Самолетные топливные и топливоизмерительные системы в составе бортового оборудования

Она возникает не толькопри совершении летательным аппаратом маневра, но и при горизонтальном полете. При работе автоматической системы распределения топлива, когдаизменение запасов топлива приводит к перераспределению его на ЛА иизменению угла крена, сбрасывании груза с ЛА. Опорная тарировочная характеристика Vo (H) отличается от реальной (идеальной) тарировочной характеристики бака Vид (H) в силу ошибокиспользуемого метода описания объемных поверхностей, отклонениягеометрических параметров бака, указанных в ТЗ от реальной конструкциив силу неточности его изготовления, эволютивных погрешностей инеизбежной погрешности аппроксимации топливного бака конечнымчислом пространственных тел. В связи с этим возникает задача выбораоптимального числа участков аппроксимации, поскольку их безоглядноеувеличение на рассматриваемом этапе существенно затрудняет, а зачастую ипросто делают невозможными работы по проектированию ТИС напоследующих этапах. Расчет тарировочных характеристик бака с учетом эволюций сиспользованием пакета SolidworksС помощью технологии трехмерного моделирования можно выполнять расчет объема для измерения количества топлива на борту ЛА. Такие расчеты могут быть полностью автоматизированы. Произведем расчет тарировочной характеристики нашегобака с учетом эволюций в пакете Solidworks. Рис. 6. Построение эскиза детали

Далее мы имеем возможность узнать объем бака. Абсолютное значениеобъема (как впрочем, и массы, если мы укажем плотность жидкости), можнорассчитать с использованием команды «Инструменты" — «Измерить». Такжев этом режиме можно рассчитать центр тяжести полученного тела

Рис. 7. Расчет массовых характеристик детали

Делаем шесть сечений по вертикали и делаем аналогичный запрос расчета массовых характеристик. Строим тарировочную характеристику.Рис. 8. Тарировочная характеристика

Основные соотношения1 — внутренний электрод; 2 — внешний электрод; 3 — изоляция

Рис. 9. Схема чувствительного элемента:

На рис. 9. Установлены также следующие обозначения:

Ввиду наличия изоляциив данном элементе, возможно измерять уровень полупроводящих жидкостей (вода, кислота и др.). В качестве изоляционного слоя можно использовать резину, стеклоили другие материалы в зависимости от характера жидкости. При измерениях уровня непроводящих жидкостей изоляция не применяется. Если концевым эффектомпренебречь, можно принять, что ёмкость нижней части цилиндрического конденсатора будет равна:

где1,2 — диэлектрические постоянные жидкостии материала изолятора, R1, R2 — радиусы соответственно внутреннего электрода и изолятора, х- уровень жидкости. (1)Ёмкость верхней части конденсатора вычисляется изсоотношения:

гдеh — полная высота датчика3 — диэлектрическая постоянная жидкости — смеси паров жидкости и воздуха соответственно; R3- радиусвнешнего электрода. Суммируемёмкости Сх и Ch, откуда получаем полную ёмкость конденсатора:

Следовательно, ёмкость конденсатора фактически представляет собой линейную функцию уровня жидкости х. Так, измерение уровня жидкости сводится к измерению ёмкости конденсатора С. Чувствительность ёмкостного датчика определяется выражением

Согласно полученным формам наибольшая чувствительность будет в том случае, когда R2/R1 стремится к 1, т. е. когда слой изоляции отсутствует. При этом получим:

Оптимизация расстановки датчиков уровня в топливном баке

Задача состоит в определении влияния расположениярасположением датчиков измерения уровня на эволютивную погрешность. Авиационный бак имеет достаточно сложную геометрическуюформу. Используя интегрирование мы можем рассчитать объем бака. Однако обычно довольно сложно получить точное аналитическое описание. Поэтому для такого расчета необходимо использовать численные методыматематического моделирования с помощью секущих плоскостейподходящие для описания бака любой геометрической формы. Для бака кубической формы проблему трехмерного объема можнорешить путем анализа двухмерной площади. Размещение датчиков наосевой линии минимизирует погрешность определения площади, т. е. еслисечение соответствует определяемому объему топлива, то пригоризонтальном полете самолета, объем топлива можно рассчитать поформуле: V0L h, где V0- измеренный объем топлива. При крене самолета на угол , бак наклоняется на тот же угол, аповерхность уровня топлива остается горизонтальной. Для упрощениярасчета допустим, что бак продолжает находиться в горизонтальномположении, а поверхность уровня топлива наклоняется на угол .Тогда уровень топлива можно рассчитать по следующему выражению:

объем топлива в таком случае равен

Таким образом, при установке датчиков вдоль центральной оси бакапри наличии крена ошибка становится равной нулю. В противном случае, если датчик не стоит на осевой линии, при кренесамолета на угол , получаем следующие уравнения, обозначающиеуровень и объем топлива:

объединив уравнения можно получить

На графике представлена зависимость относительной погрешностиизмерения датчика уровня от углов наклона (крена или тангажа) дляразличных относительных расстояний места установки датчика от осевойлинии.Рис. 10. График зависимости относительной погрешности от углов наклона

Следует подчеркнуть, что при заданном угле тангажа самолетарезультаты анализа погрешностей совпадают с соответствующимирезультатами для заданного угла крена. Заключение

Принцип ёмкостного измерения уровня основывается на изменении ёмкости конденсатора при изменении уровня. Зонд и стенка сосуда (как проводящий материал) представляют собой электрический конденсатор. В положении, когдадатчик расположен в воздухе (1), происходит измерение некоторой начальнойёмкости. При заполнении сосуда, ёмкость конденсатора возрастает по мере того, как покрывается зонд (2), (3). При проводимости более 100 мк

См/см, измерения не зависят от значений диэлектрической проницаемости жидкости и флуктуации не влияют на отображение измеренных значений. Система также не допускает влияния конденсата среды. Ёмкостные топливомеры имеют инструментальные и методическиепогрешности, в том числе, обусловленные изменением диэлектрической проницаемости в зависимости от температуры и сорта топлива. Датчик ёмкостного топливомера компактнее, чем поплавкового, в связи с чем представляется возможность разместить в разных точках одного бака несколько датчиков, и снизить методическую погрешность, связанную с изменением положения топлива в бакепри ускорениях и наклонах самолета. Инструментальная погрешностьёмкостного топливомера вызывается, в основном, под влиянием температуры на элементы мостовой схемы (параметры сопротивленийи конденсаторов). Уменьшение её достигается применением элементов с малыми температурными коэффициентами или введением термокомпенсации. В конструкции датчиков вводят индуктивные сигнализаторы, которые состоят из неподвижных катушек и железных сердечников, связанных с поплавком: один — в нижней, другой — в верхней части датчика (срабатывает при заполнении топливного бака).В комплекты систем управления и измерения топлива современных ЛА входят датчики:

электроёмкостные топливомеры ДТС, электроёмкостные датчики с встроенным компенсатором ДТК, сигнализаторы заправки типа ДСИ и другие.

Список литературы

Воробьев В.Г., Глухов В. В., Кадышев И. К. — Авиационные приборы, информационно-измерительные системы и комплексы. — М.: Транспорт, 1992. — 398 с. Лещинер Л. Б., Ульянов И. Е. Проектирование топливных систем самолетов. — М.: Машиностроение, 1975.

— 344 с. Клюев Г. И. Авиационные приборы и системы: Учебное пособие. — Ульяновск: УлГТУ, 2000.

— 342 сБоднер В. А. Авиационные приборы: учебник/ Репринтное воспроизведение издания 1969 г. — М.: ЭКОЛИТ, 2011. — 472 с. Асс Б. А., Антипов Е. Ф., Жукова Н. М. Детали авиационных приборов. — М.: Машиностроение, 1979.