Вопрос № 3. Приборы для измерения времени и перегрузок, сигнализаторы уровня и давления топлива

 

Прибором для измерения времени в авиации используются часы. Часы были созданы с учётом обеспечения надёжности и заданной точности. На сегодняшний день самыми распространёнными часами являются часы типа АЧС-1, которые эксплуатируются в различных модификациях.

АЧС-1 механические часы с вероятностью безотказной работы за время 2000ч. при температуре 20±5⁰ С не менее 0,94. Часы состоят из двигателя, механизма текущего времени, механизма секундомера, механизма времени полёта механизма хода, регулятора, органов управления и обогревателя с терморегулятором, встроенного подсвета.

Механизм текущего времени работает от двигателя и действует непрерывно. Механизм времени полёта и секундомера работают от механизма текущего времени и могут включаться и выключаться независимо друг от друга.

Управление часами осуществляется двумя головками:

Левая (заводная) головка красного цвета предназначена для завода часов и перевода стрелок, пуска, останова и возврата стрелок механизма времени полёта в начальное положение.

Завод часов производится вращением головки против часовой стрелки. Обратного вращения головка не имеет. Перевод стрелок производиться вытягиванием заводной головки до упора и вращение её против часовой стрелки. Пуск механизма времени полёта осуществляется нажатием на заводную головку (до щелчка). При этом в прямоугольном отверстии циферблата виден сигнал красного цвета или серого цвета. Останов механизма времени полёта осуществляется вторым нажатием на головку, при этом в отверстии циферблата виден сигнал двух цвета. Возврат стрелок механизма времени полёта в начальное положение осуществляется третьим нажатием на левую головку, при этом в отверстии циферблата видна начальная светомасса.

Правая головка предназначена для пуска и останова часов, а так же пуска, останова и возврата в начальное положение стрелок секундомера. Пуск, останов и возврат в начальное положение стрелок секундомера осуществляется последовательным нажатиями головки.

Отклонение показаний часов от точного времени (суточный ход) не превышает +20 с. Продолжительность действия часов от одного полного завода 3 суток. Периодичность завода часов один раз в 2 суток. Рабочее напряжение цепи электрообогревателя часов 27 ± 6 В. Напряжение встроенного подсвета в часах от сети переменного тока 5,5 В частотой 400 Гц.

 

 

Рис.8 АЧС-1

Для контроля величин перегрузок, возникающих при эволюциях летательных аппаратов, используются специальные измерители значений линейных ускорений – акселерометры. Наибольшее распространение получили акселерометры механические и электромеханические.

Принцип работы механического акселерометра можно рассмотреть на примере акселерометра типа АМ – 10, предназначенного для определения перегрузок, действующих на самолёт в направлении его вертикальной оси. Упрощённую схему рассмотрим далее.

 

Рис.9 Упрощённая схема акселерометра типа АМ – 10

Два груза 8 и 9 с помощью рычагов закреплённых на осях 7 и 12 так, что при отсутствии ускорений они располагаются в плоскости, параллельной горизонтальной плоскости ЛА. Стрелка 1 указателя при этом по шкале 2 показывает значение «+1».

При появлении ускорений в направлении оси y самолёта корпус прибора вместе с осями 7 и 12 перемещается вверх, а инерционные грузы 8 и 9 остаются в этом положении. В результате относительно оси 7 действует момент вращения непосредственно от груза 8 и через секторы 11 и 10 – от груза 9. При повороте оси 7 пружины 6 и 13 создают момент, который при определённом угле поворота оси становится равным моменту, создаваемому грузами. Следовательно, угол поворота оси пропорционален ускорению, направленному вдоль оси y. Через зацепление 5 передаётся движение стрелке 1 указателя. При отрицательных ускорениях стрелка 1 отклоняется в противоположную сторону.

Шкала 2 прибора проградуирована в единицах, кратных величине ускорения силы тяжести (g = 9,81 м/сек²). Именно поэтому при отсутствии перегрузки стрелка указателя устанавливается на делении «+1».

Для повышения точности измерения перегрузок датчик акселерометра необходимо устанавливать вблизи центра масс ЛА и уменьшить силы трения в осях и зубчатых зацеплениях прибора. Эти требования удовлетворяются, если используются дистанционный электромеханический акселерометр.

 

Рис.10. Дистанционный электромеханический акселерометр

 

Чувствительный элемент датчика акселерометра является массивный груз А. Специальные направляющие позволяют ему перемещаться только вдоль оси y ЛА. Ввиду наличия пружин Пр, которые уравновешивают силу инерции груза, величина линейного перемещения груза относительно корпуса прибора пропорциональна ускорению центра масс ЛА в направлении оси y.

С грузом жёстко связана щётка потенциометра П₂, которая при отсутствии ускорений устанавливается в его центре. При этом напряжение между щётками потенциометров П₂ и П₃ равно нулю.

Когда возникает ускорение, щётка потенциометра П₂ отклоняется от электрической нейтрали мостика, образованного потенциометрами П₂ и П₃. Появляющееся между щётками переменное напряжение подводится к входу триода Т усилителя. В результате в цепи эмиттера, т.е. в обметке управления электродвигателем ЭД, ток становиться переменным; фаза этого тока определяется направлением смещения щётки потенциометра П₂ относительно нейтрали. В обмотке w_с электродвигателя благодаря конденсатору С ток во времени сдвинут на угол π/2 относительно тока обмотки w_y. Поэтому суммарный вращающийся магнитный поток обмоток w_y и w_c обеспечивает вращение ротора электродвигателя ЭД и через перемещение стрелки указателя. При этом электродвигатель перемещает щётку потенциометра П₃ в направлении движения щётки П₂ , уменьшая напряжение на входе триода Т. Когда это напряжение становиться равным нулю, вращение электродвигателя прекращается и отклонение стрелки указателя показывает значение перегрузки ЛА.

Как и указатель акселерометра Ам – 10, указатель электромеханического акселерометра имеет дополнительные стрелки – фиксаторы максимальных положительной и отрицательной перегрузок, и кнопки для возвращения этих стрелок к нулевому делению шкалы.

Для обеспечения быстрого затухания колебаний, груз акселерометра помещается в герметический корпус, заполненный маслом.

Питание схемы осуществляется напряжением 115 В или 36В переменного тока частотой 400 Гц.

Погрешность акселерометра не превышает значений 0,1 – 0,2 g.

Принцип действия автоматической части топливомера основан на использовании в качестве сигнализаторов уровня топлива либо катушек индуктивности, либо датчиков с магнитоуправляемыми контактами.

В первом случае в основу работы сигнализатора положено свойство катушки индуктивности изменять индуктивность при введении в неё железного сердечника. Устройство такого датчика-сигнализатора показано на рисунке.

 

Рис.11 Датчик-сигнализатор остатка уровня топлива

 

В топливном баке помещается датчик-сигнализатор, состоящий из двух катушек индуктивности 3 (L1) и 4 (L2), установленных на определённом уровне, и поплавка с сердечником 1 из ферромагнитного материала, который плавает на поверхности топлива и перемещается по направляющей трубке 2 вниз и вверх при изменении уровня топлива. При определённом уровне топлива поплавок установится так, что его ферромагнитный сердечник войдёт в катушку 3 (L1) датчика-сигнализатора.

 

 

Рис.12. Датчик-сигнализатор

Катушка переменной индуктивности L1 является одним из плеч индуктивного моста. Индуктивный мост состоит из двух полуобмоток трансформатора Тр и двух катушек индуктивности L1 и L2. Индуктивность катушки L1 с выведенным сердечником равна индуктивности катушки L2. При достижении определённого уровня топлива в магнитное поле катушки сигнализатора вводится железный сердечник. Введение железного сердечника в магнитное поле катушки вызывает изменение полного сопротивления катушки сигнализатора L1, при этом нарушается равновесие моста и на вершинах его измерительной диагонали появляется разность потенциалов, которая через выпрямительный мост подаётся на обмотку высокочувствительного реле К. Реле срабатывает и своими контактами включает или выключает соответствующую исполнительную цепь.

Датчик с магнитоуправляемыми герметизированными контактами устроен следующим образом.

 

 

Рис.13 Датчик с магнитоуправляемыми герметизированными контактами

В корпусе датчика помещается сигнализатор, состоящий из стеклянного баллона 2 с магнитоуправляемым контактом 3, который крепиться на штанге, и поплавка 4 с магнитами 5 из ферромагнитного материала, который плавает на поверхности топлива.

Поплавок может перемещаться при изменении уровня топлива по направляющей трубке вниз и вверх. При определённом уровне топлива поплавок установиться так, что магнитное поле постоянных магнитов, встроенных в него, будет достаточным для срабатывания магнитоуправляемого контракта. При срабатывании контакта выдаётся сигнал 27 В на обмотку промежуточных реле, расположенных в блоке коммутации. Реле срабатывает, и с их контактов подаются сигналы о выработке топлива из баков и о заполнении баков топливом при заправке.

Сигнализаторы давления служат для выдачи сигнала отклонения давления в системе от заданной величины.

В качестве чувствительного элемента в них используется упругая гофрированная мембрана, движение которой в сигнализаторах давления передаётся на контакты.

Сигнализаторы по принципу действия одинаковы и выполняются с нормально замкнутыми и нормально разомкнутыми контактами.

 

Рис.13 Сигнализаторы давления

 

Изменяемое давление поступает через штуцер под мембрану 1. Прогибаясь, мембрана с закреплённым 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 производится путём перемещения узлов крепления пружины с контактами.

Сигнализатор перепада давления топлива СПГ -0,2 устанавливается в расходной магистрали и предназначен для сигнализации отсутствия подкачки топлива в двигатели.

 

 

 

Рис.14 Сигнализатор перепада давления топлива СПГ -0,2

Принцип работы сигнализатора рассмотрим далее по рисунку.

Это способность чувствительного элемента прогибаться на определённую величину в зависимости от действующего перепада давлений р_Д – р_С. Система чувствительных элементов состоит из рабочей мембраны 1, которая реагирует на перепад давлений, действующих на неё с двух сторон, и разделительных сильфонов 2, отделяющих статическую и динамическую полости прибора от контактной системы.

Прогибаясь в сторону меньшего из действующих давлений, чувствительный элемент перемещает контакт 4, который размыкается с контактом 3.

Сигнализаторы могут срабатывать при нерасчётных давлениях из-за изменения зазора между контактами вследствие деформации упругих чувствительных элементов и контактных пружин. Поэтому при техническом обслуживании производятся периодические проверки основной погрешности сигнализаторов.