Кафедра авиационного радиоэлектронного оборудования
МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТА РФ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО
ВОЗДУШНОГО ТРАНСПОРТА
МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
ГРАЖДАНСКОЙ АВИАЦИИ
¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾
Кафедра авиационного радиоэлектронного оборудования
Иркутского филиала МГТУ ГА
И.Г.Голованов
АВИАЦИОННЫЕ ПРИБОРЫ И ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ
Часть 1
ПРИБОРЫ КОНТРОЛЯ АВИАЦИОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ ВОЗДУШНЫХ СУДОВ
ПОСОБИЕ
по выполнению лабораторных работ № 1, № 2, № 3
для студентов V курса
специальности 1310
заочного обучения
Москва - 2005
ББК
В 14
Рецензент: к.т.н., доцент Мишин С.В..
Голованов И.Г.
В 14 Авиационные приборы и информационно-измерительные системы, пособие по выполнению лабораторных работ.
-М.:МГТУ ГА, 2005. -30с
Данное пособие издаётся в соответствии с учебным планом для студентов V курса специальности 131000 заочного обучения.
Рассмотрено и одобрено на заседаниях кафедры 21.12.2005г. и методического совета 02.06.2005 г.
© Московский государственный
технический университет ГА, 2005
Введение
С каждым годом возрастает роль воздушного транспорта в экономике РФ. Постоянный и непрерывный количественный и качественный рост авиационной техники превращает воздушный транспорт в массовое средство перевозок.
Успешное применение самолётов и вертолётов возможно лишь при обеспечении безопасности полётов, которая определяется надёжностью работы авиационной техники на земле и в воздухе.
Дисциплина “Авиационные приборы и информационные системы” формирует знания по эксплуатации авиационного приборного оборудования воздушных судов.
Этому способствует лабораторный практикум, который закрепляет теоретический материал, формируя практический навык по эксплуатации авиационных приборов.
Данная дисциплина включает в себя следующие комплексы лабораторных работ:
1. Исследование приборов контроля работы авиационных двигателей и агрегатов воздушных судов.
2. Исследование приборов и систем измерения высотно-скоростных параметров.
3. Исследование основных свойств трёхстепенного астатического гироскопа.
Общие методические указания
Первый комплекс лабораторных работ составляет:
1. Исследование авиационных манометров.
2. Исследование авиационных термометров.
3. Исследование авиационных тахометров.
4. Исследование топливоизмерительной системы.
5. Исследование измерителя вибраций, указателя положения и комбинированные приборы.
В настоящем выпуске представлены лабораторные работы № 1, 2, 3 “Приборы контроля силовых установок воздушных судов”.
Силовая установка является основным элементом любого воздушного судна. Для выдерживания заданных режимов работы силовых установок воздушных судов необходим контроль её выходных параметров. С этой целью используют приборы визуального контроля. К приборам визуального контроля работы силовой установки относятся:
– термометры выходящих газов;
– термометры жидкостей;
– манометры, измеряющие давление жидкостей и газов;
– сигнализаторы давлений жидкостей и газов;
– тахометры, измеряющие скорость вращения вала авиадвигателя.
Цель лабораторных работ “Приборы контроля силовых установок воздушных судов”: изучение принципа действия, технических и эксплуатационных характеристик, устройства и основных правил технического обслуживания.
Изучение приборов контроля силовых установок воздушных судов выполняется в следующей последовательности: Назначение. Комплект. Структурная (функциональная) схема. Принцип работы. Устройство (блоков, узлов). Порядок включения, регулировки, настройки. Размещение на борту воздушного судна. Основные правила технической эксплуатации.
Правила техники безопасности
Допуск студентов к занятиям в лаборатории производится только после ознакомления их с инструкцией по технике безопасности, о чём свидетельствует роспись студентов в лабораторном журнале.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1
“Проверка погрешности измерителя температуры ИТ-2Т”
Цель работы: Изучение тактико-технических данных, принципа действия и методик проверки измерителя температуры ИТ-2Т.
Общие сведения
Измеритель температуры ИТ-2Т серия 2 (в тропическом исполнении) предназначен для измерения температуры газов авиационных двигателей в условиях полёта и на земле при получении сигнала (по термоЭДС) от четырёх последовательно соединённых термопар градуировки НК-С4 (любой из трёх групп градуировки) по ГОСТ 6071-51.
Измеритель устанавливается на амортизированной приборной доске и работает с термопарами Т-99-1.
. Тактико-технические данные измерителя
1. Диапазон измерения измерителя от 300 до 900ºС. Рабочий диапазон от 450 до 750ºС. Цена деления шкалы точного отсчёта 1ºС, цена деления шкалы грубого отсчёта 20ºС.
2. Погрешность измерителя ИТ-2Т серии 2 относительно сигналов (термоЭДС) четырёх последовательно соединённых термопар типа Т-99-1 градуировки НК-СА при нормальных условиях не превышает: ± 3ºС в рабочем диапазоне измерения и ± 4ºС – в остальном диапазоне измерения. Градуировочная погрешность термоЭДС термопар Т-99-1 составляет ± 4ºС в рабочем диапазоне измерения.
3. Вибрационные нагрузки до 1,1 g в диапазоне частот 10÷200 Гц при амплитуде не более 1 мм.
4. Колебание стрелок не более ± 3ºС.
5. Сопротивление внешней цепи (термопар и соединительных проводов) не более 10 Ом.
6. Измеритель работоспособен:
– в условиях пониженного атмосферного давления до 15 мм рт.ст.;
– повышенной относительной влажности до 98%;
– на высоте до 25000 метров.
7. Температура среды, окружающей измеритель, от – 60ºС до +60ºС.
8. Питание измерителя: переменный ток 115 В ± 5% частотой 400 Гц (–5; +7)%.
9. Измерители взаимозаменяемы.
10. Вес измерителя не более 1,5 кг.
11. Габариты измерителя 85х85х228 мм.
Состав изделия
В условиях эксплуатации измеритель работает с 12 термопарами Т-99-1, соединёнными по параллельно-последовательной схеме: 3 параллельных группы термопар, в каждой группе 4 термопары соединены последовательно.
В состав изделия входит:
- измеритель ИТ-2Т серии 2 – 1 шт;
- термопара Т-99-1 – 12 шт.
Устройство и работа прибора
Принцип действия измерителя основан на компенсационном методе измерения термоЭДС термопары.
Принцип действия
Термометр, структурная схема которого приведена на рис. 1.1, состоит из следующих изделий:
Рис. 1.1. Структурная схема термометра
1. Блок последовательно - параллельно соединённых термопар типа Т-99-1, устанавливаемых на двигателе, являющийся датчиком ЭДС, пропорциональной измеряемой температуре.
2. Измеритель температуры ИТ-2Т серии 2, отдельные узлы которого выполняют следующие функции:
1) схема сравнения – выдаёт разностное напряжение между напряжением термопар и компенсационным напряжением;
2) преобразователь – преобразует постоянное напряжение в переменное частотой 400 Гц;
3) усилитель напряжения и мощности – усиливает напряжение рассогласования;
4) двигатель – реверсивный двигатель отработки разностного напряжения;
5) редуктор – привод движка потенциометра;
6) индикаторное устройство – отсчёт показаний измеряемой температуры.
Содержание отчёта
1. Цель лабораторной работы.
2. Назначение, структурная схема термометра ИТ-2Т (рис.1.1).
3. Основные тактико-технические данные термометра ИТ-2Т.
4. Проверка погрешности измерителя температуры.
5. Заполнения таблицы измерения.
6. Выводы по лабораторной работе.
литература
1. Техническое описание измерителя температуры ИТ-2Т.
2. Инструкция по эксплуатации установки УПТ-1М и КП-5
3. Воробьёв В.Г. и др. Авиационные приборы, информационно-измерительные системы и комплексы: Учеб. для вузов; Под ред. В.Г.Воробьёва. – М.: Транспорт, 1992.
Лабораторная работа № 2
“Авиационные манометры”
Цель работы: Изучение принципа действия и проверка технических параметров авиационных манометров.
Общие сведения
Манометры, применяемые в авиации, служат для измерения давления топлива, масла, воздуха, кислорода и т.д. Принцип действия манометров основан на сравнении схемы измеряемого давления с силами упругости чувствительного элемента.
Тактико-технические данные
Для авиационных манометров МА:
– класс точности – 4 (по требованию заказчика манометр МА-25К может поставляться класса точности – 2,5);
– условное обозначение манометра, верхние пределы измерений, интервалы между оцифрованными отметками шкалы, цена деления шкалы, предел допускаемой основной погрешности показаний при t = 20±5ºС указан в табл. 2.1;
Таблица 2.1
| № п/п | Условное обозначение манометра | Верхний предел Измерений, кгс/см2 | Интервал между оцифрованы- ми отметками, кгс/см2 | Цена деления Шкалы, кгс/см2 | Предел до- пускаемой погрешности, кгс/см2 | Заменяемый прибор в том числе в тропическом исполнении |
| МА-4 | 1,0 | 0,2 | ± 0,16 | МВ-4 | ||
| МА-6К | 2,0 | 0,2 | ±0,24 | МК-6 | ||
| МА-10 | 2,0 | 0,5 | ±0,4 | МВ-10М | ||
| МА-10К | 2.0 | 0,5 | ±0,4 | МК-10 | ||
| МА-16К | 4,0 | 0,5 | ±0,64 | МК-18 | ||
| МА-25К | 5,0 | 1,0 | ±1,0 | - | ||
| МА-25КМ | 5,0 | 1,0 | ±1.0 | - | ||
| МА-40 | 2,0 | ±1,6 | МВ-30 | |||
| МА-60 | 2,0 | ±2,4 | МГ-60М | |||
| МА-60К | 2,0 | ±2,4 | МК-13М | |||
| МА-100 | 5,0 | ±4,0 | МВ-80М | |||
| МА-160 | 5,0 | ±6,4 | МГ-160М | |||
| МА-250М | ±10 | МВ-250М | ||||
| МА-250 | ±10 | МГ-250М | ||||
| МА-250К | ±10 | МК-12М | ||||
| МА-250КМ | ±10 | МК-12М | ||||
| МА-100В | 5,0 | ±4,0 | МВ-80М |
– манометр остаётся работоспособным в условиях воздействия вибрационных нагрузок в диапазоне частот от 20 до 80 Гц с ускорением до 2,5 g;
– манометры МА-25К, МА- 250 и МА-250К остаются работоспособными в условиях воздействия температуры окружающей среды от – 60ºС до +160ºС, а также допускается кратковременное (20 мин. в течение каждого часа работы) повышение температуры до 200ºС;
– манометры МА-4; МА-6; МА-6К; МА-10; МА-10К; МА-16К; МА-25КМ; МА-40; МА-60; МА-60К; МА-100; МА-100В; МА-160; МА-250КМ; МА-250М остаются работоспособными в условиях воздействия температуры окружающей среды от – 60ºС до + 80ºС;
– манометры по устойчивости к климатическим воздействиям соответствуют исполнению В категории 2 ГОСТ 15150 – 69.
– манометры остаются работоспособными в условиях воздействия относительной влажности до 100% при температуре 35ºС, морского тумана и плесневых грибов, инея и росы; – манометры остаются работоспособными после воздействия:
1) вибрационных нагрузок в диапазоне частот от 5 до 300 Гц с ускорением до 7 g;
2) ударных нагрузок с ускорением до 12 g, длительностью ударного импульса 20-50 мс и числом ударов 40÷80 в мин.;
3) линейных (центробежных) нагрузок с ускорением до 10 g;
4) транспортирования любым видом транспорта на любое расстояние с ускорением не более 15 g при длительности ударного импульса 5÷10 мс.
Содержание отчёта
1. Цель лабораторной работы.
2. Назначение, структурная схема проверяемого манометра.
3. Основные тактико-технические данные проверяемого манометра. Определение основной погрешности показаний манометра. Заполнить табл. 2.2.
литература
1. Манометры авиационные МА. Техническое описание и инструкция по эксплуатации.
2. Воробьёв В.Г. и др. Авиационные приборы, информационно-измерительные системы и комплексы: Учеб. для вузов; Под ред. В.Г.Воробьёва. – М.: Транспорт, 1992.
Лабораторная работа № 3
“Исследование авиационного тахометра и измерение скорости вращения индукционного двигателя стробоскопическим методом”
Цель работы:
1. Изучение конструкции и принципа действия тахометра ИТЭ-2.
2. Проверка и заключение о пригодности тахометра к дальнейшей эксплуатации.
3. Ознакомление со стробоскопическим методом измерения скорости вращения.
Общие сведения
Тахометры предназначены для измерения частоты вращения авиационных двигателей.
В качестве измерителей скоростей вращения авиадвигателей наибольшее применение нашли центробежные и магнитоиндукционные тахометры.
При этом центробежные тахометры используются в системах автоматического регулирования скорости вращения турбокомпрессоров авиадвигателей, а также в системах программного управления как сигнализаторы определённых значений скоростей вращения.
Магнитоиндукционные тахометры применяются для визуального контроля скорости вращения.
Магнитоиндукционные тахометры типа ТЭ5-2М, 2ТЭ4-1М и 2ТЭ5-1М, предназначенные для измерения частоты вращения вала турбины реактивных двигателей, выпускаются со шкалой, оцифрованной в числах оборотов в минуту. Первая цифра ˝2˝ в маркировке датчиков обозначает тахометр со сдвоенным измерителем.
Тахометры типа ИТЭ (ИТЭ-1, ИТЭ-2, ИТЭ-21 и др.) выпускаются со шкалой, проградуированной в процентах. Процентная шкала таких приборов упрощает чтение показаний и освобождает лётчика от запоминания конкретных значений скорости вращения. ИТЭ-1- однострелочный индукционный тахометр электрический, тахометры ИТЭ-2 – двухстрелочные. В тахометрах ИТЭ-1 к одному датчику можно подключить два указателя. Тахометр ИТЭ-2 имеет в корпусе указателя два измерителя. Он предназначен для измерения скоростей вращения двух авиадвигателей или валов двухвальных двигателей.
Тактико-технические данные тахометра ИТЭ-2
1. Питание от собственного датчика.
2. Температурный диапазон работы, º С:
– измерителя ИТЭ-2 от +50º до -60ºС;
– датчика ДТЭ-1 от +180º до -60ºС.
3. Передаточное число от вала двигателя к приводу датчика от 60 до 100.
4. Рабочий диапазон шкалы, %: 100% по шкале измерителя соответствует 2500 об/ мин вала датчика.
Состав тахометра ИТЭ-2
В состав индукционного тахометра электрического входит: указатель тахометра ИТЭ-2 и датчик тахометра ДТЭ-1.
Описание принципа действия авиационного тахометра
Принципиальная схема тахометра показана на рис.3.1. Тахометр состоит из датчика и указателя.
Рис. 3.1. Принципиальная схема тахометра
Датчик представляет собой трёхфазный генератор с возбуждением от постоянного магнита. Ротор датчика соединяется с приводным валом авиадвигателя при помощи муфты. Основным элементом указателя являются синхронный и гистерезисный двигатели (3,4,5) и измерительный узел (6, 7, 8).
При вращении постоянного магнита (1) датчика в статорной обмотке (2) генератора индуктируется переменный ток с частотой, пропорциональной угловой скорости вращения вала авиадвигателя. Эта частота определяет скорость вращения магнитного поля присоединённой к датчику статорной обмотки синхронного двигателя указателя.
С той же скоростью будет вращаться увлекаемый полем ротор двигателя, представляющий собой постоянные крестообразные магниты (5) и гистерезисные диски (3), закреплённые на общем валу. Постоянные магниты соединены с валом при помощи пружины и могут поворачиваться относительно вала на некоторый угол, что облегчает ввод ротора в синхронизм. Наличие гистерезисного двигателя в указателе связано с необходимостью обеспечить запуск синхронного двигателя и его устойчивую работу при любых ускорениях вращательного поля ротора.
Измерительный узел тахометра состоит из магнитной системы с двумя дисковыми платами, в которые впрессованы цилиндрические постоянные магниты (6), чувствительного элемента (ушка) (7), находящегося между торцами магнитов противодействующей пружины (8). Магнитная система укреплена на оси вала синхронного двигателя и вращается с синхронной скоростью. Диск (7) и стрелка (12) тахометра закреплены на оси (13), поворот которой ограничивается противодействующей пружиной(8).
При вращении магнитов (6) относительно диска (7), в последнем индуцируются вихревые токи i, величина которых пропорциональна скорости вращения магнитного узла, т.е. скорости вращения ω двигателя. В результате взаимодействия этих токов с магнитным потоком полюсов (6) возникает вращающий момент, приложенный к диску (7).
(1)
Повороту диска (7) препятствует момент пружины, величина которого пропорциональна углу αеё закручивания:
(2)
где 
– коэффициент жесткости пружины.
В установившемся режиме вращающийся и противодействующий моменты равны:
, или 
(3)
Отсюда видно, что угол отклонения стрелки прямо пропорционален скорости вращения авиадвигателя:
(4)
Для устранения колебаний стрелки в приборе предусмотрено демпфирующее устройство, которое представляет собой магнитный узел, аналогичный измерительному. Между торцами шести пар неподвижных магнитов (10) находятся алюминиевый диск (9)демпфера, закреплённый на оси измерительного узла, т.е. стрелки. При колебаниях стрелки в диске демпфера наводятся вихревые токи, вследствие чего энергия колебаний превращается в тепло.
Изменение температуры вызывает и соответствующее изменение величины магнитного сопротивления магнитопроводов и общего магнитного потока измерительного узла и, следовательно, показаний тахометра. Для уменьшения температурных погрешностей используется термолинейный шунт, который установлен на магнитах (6). Шунт выполнен из сплава, магнитное сопротивление которого с возрастанием температуры увеличивается в большей степени, чем сопротивление остального магнитопровода. В результате увеличения температуры меньшая часть магнитного потока будет замыкаться через шунт. При этом магнитная индукция в зазоре будет оставаться практически постоянной, несмотря на изменение общего магнитного потока. Следовательно, момент взаимодействия постоянных магнитов и вихревых токов, а значит, и показания тахометра практически остаются неизменными.
Погрешности прибора в рабочем диапазоне шкалы при нормальных условиях не превышают ± 0,5%.
Содержание отчёта
1. Цель лабораторной работы.
2. Назначение, состав, принцип действия тахометра.
3. Основные тактико-технические данные проверяемого тахометра.
4. Определение основной погрешности проверяемого тахометра.
5. Сделать выводы о проверке исследуемого тахометра.
6. Ответить на контрольные вопросы.
литература
1. Техническое описание тахометра ИТЭ-2.
2. Воробьёв В.Г. и др. Авиационные приборы, информационно-измерительные системы и комплексы: Учеб. для вузов; Под ред. В.Г.Воробьёва. – М.: Транспорт, 1992.
3.Рабочая программа дисциплины Авиационные приборы и информационно-измерительные системы для студентов V курса спец. 13.10.00 заочного обучения. – М., 2004.
Содержание
| Введение | |
| Общие методические указания | |
| Порядок выполнения лабораторных работ | |
| Правила техники безопасности | |
| Лабораторная работа № 1 “Проверка погрешности измерителя температуры ИТ-2Т” | |
| Лабораторная работа № 2 “Авиационные манометры” | |
| Лабораторная работа № 3 “Исследование авиационного тахометра и измерение скорости вращения индукционного двигателя стробоскопическим методом” |
МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТА РФ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО
ВОЗДУШНОГО ТРАНСПОРТА
МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
ГРАЖДАНСКОЙ АВИАЦИИ
¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾
Кафедра авиационного радиоэлектронного оборудования
Иркутского филиала МГТУ ГА
И.Г.Голованов