

Тахосигнальная аппаратура (ТСА) применяется в двух вариантах. В первом — ТСА предназначена для измерения частоты вращения вала двигателя вспомогательной силовой установки (ВСУ) при ее запуске и выдачи сигналов для коммутации соответствующих цепей системы запуска. Во втором варианте ТСА служит для измерения частоты вращения вала (валов) авиадвигателя и выдачи сигналов на показывающий прибор.

Электрический тахометр предназначен для измерения скорости вращения двигателя. Принцип действия основан на преобразовании вращения в электрическое напряжение в датчике, которое поступает в указатель по проводам и в нем преобразуется в перемещение стрелки. Датчиком является трехфазный синхронный генератор, который вырабатывает трехфазное напряжение, частота которого пропорциональна скорости вращения. В указателе напряжение поступает на синхронный двигатель, который вращаясь, через электромагнитную муфту перемещает стрелку прибора.

Рисунок 2.37 - Электрический тахометр

1 – ротор синхронного генератора-датчика; 2 – трехфазная обмотка статора генератора-датчика; 3, 5 – ротор синхронного двигателя, 4 - трехфазная обмотка статора двигателя; 6, 9 – постоянные магниты; 7, 8 – алюминиевый диск; 10 – пружина; 11 – стрелка

Рис. ____ Лицевые части тахометров ЛУН - ____ и ТЭ-45

Электрический тахометр ТЭ-45 устанавливается на самолете Ан-2 и предназначен для дистанционного измерения и индикации частоты вращения коленчатого вала двигателя АШ-62ИР в оборотах в минуту.

Шкала указателя (рис. 4.1) отградуирована от 0 до 10 тысяч об/мин. Малая стрелка показывает сотни и тысячи об/мин, а большая – десятки и сотни об/мин.

Рис. ___ Лицевая часть тахометра Рис. ___ Лицевая часть тахометра

газовой турбины воздушного винта

Топливомеры и расходомеры

Топливная система ВС — это комплекс оборудования, включающий топливные баки, систему подачи топлива к двигателям, систему управления и измерения топлива, расходомеры, систему заправки, средства сигнализации и др.

Контроль работоспособности топливомера, в том числе правильности его показаний, производится на земле при заправке самолета топливом по результатам сравнения показаний счетчиков на топливозаправщиках с показаниями топливомера. Правильность показаний топливомера контролируется в полете путем сравнения показаний топливомера и расходомеров, она может контролироваться также за счет сравнения показаний количества топлива по стрелке указателя «Сумма» с суммой показаний количества топлива в отдельных баках, группах и т. д. В некоторых топливомерах предусмотрен ручной ввод поправки на сорт заправленного топлива.

Рычажно-поплавковые топливомеры (СБЭС - суммирующий бензиномер электрический с сигнализацией).

Измеряют количество топливо в каждом баке и суммарное количество во всех баках. Принцип действия основан на измерении уровня (объема) топлива с помощью поплавка, плавающего на поверхности топлива и механически связанного с потенциометром R₄ и мостовой схемой с логометром.

При измерении суммарного количество потенциометры всех баков включены последовательно. Датчик для обеспечения сигнализации критического остатка топлива имеет контактное устройство, связанное с осью подвижного контакта потенциометра. Погрешность  9% из-за изменения объема при изменении температуры.

Рисунок 2.38 - Рычажно-поплавковый топливомер

Рис. ____ Лицевые части топливомеров ____ ____

Электроемкостные топливомеры (типа СЭТС - суммирующей электро-емкостный топливомер с сигнализацией).

Датчиком топливомера является система коаксиальных трубчатых конденсаторов, которые опускают в топливные баки.

Величина емкости конденсатора определяется высотой Н топлива, которое заполняет пространство между трубками конденсатора.

ε_{воздуха} = 1; ε_{топлива} ≈ 2,2

Диэлектрическая проницаемость топлива ε_{топлива} зависит от плотности топлива, поэтому прибор измеряет вес топлива, а не объем. Емкость датчика пропорциональная количеству топлива, измеряется с помощью самобалансирующеюся моста переменного тока.

Рис. 2.39 - Комплект емкостного топливомера

1 – блок центровки ; 2 – датчики емкостные; 3 – блок измерения;

4 – указатель; 5 – коммутационное устройство

Рис. 2.40 – Лицевые части емкостного топливомера

Во внутренней трубке помещен поплавковый датчик-сигнализатор с железным сердечником, который входит в катушки индуктивности, изменяет величину индуктивности и тем самым сигнализирует о полном заполнении бака или отсутствии топлива в баке. Такой сигнализатор позволяет осуществлять автоматическую заправку самолета и автоматический порядок расхода топлива из групп баков.

Расходомеры топлива измеряют часовой расход топлива двигателем. Принцип действия основан на использовании крыльчатки (турбинки), установленной в магистрали питания авиационного двигателя. Скорость вращения крыльчатки пропорциональна скорости потока топлива, то есть его расходу. Скорость вращения крыльчатки преобразуется с помощью электромагнитной муфты в перемещение стрелки прибора.

Рисунок 2.40 - Расходомер топлива

Расходомер воздуха

Расходомер воздуха служит для замера количества воздуха, поступающего в герметическую кабину. Он состоит из приемника (трубки Вентури) а и указателя (манометра) б.

Определение расхода воздуха производится путем измерения перепада давлений в узком и широком сечениях трубки Вентури. Чем больше расход воздуха, тем больше и перепад давлений. Перепад давлений в трубке Вентури воспринимается чувствительным элементом указателя – манометрической коробкой 1, внутренняя полость которой через трубопровод 2 сообщается с широкой частью трубки разрежения.

Рисунок 2.41 - Расходомер воздуха

а – приемник;б – указатель ( 1 – манометрическая коробка; 2, 3 – трубопроводы; 4 – ушко; 5 – поводок; 6 – валик; 7 – сектор; 8 – стрелка; 9 – трибка, 10 – корпус)

Манометрическая коробка находится внутри корпуса 10, соединенного в свою очередь с узкой частью трубки Вентури трубопроводом 3. При протекании воздуха через трубку Вентури в ней создается перепад давлений между узким и широким сечением. В результате этого возникает разность давлений внутри и вне манометрической коробки и чувствительный элемент вместе с верхним жестким центром получает линейное перемещение. Манометрическая коробка передает движение через ушко 4 и поводок 5 валику 6. Поворот валика 6 передается сектору 7, который находится в зацеплении с трибкой 9. На оси трибки укреплена стрелка 8, которая фиксирует расход воздуха. В существующих расходомерах воздуха шкалы проградуированы в объемных единицах (м³/час), приведенных к нормальным атмосферным условиям, или в весовых единицах (кГ/час).

Указатель высоты и перепада давления УВПД

На рис. 2.42 изображена кинематическая схема указателя высоты и перепада давления УВПД-20. Этот прибор состоит из барометрического высотомера и манометра, размещенных в одном корпусе и работающих независимо друг от друга. Абсолютное давление в кабине воспринимается анероидом 9, деформация которого с помощью передаточного механизма (поз. 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2 и 19) передается на шкалу 1 указателя высоты в кабине.

Рисунок 2.42 - Кинематическая схема прибора УВПД-20

1 – шкала; 2 – сектор; 3 – ось; 4 – компенсатор второго рода; 5 – тяга; 6 – серьга; 7 – компенсатор первого рода; 8 – подвижный центр; 9 – анероидная коробка; 10 – штуцер; 11 – трубопровод; 12 – тяга; 13 – подвижный центр; 14 – манометрическая коробка; 15 – серьга; 16 – компенсатор второго рода; 17 – ось; 18 – волосок; 19 – полая трибка; 20 – циферблат; 21 – стрелка; 22 – трибка; 23 – сектор; 24 – волосок; 25, 26 – винты

Перепад давления воспринимается манометрической коробкой 14, которая имеет ступенчатую характеристику по жесткости. Если давление в кабине больше, чем в окружающей среде, то манометрический блок имеет наибольшую жесткость, поскольку прогибаются четыре мембраны. Когда давление в кабине меньше, чем в окружающей среде (отрицательный перепад), то манометрический блок имеет наименьшую жесткость из-за прогиба только двух мембран. Такая конструкция блока обеспечивает большую цену деления при отрицательных перепадах.

Прибор УВПД-20 имеет следующие характеристики: диапазон измерения высоты в кабине от 0 до 20 км и диапазон перепада давления от 0,04 до 0,6 кГ/см²; погрешности высотомера не более ±300 м; погрешности измерителя перепада для положительных перепадов ±0,02 кГ/см², для отрицательных перепадов ±0,01 кГ/см².