07发动机仪表

发动机仪表航空发动机仪表：测量发动机工作状态的仪表。飞行员根据发动机仪表的指示，监视和控制发动机的工作状态，从而保持所需要的工作状态。发动机仪表测量发动机工作状态的仪表分类测量压力的仪表测量温度的仪表测量转速的仪表测量油量的仪表测量流量的仪表测量振动的仪表以下参数：发动机转速、进气压力、扭矩、气缸头温度、滑油压力和温度、燃油流量、燃油量和燃油压力等。活塞式发动机仪表有：燃油压力表、滑油压力表、滑油温度表、气缸头温度、排气温度表、转速表、燃油油量表和燃油流量表等。活塞式发动机仪表燃气涡轮发动机参数：发动机压力比，转速或者N1、N2，排气温度，滑油压力和温度，燃油压力和温度等。燃气涡轮发动机仪表有：燃油压力表、滑油压力表、滑油温度表、排气温度表、转速表、扭矩表(用于涡轮螺旋桨式发动机)、推力表(用于涡轮风扇式或涡轮喷气发动机)、燃油油量表、燃油流量表和振动指示器等。发动机远离座舱，所以发动机仪表采用电动远距离传送的形式。一套仪表通常包括传感器、指示器及其连接导线。传感器安装在需要测量参数的部位上，直接感受被测参数如压力、温度等，并转换成相应的电量如电阻、电势、频率等。指示器安装在座舱仪表板上直接指示被测参数的大小和变化情况，供驾驶员观察。连接导线将此电量传送至控制装置和指示装置。测量压力的发动机仪表飞机上测量压力的发动机仪表主要有燃油压力表、滑油压力表、进气压力表以及压气比表等，分别测量燃油、滑油的供油压力，发动机进气管中的气体压力以及喷气压和进气压的比值等。它们都是利用弹性敏感元件在流体压力作用下的形变程度表示被测压力的大小。如膜片、膜盒、波纹管等。8膜片9膜盒10波纹管11流体压力的概念在物理学中，流体介质垂直作用于单位面积上的力称为压强，以作用于这一表面上的力与该面积之比来表征，即其中，为垂直作用力，为表面积。流体压力是分子热运动的宏观表现。12压力基准：真空或大气压力力绝对压力流体作用于容器壁单位面积上的力的绝对值，即相对于绝对零压力（真空）而测得的压力。13大气压力相对于真空而定义的大气静压力，因此，大气压力是一种绝对压力。标准大气压(力)：海平面大气压力的平均值，即标准情况下，与真空相比较的大气压力。当地大气压(力)：实际上，大气压力因地点、时间和气候条件的不同而变，这种不同时间和空间情况下的大气压力，一般称为“当地大气压力”。2.1进气压力表(manifoldpressure)一、功用测量活塞式发动机进气管中的进气压力。与转速表配合，反映活塞式发动机的功率。单位：毫米水银柱或英寸水银柱二、原理进气压力表是一种机械式的压力表。利用真空膜盒感受压力的原理测量进气压力。真空膜盒由两片弹性波纹膜片制成，内部抽成真空。当进气压力变化时，膜盒发生弹性变形，膜盒中心刚性部分产生位移，直至弹性力等于压力。膜盒的形变量经连杆、齿轮机构传送给指针，有指针在刻度盘上指示出被测压力的大小。三、指示开车前：场压(机场气压)开车后：进气压力值进气压力与燃油流量表表面进气压力表表面2.2电动压力表(electricalpressuregauge)功用：电动压力表用来测量燃油压力、滑油压力、螺旋桨扭矩及储压器压力等。测量单位：公斤/厘米2、磅/英寸2一、直流二线式压力表1、组成：传感器（膜片或膜盒）压力→电量，主要由压力敏感元件膜片或膜盒，以及将位移转换成电阻的电位器等组成。被测压力较大时用膜片，被测压力较小时用膜盒。指示器（两线框动铁式电流比值表）。指示器的指针装在一个活动小磁铁上，磁铁的转动受两线框产生的合成磁场控制，而合成磁场又由流过两线框的电流比值决定。不受电源波动影响。原理P↑→RX↑RY↓→φA↑φC↓→UBA↓UBC↑→IⅠ↓IⅡ↑→磁场顺转，指示增大；反之，P↓→指示减小。即P→R→IⅠ/IⅡ→α（原理电路是一个半对角线电桥）2、指示通电前：机械零位通电后：开车前指零；开车后指示被测压力3、特点可靠性稍差（有接触摩擦磨损和接触不良）用于运五、运七等飞机二、交流二线式压力表1、组成：传感器（电感式），压力→电感，膜片和将位移转换成电感的变换器。指示器（两线框动铁式电流比值表，锗二极管对交流电进行半波整流）指示被测压力（原理电路是一个半对角线电桥）P↑→L1↑L2↓→X1↑X2↓→φA↑φC↓→IⅠ↓IⅡ↑→磁场顺转，指示增大；P↓→指示减小。即P→XL→IⅠ/IⅡ→α2、指示通电前：机械零位通电后：开车前指零；开车后指示被测压力3、特点可靠性较高TB、运七等各型机广泛应用三、交流电动式压力表1、组成：传感器（电感式变换器）P→L指示器（电动式电流表）仪表未通电时，指针被游丝拉回零刻度以下限制柱处。当仪表通电，被测压力为零时，电桥接近平衡，输入活动线圈的电压很小，感应电压大于输入电压，指针转动并稳定在零位。当P↑→L1↑L2↓→电桥失衡，I5↑→指针顺时针转动，指示增大；反之，P↓→指示减小。2、指示通电前：机械零位通电后：开车前指零；开车后指示被测压力2.3压力比表一、功用测量推力,了解涡轮喷气发动机功率二、发动机压力比与推力的关系根据喷气发动机原理，推力是气体给发动机的反作用力，大小等于发动机给气体的作用力。力的大小和压气机进口的全压和涡轮出口的全压、飞行速度有关。R＝f(PＴ7/PＴ２，M)＝f(PＴ7/PＴ２)（M一定时）式中：R—推力；PＴ7—涡轮出口全压；PＴ２—压气机进口全压；M—飞行马赫数。涡轮出口的全压和压气机进口的全压的比值，反映发动机推力的仪表。三、压力比表工作原理(EnginePressureRatiogauge)组成：压力比传感器（两只开口膜盒、差动电容变换器、同步发送器等组成）PＴ7/PＴ２→U；指示器（同步接收器、指示机构、调定旋钮等组成）原理PＴ7/PＴ２→C→U→同步发送转子转动→同步接收转子转动→指针转动,指示压力比。四、指示指针指示；查表预置“▽”和显示窗压力比2.4温度表常用温度表：电阻式热电偶式一、电阻式温度表(resistancethermometer)（一）功用利用导体或半导体的电阻随温度变化的特性制成的测温仪表。测量较低的温度（＜300-400℃），如发动机进气温度、滑油温度、燃油温度、客舱温度、防冰加温设备的温度以及大气温度等。（二）组成传感器一般使用电阻温度系数稳定并且在较高温度下不易氧化的镍丝制成。（感温棒，低速；总温探头，高速。材料：铂、镍、铜或半导体热敏电阻）t→Ｒ，Rt＝R0［1＋α（t-t0）］式中：Rt、R0—温度为t℃、0℃时导体的电阻；α—导体的电阻温度系数。指示器（动铁式电流比值表、磁电式电流表、数字显示指示器等）(三)工作原理1、双对角线不平衡电桥原理：t↑→R↑→φA↑→I1↓、I2↑→磁场转向上，指示增大；反之，t↓→指示减小。即t→R→I1／I2电流比值表指示指示：通电前机械零位；通电后开车前大气温度，开车后被测温度。2、惠斯登电桥结构:惠斯登电桥、偏转线圈Ⅰ、复原线圈Ⅱ0°，φA＝φB，I1＝0，Ⅱ线圈电磁力矩和游丝力矩使指零；t↑，RX↑，φA↑，I↑，Ⅰ线圈电磁力矩使指示增大；若t＜0°，RX↓，φA＜φB，I反向，指针反指。二、热电偶式温度表(thermoelectricthermometer)（一）功用利用热电偶的热电效应制成测温仪表，测量较高温度（＞300-400℃），如活塞式发动机的气缸头温度、喷气发动机的排气温度以及热气防冰加温温度等。(二）组成1、热电偶:热电偶的工作端焊在铜垫圈上，装在发动机电嘴下，紧贴气缸。（正负极：镍铬－锰铜、镍铬－镍铝、铂铑－铂等）t→E（热电动势）E＝α(t2-t1)+β(t22-t12)／2式中：t1、t2—分别为冷热端温度；α、β—与热电偶材料有关的温差电系数。2、指示器（毫伏表）气缸头温度表传感器喷气发动机排气温度表传感器（三）原理热电偶是两种不同材料的金属构成的闭合回路，当热电偶的两个节点存在温度差时，热电偶回路中就会产生电动势，叫做热电动势。温度较高的接点称为热端，温度较低的接点称为冷端。发动机工作时，热电偶的热端感受被测温度，由于热电效应产生热电动势；如果保持热电偶冷端(即另一端)温度不变(规定为零度)，热电动势的大小只与热端温度有关；利用毫伏表测量热电动势的大小，即能反映出被测温度的高低。（四）指示开车前，大气温度；开车后，被测温度。（热电偶式温度表是否需要通电？）2．5转速表(tachometer)功用：测量发动机曲轴、涡轮轴或直升机旋翼轴等转速。根据转速表和进气压力表的指示，可以了解活塞式发动机的功率；根据转速表和排气温度表的指示，可以了解涡轮喷气发动机的推力。飞机上广泛使用的转速表有磁转速表和磁电式转速表等。一、磁转速表（一）原理传感器（永磁式三相交流发电机）n→u；指示器指示nn发∝f→n电∝n发→M涡∝n电∝n发→当M反＝M涡时，指针稳定，M反＝Kα，即α∝n发(二)指示1、转/分活塞式发动机等2、百分比喷气发动机（100%即表示额定转速）二、磁电式转速表简介传感器（磁电感应式）n→e；指示器指示转速，因为f＝nz／60→所以n∝f2．6油量表(fuelquantitygauge)功用：测量飞机的燃油、滑油和液压油油量，并可在油量减少到一定数量时发出剩油警告。测量单位：公升、加仑、公斤、磅等。一、浮子式油量表1、原理利用浮子把油箱液面高度转变成电量，从而测量油量。组成：传感器（浮子式）Q→h→R；指示器（动框式电流比值表）和转换开关等。Q↑→h↑→RX↑RY↓→VA↑VC↓→IⅠ↓IⅡ↑→M1↓M2↑→指示增大；反之，Q↓→h↓→指示减小。即Q→h→R→IⅠ/IⅡ指示油量（原理电路是一个直流半对角线电桥）2、使用特点（1）通电前，机械零位；通电后，指示被测油量；（2）姿态误差大，平飞时判读；（3）警告灯亮时，结合耗油情况，正确判断剩油量。二、电容式油量表利用电容器把油量转变成电容量，从而测量油量。组成：传感器指示器、转换开关(一)油量转换成电容量的原理空气部分电容C1＝2πε1(H－h2)/ln（r２/r１）燃油部分电容C２＝2πε２h２/ln（r２/r１）式中：ε1、ε２—空气、燃油的介电常数；r1、r２—内、外圆筒极板的半径；h1、h２—空气、燃油在电容器中的高度；H—电容器极板的总高度。总电容C＝C1＋C２＝2πε1(H－h２)/（lnr２/r1）＋2πε２h２/（lnr２/r1）＝2πε1H/（lnr２/r1）＋2π(ε２－ε1)h２/（lnr２/r1）＝C０＋△C式中：C０＝2πε1H/（lnr２/r1）；△C＝2π(ε２－ε1)h２/（lnr２/r1）C０是油箱无油时传感器的电容量，称为干电容；△C随着燃油高度变化而变化。即Q→h２→C(二)仪表的工作原理当XCX（R2+R2′）=XC0R1时电桥平衡Q↑→CX↑→XCX↓→U出→电机转动→R2′↑，重新平衡，指示↑；反之，Q↓→CX↓→指示↓。即Q→C→自动平衡电桥测量电容电容式油量表的指示以某一种燃料在某一规定温度时的介电常数和密度为根据。温度误差：由于温度变化，使介电常数和密度变化引起的误差。换油误差：由于更换燃油，使介电常数和密度变化引起的误差。（三）使用特点1、配合转换开关读数。通电前指任意位，通电后指油量。2、采用多根传感器，姿态误差比浮子式小。3、传感器无摩擦，可靠性高。2．7流量表(fuelflowmeter)体积流量：流体在单位时间内流过管道某一截面的体积（公升/小时）质量流量：流体在单位时间内流过管道某一截面的质量（公斤/小时、磅/小时）功用：测量燃油流量、消耗量或油箱中的剩余油量流量：流体在单位时间内流过管道某一截面的体积或质量一、叶轮式流量表(一)流量转换成叶轮转速的原理流量ＱV＝svQm＝ρsv式中：ＱV—体积流量；Qm—质量流量；s—管道截面积；v—流速；ρ—密度。由于s一定时，ＱV∝v∝ω可得ω＝２πＱV/zls式中：ω—叶轮转速；z,l—叶轮叶片数和宽度。利用叶轮把燃油流量转换成叶轮转速，从而测量流量。(