6.5. Приборы и системы для измерения количества и расхода топлива

Количество топлива в баках измеряется с помощью дистанционных топливомеров. Для измерения мгновенного или суммарного расхода топлива применяются расходомеры.

Рассмотрим принцип работы применяющихся на современных самолетах топливомеров и расходомеров.

Топливомеры. Принцип действия топливомеров основан на измерении уровня топлива в баках. В зависимости от вида датчика топливомеры подразделяются на поплавковые и емкостные.

Наличие скользящих контактов в датчике поплавкового топливомера создает угрозу пожара и взрыва в случае проникновения в его корпус паров топлива. Поэтому на самолетах для изменения количества топлива повсеместно нашли применение электроемкост

Нетрудно заметить, что при пустом баке (Ят = 0) электрическая емкость датчика минимальна.

Поскольку в реальных условиях в связи с различной конфигурацией внутренней полости бака объем топлива и высота его уровня не имеют линейной связи, для получения равномерной шкалы указателя поверхности труб датчиков специально профилируются под каждый бак самолета.

Работа измерительной части топливомера (смотреть статью под номером 6.5, б) основана на принципе самобалансирующегося моста. Его регулировка при пустом баке осуществляется с помощью реостата R5 таким образом, чтобы ползунок делителя напряжения R6 находился бы в одном из крайних положений. При этом наступает равновесие моста, и стрелка указателя устанавливается против нулевого индекса шкалы указателя. В случае полного заполнения бака топливом балансировка моста производится реостатом R1, чтобы ползунок делителя напряжений находился бы в другом крайнем положении, а стрелка указателя — на максимальной отметке шкалы. Шлицы щеток этих реостатов выведены на панели корпуса усилителя.

При наличии в баке топлива определенного уровня, являющегося промежуточным между предельными, величина электрической емкости датчика также отличается от предельных значений. Это вызывает разбалансировку мостовой схемы, в результате чего между точками А я Б возникает разность потенциалов. Сигнал рассогласования после усиления в усилителе поступает на управляющую обмотку реверсивного электродвигателя Дв. Отрабатывая, он перемещает ползунок делителя напряжения R6 в положение, соответствующее балансировке моста. Вместе с ползунком делителя перемещается и кинематически связанная с ним стрелка, которая по шкале указателя ПП показывает фактическое наличие топлива в баке.

При необходимости измерения суммарного количества топлива во всех баках самолета датчики этих баков с помощью специального пакетного переключателя соединяются параллельно.

Система программного расхода (смотреть статью под номером 6.7) обеспечивает автоматическое управление порядком заправки и расхода топлива, а также сигнализацию об остатке топлива в расходном баке.

Принцип действия системы основан на использовании уравновешенного моста переменного тока. Чувствительным элементом системы служит смонтированная в датчике топливомера катушка сигнализации L1. Элементы схемы подобраны таким образом, что jipH уровне топлива выше необходимого для сигнализации мост находится в состоянии равновесия. В момент достижения уровня, соответствующего необходимости сигнализации, металлическое донышко поплавка входит в магнитное поле катушки сигнализации. Это вызывает изменение ее полного сопротивления и нарушение баланса моста. В результате рассогласования моста в измерительной диагонали А Б возникает разность потенциалов, достаточная по величине для срабатывания реле Р, которое замыкает цепь управления перекачивающих насосов, запорных кранов и системы световой сигнализации.

В комплект топливомера типа СЭТС входят: электроемкостные датчики, блоки автоматики и измерения, галлетный переключатель и указатель. Датчики устанавливаются на панелях горловин баков, блоки автоматики и измерения — в фюзеляже самолета, указатель и переключатель — на приборной доске пилота или бортинженера.

Расходомеры топлива. Для измерения расходуемого двигателем топлива на самолетах в зависимости от выполняемых функций применяются расходомеры мгновенного и суммарного расхода.

Измерение мгновенного расхода топлива необходимо для того, чтобы экипаж мог судить о соответствии фактического его расхода заданному. Суммарный расход топлива позволяет экипажу определить его остаток в любое время полета самолета.

Метод измерения расхода топлива основан на использовании пропорциональной зависимости между частотой вращения крыльчатки датчика и расходом топлива.

На смотреть статью под номером 6.8 показан измеритель мгновенного расхода топлива. В основу принципа действия расходомера положено измерение частоты вращения крыльчатки датчика.

Вращение крыльчатки 6 под давлением движущегося через датчик топлива передается на ротор 4, представляющий собой постоянный магнит. В токопроводящем цилиндре 3 возникают вихревые токи, магнитное поле которых, взаимодействуя с полем ротора, увлекает за ними цилиндр. Вращению этого цилиндра препятствуют противодействующие пружины 2. Нетрудно установить, что угол поворота цилиндра пропорционален мгновенному расходу топлива.

Вал цилиндра соединен с ротором сельсинадатчика 1, с которого информация о величине угла поворота его ротора передается на статор сельсинаприемника 7 указателя. Ротор сельсинаприемника, поворачиваясь, перемещает стрелки вдоль шкалы указателя на угол, пропорциональный мгновенному расходу топлива.

Тахометрический узел, пружины и сельсиндатчик отделены от объема датчика, заполненного топливом, немагнитной диафрагмой 5.

На смотреть статью под номером 6.9 показана кинематическая схема датчика и электрокинематическая схема измерителя суммарного расхода топлива. Его принцип действия основан на измерении частоты вращения крыльчатки датчика за определенный интервал времени, например от момента взлета самолета.

Крыльчатка  датчика с помощью редуктора 2 приводит во вращение кулачковый металлический якорь 3. В результате этого периодически изменяется воздушный зазор и, следовательно, индуктивность L1 катушки 4. Это, в свою очередь, приводит к периодическому разбалансу мостовой схемы LI, L2, L3, I.A, что вызывает возникновение в диагонали АБ схемы импульсных сигналов напряжения переменного тока с частотой, пропорциональной частоте вращения якоря датчика.

Эти импульсы поступают на удвоитель напряжения 5, состоящий из конденсаторов С и выпрямителей В, откуда затем передаются на сетку тиратрона ТГ. В тот момент, когда на его сетку поступает отрицательный сигнал, тиратрон не зажигается, обмотка электромагнита 6 обесточивается и его якорь под действием пружины отпускает храповой механизм указателя.

Указатель представляет собой счетчик импульсов, который при помощи рычага 7 поворачивает храповое колесо 8 на один зуб при каждом замыкании цепи. Передача углового перемещения храпового колеса на стрелку указателя осуществляется через редуктор 9. Стрелка указателя перемещается к нулевому индексу шкалы и в каждый момент времени показывает запас топлива на самолете.

Стрелки указателя переводятся на деление, соответствующее запасу топлива в баках, кремальерой, находящейся на указателе.

С целью снижения массы устанавливаемого оборудования на современных самолетах применяются комбинированные расходомеры, которые измеряют как мгновенный, так и суммарный расходы топлива. В датчиках этих расходомеров смонтированы две крыльчатки, а в указателе — механизмы измерения мгновенного и суммарного расхода топлива с соответствующими стрелками и шкалами отсчета.

Датчик расходомера устанавливается в магистрали питания двигателей, тиратронный прерыватель — обычно внутри фюзеляжа, указатель — на приборной доске пилота или бортинженера.