Отсчетные устройства и корпусные детали приборов

Отсчетные устройства приборов летательных аппаратов

При выполнении полета экипажу ЛА необходимо непрерывно получать информацию о пилотажно-навигационных параметрах полета, работе двигательной установки, агрегатов и различных систем ЛА.

Индикаторы приборных устройств, располагаемые на приборной доске ЛА, воспроизводят результаты измерений с помощью отсчетных устройств в виде совокупности шкалы и стрелки (индекса) при аналоговом способе индикации или в виде табло (экрана) с цифровой и буквенной индикацией при цифровом (дискретном) способе.

Рис.4.19. Схема датчика акселерометра

1 – чувствительный элемент; 2 – корпус; 3 – датчик силы; 4 – датчик перемещения; 5 – сильфон; 6 – крышка; 7 – винт.

Шкалой измерительного устройства называют совокупность отметок (штрихов), располагаемых вдоль какой-либо линии, и ряда последовательных чисел, соответствующих значениям измеряемой физической величины.

В общем случае шкала должна обеспечивать быстроту, удобство и точность отсчета измеряемой величины. На рис. 4.20. приведено изображение шкалы индикатора. Основные отметки шкалы 1, соответствующие цифровым обозначениям, часто наносятся более длинными и толстыми линиями. Интервал между основными отметками шкалы часто разделяют штрихами 2 на промежуточные интервалы, а каждый основной и промежуточный интервалы могут разделяться штрихами 3 на деления. Делением шкалы называют промежуток между двумя смежными отметками (штрихами), а ценой деления шкалы – значение измеряемой прибором физической величины, соответствующее одному ее делению.

Рис.4.20. Вид шкалы измерительного прибора.

Перемещающаяся относительно шкалы подвижная часть отсчетного устройства, отмечающая деление шкалы или его долю, соответствующую отсчету, называется стрелкой или индексом.

Формы шкал и стрелок индикаторов авиационных приборов делают различными, отличающимися друг от друга, особенно при расположении этих индикаторов рядом или близко на приборной доске. Шкалы индикаторов приборов-дублеров делают идентичными, у приборов, измеряющих однотипные физические величины, делают близкими по форме. Близкими по форме выполняют шкалы и стрелки приборов, измеряющих однотипные параметры у самолетов различных типов.

На шкалах индикаторов, кроме оцифрованных делений, обычно указывают размерность измеряемой величины (например «об/мин», «^оС») или размерность и масштабный коэффициент (например «тыс. литров»). Других надписей на поле циферблата прибора стараются не делать, чтобы не отвлекать внимание экипажа в полете. Отсчетные устройства для лучшего восприятия информации оператором окрашивают в контрастные цвета: фон – черный, деления шкалы и надписи – белые.

Для выделения наиболее важной информации применяют цветовое кодирование: на авиагоризонтах шкалу, символизирующую «небо», выполняют голубым цветом, «землю» – коричневым. Секторы шкал, соответствующие опасным значениям измеряемых параметров, выполняют красного цвета, красным цветом всегда окрашивают индексы – «флажки», выпадающие при отказах или нерабочих положениях измерительных каналов у комбинированных приборов.

Некоторые типы отсчетных устройств аналоговых индикаторов полетной информации ЛА показаны на рис. 4.21.

В отсчетных устройствах магнитных компасов применяют подвижную шкалу, а стрелку заменяет неподвижный индекс (рис.4 .21,а).

У ряда приборов (барометрический высотомер, указатель скорости, указатель перегрузки и др.) применяют концентричные шкалы с центральной стрелкой и делениями, нанесенными по периферии шкалы. При наличии в системе отсчета грубого и точного каналов имеются 2 стрелки, иногда индикацию точного канала дополняют индикацией в цифровом виде (рис. 4.21,г).

Рис.4.21. Типы отсчетных устройств аналоговых индикаторов полетной информации летательных аппаратов.

Ряд индикаторов, применяемых для контроля параметров двигательной установки, имеют смещенную к нижнему краю шкалы ось вращения стрелки, а деление наносятся по дуге; такие шкалы называют секторными (рис. 4.21,б).

При использовании шкал профильного типа стрелки перемещаются по горизонтали или вертикали, хотя такие шкалы имеют невысокую точность, они удобны при сравнении двух величин (рис. 4.21,в).

Если прибор должен давать информацию лишь о положении ЛА в пространстве и от него не требуется измерительной функции с высокой точностью, то шкалу выполняют без оцифровки, а стрелка имеет вид силуэта самолета для более быстрого восприятия информации (рис. 4.21,д).

При контроле параметров двигательной установки приборы часто объединяют, например, для контроля параметров правого и левого двигателей или для контроля нескольких параметров одного двигателя. В этом случае при нормальной работе двигателей летчик должен наблюдать комбинацию из положений стрелок в виде легко воспринимаемой геометрической фигуры (рис. 4.21,е).

Стрелки и шкалы индикаторов изготовляют чаще всего из алюминиевого сплава Д1-М. Этот сплав после термической обработки в виде отжига обладает высокой пластичностью в холодном состоянии, а также легко подвергается оксидированию и воспринимает лакокрасочные покрытия различных цветов.

Корпусные детали приборов летательных аппаратов

Корпус объединяет функциональные элементы приборов: чувствительный элемент, передаточно-множительный механизм, преобразователи измеряемой величины, демпфирующие устройства. Корпусные детали обеспечивают механическую связь с летательным аппаратом подвижной системы прибора и определяют положение его измерительной оси в пространстве.

Корпус предохраняет подвижную систему прибора от механических воздействий и атмосферных влияний. В зависимости от назначения прибора корпус должен обеспечивать герметичность его внутренней полости, то есть изолировать ее от внешней среды, обеспечить ее газо-, влаго- и пыленепроницаемость, реализовать защиту прибора от влияния внешних магнитных полей, исключить действие собственного поля прибора на окружающую среду, обеспечить надежность теплоотвода от внутренних источников тепла.

Для обеспечения требуемой точности позиционирования оси подвижной системы прибора в пространстве материалы для изготовления корпусных деталей должны иметь возможность хорошо обрабатываться резанием с целью получения высоких классов геометрической точности базовых поверхностей и их шероховатости.

Корпусные детали приборов летательных аппаратов должны сочетать высокую жесткость конструкции с малой массой. В связи с этим они часто имеют сложную форму с наличием ребер жесткости и многочисленными плавными переходами одного вида поверхности в другой.

Корпусные детали сложной конфигурации чаще всего изготовляют методами точного литья из литейных алюминиевых сплавов. Литейные алюминиевые сплавы, получаемые на основе системы алюминий + кремний обладают высокой жидкотекучестью, малой склонностью к образованию трещин при охлаждении, хорошей теплопроводностью.

Для повышения прочности, обрабатываемости резанием и термостойкости в качестве легирующих элементов в литейные алюминиевые сплавы добавляют медь и магний.

Корпусные детали поплавковых гироскопических приборов и акселерометров, работающих в условиях повышенных температур окружающей среды и требующих более высоких прочностных свойств и обрабатываемости резанием по сравнению с литейными алюминиевыми сплавами, изготовляют обработкой на металлорежущих станках из деформируемых алюминиевых сплавов типа Д16-Т и близких ему по составу. После термоупрочнения такие сплавы имеют прочностные характеристики на уровне низкоуглеродистых конструкционных сталей.

Важным типом деталей сложной формы, относимым к корпусным, являются рамы карданного подвеса приборов, построенных на свойствах классического гироскопа. Рамы карданного подвеса должны иметь большую жесткость и высокую геометрическую стабильность. Наиболее высокие требования предъявляются при изготовлении этих деталей к точности выполнения диаметров, соосности, перпендикулярности и перекрещиванию осей цилиндрических поверхностей, на которые базируются полуоси и подшипники узлов опор.

Заготовки для рам изготовляют обычно методами точного литья из алюминиевых сплавов или коррозионностойких сталей 20Х13Л или 12Х18Н9ТЛ.

Полуоси опор выполняют из коррозионностойких упрочняемых сталей 25Х13Н2, 12Х17Н2, 40Х13 или шарикоподшипниковых сталей ШХ15П, подвергают упрочняющей термической обработке – закалке в масле, после чего осуществляют окончательную механическую обработку. Точность обработки базовых поверхностей под посадку подшипников соответствует 5 и 6 квалитетам, шероховатости – 10-12 классам. Полуоси опор закрепляют обычно на раме с помощью винтовых соединений, окончательную механическую обработку производят после сборки. Для корпусных деталей средней точности, изготовляемых из алюминиевых сплавов, применяют соединение стальных полуосей или втулок армированием, после чего выполняют окончательную механическую обработку.

Пыле- и влагонепроницаемость приборов достигается уплотнением частей корпуса. Полную герметизацию корпуса с заполнением внутренней полости прибора инертными газами или жидкими средами осуществляют с помощью сварки, пайки или заливки мест соединений компаундами. Стекла индикаторов приборов закрепляют наиболее часто одним из методов, показанных на рис. 4.22. Кроме приведенных конструкций, можно осуществлять герметизацию с помощью специального герметика, однако при этом с течением времени герметичность может быть нарушена из-за высыхания герметика.

Рис.4.22. Методы крепления стекла индикатора к корпусу

1 – корпус; 2 – резиновая прокладка; 3 – герметик; 4 – пружинящее кольцо; 5 – стекло; 6 – прокладка; 7 – гайка.

При конструировании датчиков первичной информации, имеющих герметичную внутреннюю полость, важную роль играет обеспечение герметичности подвода электрических цепей.

В герметичном подводе электрической цепи – гермовводе в качестве изолятора проводника от корпуса применяются стеклянные массы, которые имеют величину теплового коэффициента линейного расширения в несколько раз меньшую, чем у материала металлического корпуса. Типовая конструкция гермоввода показана на рис. 4.23.

Рис.4.23. Конструкции герметичного подвода электрических цепей

1 – корпус прибора; 2 – втулка; 3 – проводник; 4 – изолятор.

В этих узлах проводники 3 и втулки 2, контактирующие с изолятором, выполняются из материалов, имеющих согласованные значения коэффициента теплового линейного расширения со стеклами, что исключает возникновение значительных напряжений, приводящих к растрескиванию стеклянного изолятора при колебаниях температуры среды, окружающей прибор.

В качестве материалов для образования так называемых согласованных спаев применяют сплав Н29К18 (ковар), образующий согласованные соединения со стеклами С48-1 и С49-2, термостойкими до температур +(180-200) ^оС, а также сталь Х28 и сплавы Н47ХБ и Н47Д5, образующие согласованные соединения со стеклами С87-1, С90-1, термостойкими до температур +(100-110) ^оС.