燃油指示和警告系統(tǒng)主講人：張洋《飛機(jī)結(jié)構(gòu)與系統(tǒng)》01.燃油油量指示系統(tǒng)02.低壓警告03.溫度指示目錄contents為飛行員和飛機(jī)維護(hù)人員提供每個(gè)油箱的燃油量指示，也可為飛機(jī)其他系統(tǒng)提供油箱內(nèi)燃油量信息。一、燃油油量指示系統(tǒng)根據(jù)燃油油量傳感器不同將分為機(jī)械（浮子）式指示系統(tǒng)、電容式指示系統(tǒng)、超聲波指示系統(tǒng)和油尺。一、燃油油量指示系統(tǒng)1、機(jī)械（浮子）式指示系統(tǒng)它會(huì)因浮子連桿的摩擦、卡滯、運(yùn)動(dòng)部件間的間隙和溫度波動(dòng)等原因造成指示不準(zhǔn)確，精度較低。如圖所示，由油箱中的浮子式傳感器和駕駛艙內(nèi)的油量指示器（油量表）組成。當(dāng)油箱內(nèi)燃油平面改變時(shí)，傳感器的浮子隨油面浮動(dòng)，感受油面高度的變化，從而把油量變化轉(zhuǎn)換成位移信號(hào)，再將位移信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)通過(guò)導(dǎo)線送到油量表，油量表便顯示出油箱內(nèi)燃油量。浮子感受油面的變化，因此顯示油量為容積油量。一、燃油油量指示系統(tǒng)2、電容式指示系統(tǒng)是航空界普遍認(rèn)可的燃油精確測(cè)量系統(tǒng)，在相對(duì)惡劣的燃油箱環(huán)境中具有良好的兼容性和可靠性，工作壽命長(zhǎng)。1電容式系統(tǒng)組成利用電容式傳感器將燃油面高度的變化轉(zhuǎn)換成電容器電容量的變化，是航空界普遍認(rèn)可的燃油精確測(cè)量系統(tǒng)，在相對(duì)惡劣的燃油箱環(huán)境中具有良好的兼容性和可靠性，工作壽命長(zhǎng)。一、燃油油量指示系統(tǒng)主要組成部件包括電容式傳感探頭、橋式電路、驅(qū)動(dòng)放大器和指示器。如圖所示電容式油量傳感器(a)傳感器外觀(b)傳感器原理電容式傳感器的基本原理是空氣與燃油在介電特性方面存在差異。電容式傳感器由兩個(gè)同心的電極管組成，垂直地安裝在油箱內(nèi)構(gòu)成電容器。當(dāng)燃油油位變化時(shí)，浸在燃油中的傳感器中空氣和燃油之比將隨之相應(yīng)變化，因此傳感器的電容值發(fā)生變化。傳感器的電容與再平衡電橋中的基準(zhǔn)電容器進(jìn)行比較，其不平衡信號(hào)由驅(qū)動(dòng)放大器放大后傳送到指示器。一、燃油油量指示系統(tǒng)2電容式傳感器電容式傳感器通常由名義直徑1.0in的薄壁金屬外管和名義直徑為0.5in的薄壁金屬內(nèi)管組成，兩個(gè)金屬管上端和下端開(kāi)口，便于空氣和燃油進(jìn)出其內(nèi)的空間（大約0.25in的環(huán)形空間）。如圖所示電容式油量傳感器(a)傳感器外觀(b)傳感器原理電容值由三個(gè)因素決定：電容器極板面積、極板之間的距離以及極板間填充材料的介電常數(shù)。一、燃油油量指示系統(tǒng)傳感器幾何尺寸確定后，極板間填充材料的介電常數(shù)由極板間的空氣和燃油比例決定。相對(duì)介電常數(shù)是指材料的介電常數(shù)與真空介電常數(shù)的比值。燃油量測(cè)量中所涉及材料的相對(duì)介電常數(shù)如下表：介質(zhì)材料相對(duì)介電常數(shù)備注真空1ευ

=8.85415×10-12C2/(N·m2)空氣1.00059標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下燃油蒸氣1.001~1.002航空煤油2.09JETA燃油水80.4冰2.85-5℃

燃油系統(tǒng)電容測(cè)量材料的相對(duì)介電常數(shù)(20℃條件)一、燃油油量指示系統(tǒng)電容式指示系統(tǒng)的精度比較高，原因是：1、因?yàn)殡娙菔街甘鞠到y(tǒng)的傳感器沒(méi)有活動(dòng)部件，消除了機(jī)械摩擦等影響；2、因?yàn)橐话汜娪枚鄠€(gè)傳感器進(jìn)行多點(diǎn)探測(cè)，消除了飛機(jī)姿態(tài)變化對(duì)燃油信號(hào)的影響，可得到油箱內(nèi)油面的精確信號(hào)。一、燃油油量指示系統(tǒng)3溫度修正補(bǔ)償航空燃油的相對(duì)介電常數(shù)會(huì)隨著溫度的升高而下降。為了消除溫度波動(dòng)引起的指示誤差，現(xiàn)代飛機(jī)油箱內(nèi)安裝了燃油溫度補(bǔ)償器進(jìn)行補(bǔ)償，燃油指示系統(tǒng)誤差可以減少到±2.75%，再引入密度測(cè)量系統(tǒng)后，誤差可以減少到±1%指示油量。如圖所示傳感器/補(bǔ)償器清洗原理一、燃油油量指示系統(tǒng)4傳感器的沖洗油箱內(nèi)的加油管有一根清洗油管被引到油量傳感器和溫度補(bǔ)償器處。每次加油時(shí)，加入的清潔燃油可對(duì)傳感器和補(bǔ)償器進(jìn)行自動(dòng)清洗。如圖所示傳感器/補(bǔ)償器清洗原理影響電容式指示系統(tǒng)精度的因素還有油箱中的水分和微生物滋生等因素。為消除此類故障，一、燃油油量指示系統(tǒng)3、超聲波式指示系統(tǒng)與電容式指示系統(tǒng)的根本區(qū)別在于油量傳感器不同。超聲波油量表的工作原理基于超聲波可在不同密度介質(zhì)的分界面上產(chǎn)生反射的特性。超聲波指示系統(tǒng)的測(cè)量元件由聲速計(jì)和傳感器組成。如圖所示聲速計(jì)和傳感器的工作原理聲速計(jì)傳感器燃油油面燃油油面

往返信號(hào)目標(biāo)體目標(biāo)體往返信號(hào)穩(wěn)定筒收發(fā)器油箱

下表面已知距離D燃油油面高度H一、燃油油量指示系統(tǒng)聲速計(jì)由穩(wěn)定筒、超聲波收發(fā)器以及安裝在穩(wěn)定筒中部的超聲波目標(biāo)體構(gòu)成。超聲波收發(fā)器向上發(fā)出超聲波束，遇到目標(biāo)體返回，被收發(fā)器接收。由于目標(biāo)體安裝的距離是固定的，因此可以測(cè)出當(dāng)前情況下燃油內(nèi)的聲速。超聲波傳感器內(nèi)沒(méi)有目標(biāo)體，超聲波收發(fā)器發(fā)出的信號(hào)遇到燃油與空氣的交界面會(huì)返回，由超聲波收發(fā)器所接收。穩(wěn)定筒的作用是減少燃油晃動(dòng)和油面波紋的影響。從發(fā)射脈沖到接收脈沖所經(jīng)過(guò)的時(shí)間與油面高度成正比，這個(gè)比值由接收器—計(jì)算機(jī)儲(chǔ)存起來(lái)，然后再根據(jù)發(fā)送和接收脈沖之間所測(cè)到的間隔時(shí)間和油箱幾何形狀，計(jì)算出油箱中的燃油容積。一、燃油油量指示系統(tǒng)超聲波指示系統(tǒng)的指示精度受燃油晃動(dòng)、內(nèi)部游離水折射、氣泡（飛機(jī)爬升時(shí)燃油溶解的空氣析出）和飛機(jī)姿態(tài)的影響較大。當(dāng)飛機(jī)姿態(tài)改變時(shí)，燃油油面與穩(wěn)定筒之間出現(xiàn)一定夾角，超聲波在油面的反射波不會(huì)垂直反射到底部收發(fā)器，而是在穩(wěn)定筒內(nèi)壁中成Z形折射，延長(zhǎng)了信號(hào)傳輸時(shí)間，造成指示誤差。一、燃油油量指示系統(tǒng)4、油尺為地面維護(hù)人員確定飛機(jī)每一個(gè)油箱內(nèi)的燃油量提供了可能。油尺構(gòu)造簡(jiǎn)單，使用方便，主要有三種類型：磁性浮子油尺、滴油管式油尺和光線式油尺。其中前兩種在飛機(jī)上得到了廣泛應(yīng)用。一、燃油油量指示系統(tǒng)2滴油管式油尺（漏油尺）當(dāng)空心滴油管頂端落到燃油平面時(shí)，燃油就會(huì)進(jìn)入滴油管頂部開(kāi)口，即可讀出油箱內(nèi)油量。如圖所示二、低壓警告在駕駛艙燃油控制面板設(shè)有燃油增壓泵的低壓指示燈，其作用是當(dāng)燃油增壓泵輸出壓力低于特定值時(shí)，向機(jī)組發(fā)出警告。737NG燃油控制面板二、低壓警告如圖所示：當(dāng)打開(kāi)增壓泵控制電門時(shí)，接通了油泵低壓指示燈電路和增壓泵繼電器電路。此時(shí)低壓指示燈點(diǎn)亮。增壓泵繼電器通電后，將三相交流電輸送到增壓泵電動(dòng)機(jī)，增壓泵開(kāi)始工作。增壓泵出口管路的低壓電門感受油泵出口壓力。燃油壓力指示系統(tǒng)二、低壓警告如圖所示：燃油壓力指示系統(tǒng)當(dāng)燃油壓力高于調(diào)定值時(shí)，低壓電門將低壓指示燈電路斷開(kāi)。若油泵出現(xiàn)故障或油箱內(nèi)油液快用光時(shí)，油泵輸出壓力降低，低壓電門會(huì)在壓力低于調(diào)定值時(shí)接通電路，點(diǎn)亮增壓泵低壓指示燈。此時(shí)飛行員應(yīng)將增壓泵控制電門關(guān)閉，低壓指示燈自動(dòng)熄滅。三、溫度指示現(xiàn)代民航飛機(jī)巡航高度很高，飛機(jī)燃油會(huì)被冷卻到極低的溫度，長(zhǎng)時(shí)間巡航后橡膠油箱內(nèi)的燃油可能冷卻到-30℃，金屬油箱內(nèi)的燃油則可能冷卻到-45℃。因此，必須在燃油系統(tǒng)中設(shè)置溫度指示裝置，便于飛行機(jī)組監(jiān)控燃油溫度。二、低壓警告低溫會(huì)導(dǎo)致燃油特性下降，主要表現(xiàn)在以下兩個(gè)方面。燃油析岀冰晶和石蠟。會(huì)堵塞管路和油濾，直接破壞發(fā)動(dòng)機(jī)供油。1燃油低溫會(huì)導(dǎo)致油液黏度增大，流動(dòng)阻力增大，造成發(fā)動(dòng)機(jī)供油實(shí)際進(jìn)口壓力降低，而油泵所需的功率就要增大。1三、電容式指示系統(tǒng)為了控制燃油低溫的影響，可在系統(tǒng)中安裝燃油加熱器。燃油加熱器通常為燃油-空氣熱交換器或燃油-滑油熱交換器，工作原理如圖所示。燃油-滑油熱交換器燃油滑油