民航机载电子设备与系统(第1章)

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1.高速气流的全受阻温度和动力温度: 飞机以高速飞行时,就相当于飞机不动 而气流以同样的高速流过飞机,从而形成 高速气流。用感温元件感受气流温度时, 由于气流会与感温元件发生激烈的碰撞和 摩擦,产生大量的热,从而使感温元件所 感受的温度高于气流温度。
第二节 温度的测量
一、高速气流温度的测量
1.高速气流的全受阻温度和动力温度:
第二节 温度的测量
温度是表示物体冷热程度的物理量, 在飞机上了解发动机的工作状况,需 要测量喷气温度或气缸头温度;为了 了解发动机润滑情况,需要测量滑油 温度。此外还有大气温度、座舱温度、 防冰温度等。 这些温度信号回送到仪表指示、自动 控制系统和发动机自动调节装置等。
第二节 温度的测量
一、高速气流温度的测量
图1-2-2附面层
速度差
V=V
气流速 度变化 较大的 薄气层 称为附 面层。
附面层
气体具有粘 滞性,速度 为零。
百度文库
V=0 感温器
动力温度
气流因受阻而升高的温度称为 动力温度,它是全受阻温度与气体 静温之差。以上分析可知,全受阻 温 度 (Tt) 等 于 静 温 (TH) 与 动 力 温 度 (△T)之和,即
振动
航空燃气涡轮发动机是一个高速旋转机械,转子虽然经过 较严格的平衡,但工作是还有或大或小的振动现象,发动 机振动主要是发动机工作时收到各种激振力所致。比如转 子不平衡时的机械激振力。发动机振动时,会使轴承加速 磨损,零部件疲劳损伤,发动机寿命缩短,飞机结构强度 减弱,增大噪音等。因此,现代飞机上都装有测振仪表, 随时监视发动机的振动量,及时判断故障,预报早期损伤, 确定发动机的返修周期和使用寿命。
全受阻温度定义:
当高速气流流过感温元件时,必有一部分气流垂 直流向感温元件表面。这部分气流与感温元件相 撞,速度降为0。假设气流在流动过程中没有与 外界发生热量交换,只是将动能全部转化为热能, 使气流温度升高。 把气流速度降到0那点的温度称为全受阻温度,也
称总温。
气流 1
感温器
全受阻温度比气流的静温高,气流因受 阻而升高的温度称为动力温度,它等于 全受阻温度与气流的静温之差。
图1-1-4交流二线式压力表
线圈1 整流管
活 动 衔 铁 铁芯
线圈2
电源变压器
当流体压力较小时,间隙2<间隙1, L2>L1,UA<UC,指针指在较小 的位置 L1 流体压 力入口 电流 大
L2
电 流 小
间隙变小
当两间隙相等时,两线圈电感相等, A、C点电位相等,指针在中间
压力 增加 活动 衔铁 右移
测量参数
(1)燃油压力 (2)滑油压力 (3)喷气温度 (4)滑油温度 (5)涡轮轴和曲轴转速 (6)燃油油量 (7)燃油流量 (8)发动机振动量
压力
进气压力表 指示发动机进气管中的气体压力,是一种绝对压力
表。由进气压力探头、传压管和真空膜盒式压力表组成。
压力比表 测量喷气式发动机中喷气总压和进气总压的比值。根
影响动力温度的因素
1、马赫数M 2、静温 M=0.5,动力温度的影响几乎等于零

1 2 T M TH 5
M=1.5,动力温度为静温的45% M=2.3,动力温度达到静温的一倍以上。
结论:测量高速气流时绝对 不能忽略动力温度的影响。
全受阻温度公式:
1 2 Tt TH T TH (1 M ) 5
喷气温度表 测量喷气式发动机尾喷管中喷气的平均总温,用
以检查高温区的部件(如涡轮叶片等)所承受的热负荷和推算发动 机产生的推力或功率,从而了解发动机的工作状态。它是一种 热电偶式温度表。总热电势与平均温度成比例,故毫伏表经校 准后可直接指示平均温度。
油量
燃油油量表 测量飞机油箱中的总油量、
主油箱中的贮油量,还能发出剩余油量极 限告警信号。燃油油量是估计飞机可续航 时间、可续航距离和检查供油管路、保证 飞行安全的重要参数。
航空上常用的几种压力单位制
(4)巴:1平方厘米面积上作用1达因的 压力,以bar表示。 (5)帕斯卡 1平方米的面积上作用1牛顿力,以Pa 表示,国际单位制。
第一节 压力的测量
仪表分类: 按用途分为 滑油压力表、燃油压力表、氧气压力表、 冷气压力表及座舱压力表等; 按电源形式分为 直流式和交流式; 按原理分为 机械式压力表、电气式压力表、伺服式压 力表及数字式压力表等。
转速
转速表
用以测量发动机主轴(燃气涡轮发动机测涡轮 轴)或曲轴的转速(对于直升机还测量旋翼转速)。发动 机转速是检查发动机功率(或推力)和发动机各部件所承受 载荷的重要参数。飞机上广泛采用磁转速表,它由传感器 和指示器组成。传感器是一个小型三相同步发电机,由发 动机带动;指示器由同步电动机和测量组件构成。
气流
固定电阻 (一)直流二线式压力表 可变电阻
流体压力入口
膜片
电刷
线框
温度补偿电 阻
仪表的电路是一个电桥 R1,R2是固定桥臂 Rx,Ry是电桥的可变桥臂 R3+R4是温度补偿电阻
流过线框的电流取决于A、C两点间的电位
A、C两点间的电位取决于电刷在电阻上 的位置,取决于Rx、Ry的大小。

直流二线式压力表由于电刷和电阻之间 的摩擦磨损和接触不良,可能使指针摆 动,影响仪表正常工作。
流量
燃油流量表 单位时间的耗油量和总耗油量是保证飞行安全、
考核发动机经济效果和调整发动机工作状态的重要参数。常用 的流量表都由传感器和指示器两部分组成。飞机上使用的流量 表主要有两类:一类是涡轮流量表,用于测量单位时间消耗燃 油的体积;另一类是质量流量表,它能测量单位时间消耗燃油 的质量,精度较高而且不受温度等因素的影响。
第一节 压力的测量
二、电气式压力表
2.交流二线式压力表: 它由传感器和指示器两部分组成。传 感器主要有膜片和将位移转换为电感 的转换器,指示器与直流二线式压力 表相似,只是多了一对锗整流器。
(二)交流二线压力表
工作原理 利用膜片感受流体压力后的变形来改变 活动衔铁与固定铁心间的相对位置,以 期达到改变固定铁心上线圈的感抗,从 而改变指示器中两线圈的电流比,使指 针指示相应的压力。
压强的概念
P F/S
几个名词的定义
Pa Pg P0
Pa — 绝对压力 Pg — 相对压力 P0 — 当地大气压力
什么时候 是负压和 真空?
航空上常用的几种压力单位制
(1)工程大气压 在1平方厘米的面积上作用了1公斤的压力。 (2)毫米液柱 以液柱(汞或水)高度来表示压力的大小。
(3)磅力/英寸2 在1平方英寸的面积上作用1磅力的压力, 以psi表示。
2、拉瓦尔管
品质系数
气流
感温电阻丝
Ta NTt
1 1 rM 2 5 N 1 2 1 M 5
喉部的温度接近全受阻温度
大气温度
第一节 压力的测量
一、进气压力表
进气压力是指气体进入发动机气缸前在进气管处的压力。
进气压力越高,进入气缸的气体比重越大,充填量越大; 进气压力越小,充填量越小。 为了使进气压力较为直接反映充填量的变化,反映发动机的功率, 所以在测量进气压力时采用真空膜盒测量绝对压力。
第一节 压力的测量
一、进气压力表
第一节 压力的测量 第二节 温度的测量 第三节 转速的测量
第四节 油量的测量
第五节 振动的测量 第六节 流量的测量
第一节 压力的测量
定义:液体或气体介质垂直作用 在物体单位面积上的力称为压强, 工程技术上称之为压力。 通常情况下工程技术中研究超出 大气压力的压力,所以使用的仪 表也往往直接指示超出大气压力 的数值。。
间隙变大
当流体压力较大时,间隙2>间隙 1,L2<L1,UA>UC,指针指在较大 的位置 L1 流体压 力入口 电流 小
L2
电 流 大
第二节 测量推力的仪表
推力是发动机所产生的推动飞行器运动的力,是气流作用在发动 机内、外表面上各种力的合力。 推力表是了解涡轮喷气发动机功率的仪表。飞行员根据推力表的 指示调节油门,可以在不同飞行阶段保持发动机应有的推力。 目前,推力都是采用间接方法测量。由于推力与发动机进口压力 和涡轮出口压力有关,与风扇转速N1有关。因此测量推力的仪表 就有压力比表、压力差表和N1转速表。现代民航机大多使用压力 比表和N1转速表。
迎面 气流
真空
测量绝对压力
感受迎面气 流的压力
感受与高度 相关的静压
进气压力表测量活塞式发动机进气管中 的进气压力,它与转速表配合,可以反 映活塞式发动机的功率。 当发动机未工作时,进气压力表指示当 时场压;发动机工作时,指示进气压力 值。

二、电动压力表
电动压力表用来测量燃油压力、滑油压力、螺旋 桨扭矩和储压器压力。
1.膜盒式压力表: 它是以真空膜盒、开口膜盒为弹性敏感 元件的压力表。膜盒在被测压力的作用 下产生位移,经过放大传动机构带动指 针指出被测压力大进气小。 真空膜盒式压力表可以测量绝对压力, 开口膜盒式压力表可以测量相对压力(压差)
图1-1-1膜盒式压力表
真空膜盒,测 量绝对压力
开口膜盒,测 量相对压力
据这一压力比值和其他有关参数可以比较准确地估计喷气发动机 的推力(或功率)。它是一种伺服仪表,主要由压力探头、压力 比传感器、指示器等组成。(压力探头包括一个进气压力探头和 若干个喷气压力探头,喷气压力探头分布在尾喷管某一段的四周, 以收集喷气的平均总压)。进气压力探头和喷气压力探头感受的 压力由管路传送到压力比传感器,(中间环节)经过计算得到与 压力比有关的信号,传送给指示器显示压力比值。
温度
滑油温度表 润滑油对支撑轴承冷却相当于热交换,了解发动
机润滑情况测滑油温度。一般采用电阻式温度表。发动机滑油 进口前的滑油温度反映润滑系统的工作状况,而出口处的滑油 温度反映发动机的运转状况。一般是测量出口处的滑油温度。
汽缸头温度表 测量活塞式发动机汽缸头的温度,是一种热电
式温度表。为了改善感温元件与汽缸头表面间的热交换条件, 感温热电偶的热接点焊在紫铜环上,组成面接触式热电偶。这 种温度表采用直流毫伏计作为指示器,并按温度刻度。
(二)测量高速气流温度的感温元件
阻 滞 型
热电式感温棒 全温探头
利用气流 正面冲击 感受全温
热电偶 出气孔
音 速 型
拉瓦尔管: 利用气流 的内摩擦 感受全温。
进气孔 耐热钢管 气流
1、热电式感温棒
应用:测量发动机排气温度
热电偶 出气孔
实际温度
r阻滞 系数
进气孔 耐热钢管 气流
r 2 Ta TH (1 M ) 5
压力比表工作原理
压力比表又称为EPR表,由传感器和指示器两部分组成。 传感器由两个开口膜盒、差动电容变换器、同步发送器等组成。 指示器由同步接收器、指示机构、调定旋钮等组成。 发动机工作时,涡轮排气全压和压气机进气全压分别进入两个 开口膜盒,膜盒的位移使杠杆按压力比值P1/P2转动。杠杆又带 动差动电容器的动极板移动,使电桥的一个电容增加,一个电 容减小,其变化量和杠杆位移成比例,也就是和压力比成比例。 容抗变化产生输出信号,经放大后使电机工作。电机由定子输 出和压力比成比例的电压信号,这个信号传送到指示器的同步 接收器,带动指针,指示出压力比值。
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,它的大小等于发动机给气体的作用力,取决于压 气机进口的全压和涡轮出口的全压,以及飞行速度。 也就是说,推力是压力和飞行马赫数的函数,即 R=f(P1/P2,M) 当飞行马赫数不变时,发动机的推力只与压力比有关。 因此,这种仪表也别称为压力比表。
(一)直流二线式压力表 (二)交流二线式压力表
(三)交流感应式压力表
第一节 压力的测量
二、电气式压力表
1.直流二线式压力表: 它是由传感器和指示器两部分组成。 传感器的作用是将感受到的压力转换 为电信号输出;指示器是一个电流比 值表,将电信号指示。
气流小,膜片位移 小,D停在上边, Rx小,Ry大
r的物理意义:动能 转换为热能的程度。
什么是二次阻滞?
第二节 温度的测量
一、高速气流温度的测量
2.测量高速气流温度的感温元件 b.拉瓦尔管:
横截面沿轴向先收敛后扩散的管子,感受温度的电 阻丝绝缘地绕于管子的最小截面(喉部)处。气流 流过管子喉部时,形成附面层,与管壁进行能量交 换,其中最靠近管壁的层面速度几乎降为0,使管壁 温度升高,喉部的温度接近全受阻温度。 特点:气流速度=临界M数,喉部流速M=1 气流速度>临界M数,喉部流速稳定M=1
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