Tipi di motore. Diversi tipi di aerei utilizzano diversi tipi di motori. Ad esempio, gli aerei leggeri e medi sono dotati di motori a combustione interna a benzina, che si differenziano per il metodo di raffreddamento (aria o acqua) e per il metodo di carburazione (con carburatore a galleggiante o senza galleggiante); Gli aerei pesanti a lungo raggio utilizzano motori che funzionano con carburante pesante, motori diesel, che forniscono un maggiore risparmio di carburante sui voli a lunga percorrenza.
Per ciascuno di questi motori esiste una serie di strumenti che forniscono il controllo razionale di questo motore e il controllo del suo funzionamento (Fig. 11).
Dato che l'arresto del motore in aria provoca un atterraggio forzato dell'aeromobile, il ruolo più importante è svolto dagli strumenti che monitorano il funzionamento del motore nel suo complesso e mostrano lo stato operativo delle sue singole unità. Utilizzando questi dispositivi, il pilota ha anche l'opportunità di regolare correttamente la modalità operativa del motore per mantenerne la forza e prolungarne la durata.
Inoltre, i dispositivi consentono il pieno utilizzo della potenza del motore per raggiungere la massima velocità di volo e manovrabilità nel combattimento aereo. Infine, con l'aiuto degli strumenti, è possibile impostare la modalità di funzionamento del motore più economica, che consente di risparmiare carburante durante il volo.
Attualmente, a causa della proliferazione dei motori a reazione, si è aperto un nuovo campo di lavoro per i progettisti di strumenti aeronautici. Costruiti su principi completamente diversi rispetto ai motori a combustione interna, i motori a reazione richiedono l'uso di nuovi progetti di strumenti aeronautici.
Motore a benzina. Il funzionamento di questo motore si basa sullo sfruttamento dell'energia termica rilasciata dalla benzina durante la combustione nel cilindro del motore. L'energia della benzina bruciata viene convertita in lavoro meccanico nell'aria, creando una forza di trazione che garantisce l'avanzamento dell'aereo.
Per il normale funzionamento del motore durante l'intero volo è necessario un flusso ininterrotto di carburante al motore. Il carburante viene fornito ai cilindri del motore da un gruppo di unità integrate nel sistema di potenza del motore. L'approvvigionamento di carburante avviene in serbatoi di gas, solitamente posizionati all'interno degli aerei (ali degli aerei).
Indicatore di benzina indica la quantità di carburante presente nei serbatoi; Le letture di questo dispositivo sono particolarmente importanti per un pilota su un lungo volo.
L'ossigeno è necessario per la combustione della benzina nei cilindri del motore. Pertanto, la benzina deve entrare nei cilindri non in forma liquida, ma allo stato atomizzato insieme all'aria, sotto forma di una cosiddetta miscela combustibile. La miscela combustibile viene preparata nel carburatore. Un flusso costante di benzina al carburatore è assicurato da una pompa di benzina, che pompa continuamente la benzina dai serbatoi al carburatore ad una certa pressione costante, mantenuta da una valvola riduttrice di pressione. Per i motori a benzina con carburatori a galleggiante, questa pressione dovrebbe essere compresa tra 0,2 e 0,35 atm e, se è presente un carburatore senza galleggiante, 0,5-1 atm. Con una pressione ridotta, il flusso di carburante nel carburatore sarà insufficiente, causando interruzioni nel funzionamento del motore.
Fico. 11. Dispositivi che controllano il funzionamento di un motore aeronautico.
Il manometro della benzina misura la pressione alla quale la benzina entra nel carburatore. Le letture del contatore della benzina e del manometro della benzina caratterizzano le condizioni del sistema di alimentazione della benzina del motore e la fornitura ininterrotta di carburante.
La composizione della miscela combustibile preparata nel carburatore (ovvero il rapporto tra contenuto di benzina e aria) può essere diversa. Per determinare la composizione della miscela viene utilizzato un analizzatore di gas, che indica il cosiddetto coefficiente di eccesso d'aria α. Piccolo coefficiente α. indica che la quantità di aria nella miscela non è sufficiente per la completa combustione della benzina; tale miscela è detta “ricca”. Un coefficiente α elevato indica un eccesso di aria, in questo caso la miscela si dice “magra”. Ciascuna modalità operativa del motore richiede la propria composizione della miscela.
Durante lo spostamento, le parti del motore superano la resistenza di attrito, che comporta l'usura delle parti e la perdita di potenza del motore. Il sistema di lubrificazione del motore garantisce una fornitura costante di olio a tutte le parti soggette a sfregamento per ridurre l'attrito e l'usura dei materiali. Per garantire una lubrificazione sufficiente e ininterrotta, l'olio viene fornito sotto la pressione creata da una pompa dell'olio. Nei moderni motori aeronautici, questa pressione viene mantenuta costante entro 5-8 atm utilizzando una valvola riduttrice di pressione. La pressione nel sistema di lubrificazione è indicata dal manometro dell'olio.
Il normale funzionamento del motore dipende in gran parte anche dalla temperatura dell'olio lubrificante. A basse temperature (sotto i 10-20° C), la viscosità dell'olio aumenta notevolmente, la sua portata attraverso le tubazioni diminuisce ed è particolarmente difficile fornire olio attraverso canali di piccola sezione trasversale per lubrificare i cuscinetti del motore.
Anche una temperatura dell'olio troppo elevata ha un effetto negativo sulle prestazioni del motore. Alle alte temperature la viscosità dell'olio diminuisce, diventa fluido e viene poco trattenuto negli interstizi tra le parti di sfregamento; a temperature eccessivamente elevate l'olio brucia ed i prodotti della sua combustione intasano le superfici di sfregamento. Pertanto, è necessario mantenere la temperatura dell'olio lubrificante entro determinati limiti, ad esempio all'ingresso del motore 55-70 ° C, all'uscita del motore 90-110 ° C. Gli aumenti a breve termine della temperatura dell'olio sono accettabili entro certi limiti.
Viene misurata la temperatura dell'olio termometro dell'olio. La modifica della temperatura dell'olio in volo si ottiene in due modi: modificando la velocità del motore o modificando le condizioni di raffreddamento del radiatore dell'olio. Ad esempio, quando la temperatura dell'olio è troppo elevata, riducono la velocità del motore o aprono le serrande del radiatore dell'olio, aumentando così il flusso d'aria e, di conseguenza, il raffreddamento.
Quando la miscela combustibile brucia, viene rilasciata una grande quantità di calore e i cilindri del motore diventano molto caldi. A temperature eccessivamente elevate i cilindri iniziano a deformarsi, provocando il grippaggio dei pistoni del motore. Per mantenere la temperatura dei cilindri e dei pistoni entro limiti accettabili è necessario utilizzare il raffreddamento artificiale. A seconda del metodo di rimozione del calore, i motori degli aerei sono suddivisi in motori raffreddati ad aria e raffreddati a liquido.
Con il raffreddamento ad aria, i cilindri vengono soffiati da un flusso d'aria. La temperatura dei cilindri di questi motori viene monitorata misurando la temperatura delle testate con appositi termometri. Il limite di riscaldamento consentito per le testate dei motori è 240-250° C.
Quando il motore è raffreddato a liquido, il calore in eccesso viene rimosso dall'acqua o da un liquido speciale che lava continuamente le pareti esterne dei cilindri e cede il calore all'aria contenuta nel radiatore. Nei motori raffreddati a liquido, il riscaldamento dei cilindri viene valutato indirettamente, in base alla temperatura del liquido che esce dalle camicie dei cilindri. Questa temperatura ha anche un limite consentito, che varia da motore a motore, a seconda della struttura del sistema di raffreddamento e delle proprietà del liquido di raffreddamento.
Con il raffreddamento ad acqua, la temperatura dell'acqua consentita all'uscita è di circa 85-90 ° C. Per aumentare questo limite vengono utilizzati liquidi speciali con punto di ebollizione superiore a 100 ° C, nonché sistemi di raffreddamento funzionanti a pressione elevata. In questi casi, il limite superiore della temperatura del liquido può essere aumentato a 110-120 °C. Viene misurata la temperatura del liquido in uscita dalle camicie del cilindro termometro dell'acqua.
Non solo il surriscaldamento è pericoloso per il motore, ma anche un raffreddamento eccessivo dei cilindri, poiché ciò riduce la velocità di combustione della miscela combustibile. Il motore perde la risposta dell'acceleratore, cioè la velocità di transizione ad un'altra modalità operativa. La perdita di risposta dell'acceleratore è particolarmente pericolosa durante l'atterraggio, quando in alcuni casi è necessario aumentare rapidamente la velocità dell'elica per non perdere velocità.
La temperatura minima consentita delle testate per i motori raffreddati ad aria è di circa 120 ° C. La temperatura minima del liquido di raffreddamento all'uscita del motore, così come la temperatura dell'olio lubrificante, devono essere regolate rigorosamente entro i limiti specificati.
In volo, la temperatura viene controllata modificando la modalità operativa del motore o aprendo le persiane del radiatore, modificando così le condizioni di raffreddamento. Alcuni motori sono dotati di macchine automatiche che mantengono una determinata temperatura dei cilindri o del fluido modificando le condizioni di raffreddamento. Tuttavia, l'uso di macchine automatiche non esclude l'uso di termometri per monitorare la funzionalità delle macchine automatiche.
La spinta dell'elica, che spinge l'aereo in aria, dipende dal numero di giri al minuto dell'elica, e quindi dal numero di giri al minuto dell'albero motore. Viene visualizzata la velocità di rotazione dell'albero motore tachimetro. La maggior parte dei motori sono dotati di un dispositivo automatico che mantiene costante il numero di giri dell'elica modificando l'angolo delle pale (passo dell'elica). In questo caso, il contagiri mostra quanto bene funziona la macchina dell'elica. Durante il decollo, per utilizzare al meglio la potenza del motore, il controllo dell'elica viene solitamente modificato per aumentare la velocità.
Per la combustione completa della benzina è necessaria una certa quantità di ossigeno. L'ossigeno è contenuto nell'aria aspirata dal motore. Ma ad alta quota l'aria è molto rarefatta e quando viene aspirata nei cilindri non c'è abbastanza ossigeno per bruciare il carburante. Per questo motivo, la potenza del motore diminuisce in quota. È necessario dotare i motori ad alta quota di un compressore che comprime l'aria e la fornisce alla pressione richiesta ai cilindri.
Questa pressione è chiamata pressione di sovralimentazione e viene misurata manometro e vacuometro. Numerosi motori sono dotati di un dispositivo automatico che mantiene costante la pressione di sovralimentazione nella linea di aspirazione di un motore aeronautico. Durante il decollo, la pressione di sovralimentazione aumenta di 100-200 mm Hg. Art., necessario per aumentare la potenza sviluppata dal motore.
Per mantenere la risposta del motore richiesta, la benzina nel carburatore deve evaporare ad una velocità sufficiente. La velocità di evaporazione dipende dalla temperatura del carburatore, che viene misurata con un termometro per carburatore.
Motore a carburante pesante. Recentemente, i motori diesel hanno iniziato ad essere utilizzati sugli aeroplani: motori alimentati da combustibili pesanti (cherosene, petrolio, gasolio). Il vantaggio principale di un motore diesel rispetto a un motore a benzina è il minor consumo di carburante.
Il sistema di alimentazione diesel è simile al sistema di alimentazione di un motore a benzina, dotato di un carburatore senza galleggiante con iniezione diretta di carburante. Il carburante scorre dal serbatoio alla pompa del carburante, da dove viene fornito alla pompa del carburante sotto una pressione di 2-4 atm. La pompa pompa il carburante ad una pressione di 500-1000 atm negli iniettori, che iniettano il carburante nei cilindri del motore. Il carburante non viene acceso da una candela elettrica, come nei motori a benzina, ma si accende riscaldando l'aria. L'aria viene riscaldata alla temperatura richiesta grazie al suo elevato grado di compressione nei cilindri del motore.
La quantità di carburante nei serbatoi viene misurata da un indicatore del carburante, proprio come in un motore a benzina. Per misurare la pressione alla quale il carburante viene fornito dalla pompa alla pompa del carburante, viene utilizzato un manometro del carburante, simile nel design a un manometro della benzina, ma diverso nel campo di misurazione. I manometri del carburante utilizzati sui motori diesel hanno un intervallo di misurazione fino a 6 atm e un manometro per un motore a benzina con carburatore a galleggiante - fino a 1 atm; su un motore a benzina con iniezione diretta viene utilizzato un manometro con un intervallo di misurazione di 1,5-3 atm.
Uno strumento che misura il consumo istantaneo di carburante, il cosiddetto flussometro del carburante.
Il controllo del motore diesel si basa su un principio diverso rispetto al controllo del motore a benzina. In un motore a carburatore, la potenza viene variata modificando la quantità di miscela combustibile fornita ai cilindri. Per fare ciò aprire la valvola a farfalla collegata alla manopola di comando (settore farfalla). La modifica della potenza del diesel si ottiene modificando la quantità di carburante fornita attraverso uno speciale dispositivo di bypass nella pompa del carburante. Il rack di controllo della pompa è collegato alla maniglia del settore carburante situata nella cabina di pilotaggio.
In un motore diesel, il carburante fornito deve essere dosato accuratamente e pertanto è necessaria una misurazione accurata del consumo istantaneo di carburante. Naturalmente un motore diesel non necessita di un analizzatore di gas e di un termometro del carburatore. I sistemi di lubrificazione e raffreddamento di un motore diesel corrispondono a circuiti simili di un motore a benzina. Pertanto, nei motori diesel vengono utilizzati gli stessi strumenti di controllo e misurazione: manometro dell'olio, termometri dell'acqua e dell'olio, termometro della testata.
I motori diesel utilizzano anche un sistema di sovralimentazione per mantenere la loro potenza a un livello elevato. A causa dell'assenza di detonazione del carburante, un motore diesel consente una pressione di sovralimentazione maggiore rispetto a un motore a benzina. I manometri e i vacuometri utilizzati nei motori diesel hanno un limite di misurazione corrispondentemente più elevato.
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STRUMENTI PER L'AVIAZIONE, strumentazione che aiuta il pilota a pilotare l'aereo. A seconda del loro scopo, gli strumenti di bordo dell'aeromobile si dividono in dispositivi di volo e di navigazione, dispositivi di monitoraggio del funzionamento dei motori dell'aeromobile e dispositivi di segnalazione. I sistemi di navigazione e le macchine automatiche liberano il pilota dalla necessità di monitorare costantemente le letture degli strumenti. Il gruppo degli strumenti di volo e navigazione comprende indicatori di velocità, altimetri, variometri, indicatori di assetto, bussole e indicatori di posizione dell'aeromobile. Gli strumenti che monitorano il funzionamento dei motori aeronautici includono tachimetri, manometri, termometri, indicatori di carburante, ecc.
Nei moderni strumenti di bordo, sempre più informazioni vengono visualizzate su un indicatore comune. Un indicatore combinato (multifunzionale) consente al pilota di coprire a colpo d'occhio tutti gli indicatori combinati al suo interno. I progressi nell'elettronica e nella tecnologia informatica hanno consentito una maggiore integrazione nella progettazione del pannello strumenti della cabina di pilotaggio e nell'avionica. I sistemi di controllo del volo digitale completamente integrati e i display CRT offrono al pilota una migliore comprensione dell'assetto e della posizione dell'aereo rispetto a quanto possibile in precedenza.
Un nuovo tipo di display combinato - la proiezione - dà al pilota la possibilità di proiettare le letture strumentali sul parabrezza dell'aereo, combinandole così con il panorama esterno. Questo sistema di visualizzazione viene utilizzato non solo sugli aerei militari, ma anche su alcuni aerei civili.
STRUMENTI DI VOLO E NAVIGAZIONE
La combinazione di strumenti di volo e di navigazione fornisce una descrizione delle condizioni dell'aeromobile e delle influenze necessarie sugli elementi di controllo. Tali strumenti includono indicatori di altitudine, posizione orizzontale, velocità relativa, velocità verticale e altimetro. Per una maggiore facilità d'uso, i dispositivi sono raggruppati a forma di T. Di seguito discuteremo brevemente ciascuno dei principali dispositivi.
Indicatore di atteggiamento.
L'indicatore di assetto è un dispositivo giroscopico che fornisce al pilota un'immagine del mondo esterno come sistema di coordinate di riferimento. L'indicatore di assetto ha una linea dell'orizzonte artificiale. Il simbolo dell'aereo cambia posizione rispetto a questa linea a seconda di come l'aereo stesso cambia posizione rispetto all'orizzonte reale. Nell'indicatore di assetto di comando, un indicatore di assetto convenzionale è combinato con uno strumento di controllo di volo. L'indicatore dell'assetto di comando mostra la posizione spaziale dell'aereo, gli angoli di beccheggio e rollio, la velocità al suolo, la deviazione della velocità (vero rispetto alla velocità dell'aria "di riferimento", che è impostata manualmente o calcolata dal computer di controllo del volo) e fornisce alcune informazioni di navigazione. Negli aerei moderni, l'indicatore di assetto di comando fa parte del sistema strumentale di navigazione di volo, che consiste di due coppie di tubi a raggi catodici colorati: due CRT per ciascun pilota. Un CRT è un indicatore di assetto di comando e l'altro è un dispositivo di pianificazione della navigazione ( vedere sotto). Gli schermi CRT mostrano informazioni sulla posizione spaziale e sulla posizione dell'aereo in tutte le fasi del volo.
Dispositivo di navigazione pianificato.
Il dispositivo di navigazione pianificato (PND) mostra la rotta, la deviazione dalla rotta indicata, il rilevamento della stazione di radionavigazione e la distanza da questa stazione. Il PNP è un indicatore combinato che combina le funzioni di quattro indicatori: indicatore di rotta, indicatore radiomagnetico, indicatori di rilevamento e distanza. Un POP elettronico con indicatore cartografico integrato fornisce un'immagine cartografica a colori che indica la posizione reale dell'aereo rispetto agli aeroporti e agli aiuti alla radionavigazione terrestri. Le visualizzazioni della direzione di volo, i calcoli delle virate e le traiettorie di volo desiderate forniscono la possibilità di giudicare la relazione tra la posizione reale dell'aereo e la posizione desiderata. Ciò consente al pilota di regolare rapidamente e con precisione la traiettoria di volo. Il pilota può anche visualizzare le condizioni meteorologiche prevalenti sulla mappa.
Indicatore di velocità.
Quando un aereo si muove nell'atmosfera, il flusso d'aria in arrivo crea una pressione ad alta velocità in un tubo di Pitot montato sulla fusoliera o sull'ala. La velocità relativa viene misurata confrontando la pressione dinamica (dinamica) con la pressione statica. Sotto l'influenza della differenza tra pressione dinamica e statica, si piega una membrana elastica, alla quale è collegata una freccia, che indica su una scala la velocità dell'aria in chilometri orari. L'indicatore della velocità mostra anche la velocità evolutiva, il numero di Mach e la velocità operativa massima. Un indicatore di velocità di riserva si trova sul pannello centrale.
Variometro.
Un variometro è necessario per mantenere una velocità costante di salita o discesa. Come un altimetro, un variometro è essenzialmente un barometro. Indica la velocità di variazione dell'altitudine misurando la pressione statica. Sono disponibili anche variometri elettronici. La velocità verticale è indicata in metri al minuto.
Altimetro.
L'altimetro determina l'altitudine sul livello del mare in base al rapporto tra pressione atmosferica e altitudine. Questo è, in sostanza, un barometro, calibrato non in unità di pressione, ma in metri. I dati dell'altimetro possono essere rappresentati in vari modi: utilizzando frecce, combinazioni di contatori, tamburi e frecce o tramite dispositivi elettronici che ricevono segnali dai sensori di pressione dell'aria. Vedi anche BAROMETRO.
SISTEMI DI NAVIGAZIONE E AUTOMATICI
Gli aeroplani sono dotati di varie macchine e sistemi di navigazione che aiutano il pilota a dirigere l'aereo lungo un determinato percorso ed eseguire manovre pre-atterraggio. Alcuni di questi sistemi sono completamente autonomi; altri richiedono la comunicazione radio con gli aiuti alla navigazione terrestre.
Sistemi di navigazione elettronica.
Esistono diversi sistemi elettronici di navigazione aerea. I radiofari omnidirezionali sono trasmettitori radio a terra con una portata fino a 150 km. In genere definiscono le vie aeree, forniscono indicazioni per l'avvicinamento e fungono da punti di riferimento per gli approcci strumentali. La direzione verso il faro omnidirezionale è determinata da un cercatore di direzione automatico a bordo, il cui risultato viene visualizzato da una freccia indicatore di rilevamento.
I principali mezzi internazionali di radionavigazione sono i radiofari azimutali omnidirezionali VOR; la loro portata raggiunge i 250 km. Tali radiofari vengono utilizzati per determinare la rotta aerea e per le manovre pre-atterraggio. Le informazioni VOR vengono visualizzate sul PNP e sugli indicatori a freccia rotante.
L'apparecchiatura di telemetria (DME) determina la portata della linea di vista entro circa 370 km da un radiofaro terrestre. Le informazioni sono presentate in formato digitale.
Per funzionare insieme ai beacon VOR, invece del transponder DME, viene solitamente installata l'attrezzatura di terra del sistema TACAN. Il sistema VORTAC composito offre la possibilità di determinare l'azimut utilizzando il faro omnidirezionale VOR e la portata utilizzando il canale di rilevamento TACAN.
Un sistema di atterraggio strumentale è un sistema di segnalazione che fornisce una guida precisa a un aeromobile durante l'avvicinamento finale alla pista. I radiofari di localizzazione per l'atterraggio (portata di circa 2 km) guidano l'aereo fino alla linea centrale della pista di atterraggio; I segnalatori di planata producono un raggio radio diretto con un angolo di circa 3° rispetto alla pista di atterraggio. La rotta di atterraggio e l'angolo del percorso di planata sono presentati sull'indicatore di assetto di comando e sul POP. Gli indici situati sul lato e sul fondo dell'indicatore dell'assetto di comando mostrano le deviazioni dall'angolo del percorso di planata e dalla linea centrale della pista di atterraggio. Il sistema di controllo di volo presenta le informazioni del sistema di atterraggio strumentale tramite un mirino sull'indicatore di assetto di comando.
Omega e Laurent sono sistemi di radionavigazione che, utilizzando una rete di radiofari terrestri, forniscono un'area operativa globale. Entrambi i sistemi consentono di volare lungo qualsiasi percorso scelto dal pilota. "Loran" viene utilizzato anche durante l'atterraggio senza l'uso di attrezzature di avvicinamento di precisione. L'indicatore di assetto del comando, il POP e altri strumenti mostrano la posizione dell'aereo, la rotta e la velocità al suolo, nonché la rotta, la distanza e l'orario di arrivo stimato per i waypoint selezionati.
Sistemi inerziali.
Sistema di elaborazione e visualizzazione dei dati di volo (FMS).
Il sistema FMS fornisce una visione continua della traiettoria di volo. Calcola velocità, altitudini, punti di salita e discesa che sono più efficienti in termini di consumo di carburante. In questo caso il sistema utilizza i piani di volo memorizzati nella sua memoria, ma permette anche al pilota di modificarli e di inserirne di nuovi attraverso il display del computer (FMC/CDU). Il sistema FMS genera e visualizza dati di volo, navigazione e operativi; impartisce inoltre comandi all'autopilota e al direttore di volo. Inoltre, fornisce una navigazione automatica continua dal momento del decollo al momento dell'atterraggio. I dati FMS vengono presentati sul pannello di controllo, sull'indicatore di assetto del comando e sul display del computer FMC/CDU.
DISPOSITIVI DI CONTROLLO DEL FUNZIONAMENTO DEL MOTORE DELL'AEROMOBILE
Gli indicatori delle prestazioni del motore dell'aereo sono raggruppati al centro del pannello strumenti. Con il loro aiuto, il pilota controlla il funzionamento dei motori e inoltre (nella modalità di controllo di volo manuale) ne modifica i parametri operativi.
Sono necessari numerosi indicatori e controlli per monitorare e controllare i sistemi idraulici, elettrici, di carburante e di manutenzione. Indicatori e controlli, situati sul pannello dell'ingegnere di volo o sul pannello incernierato, sono spesso posizionati su un diagramma sinottico corrispondente alla posizione degli attuatori. Gli indicatori mnemonici mostrano la posizione del carrello di atterraggio, dei flap e delle lamelle. Può essere indicata anche la posizione degli alettoni, degli stabilizzatori e degli spoiler.
DISPOSITIVI DI ALLARME
In caso di malfunzionamenti nel funzionamento di motori o sistemi, o di configurazione o modalità operativa errata dell'aeromobile, vengono generati messaggi di avviso, notifica o avviso per l'equipaggio. A tale scopo sono previsti mezzi di segnalazione visiva, acustica e tattile. I moderni sistemi di bordo possono ridurre il numero di fastidiosi allarmi. La priorità di quest'ultimo è determinata dal grado di urgenza. I display elettronici visualizzano i messaggi di testo nell'ordine e nell'enfasi adeguati alla loro importanza. I messaggi di avviso richiedono un'azione correttiva immediata. Notifica: richiede solo una conoscenza immediata e azioni correttive successivamente. I messaggi di avviso contengono informazioni importanti per l'equipaggio. I messaggi di avviso e notifica vengono generalmente realizzati sia in forma visiva che audio.
I sistemi di allarme di avvertimento avvertono l'equipaggio delle violazioni delle normali condizioni operative dell'aeromobile. Ad esempio, il sistema di avviso di stallo avverte l'equipaggio di tale minaccia mediante vibrazione di entrambe le colonne di controllo. Il sistema di avviso di prossimità al suolo fornisce messaggi di avviso vocali. Il sistema di allarme wind shear fornisce un segnale visivo e un messaggio vocale quando la rotta di un aereo incontra un cambiamento nella velocità o nella direzione del vento che potrebbe causare un'improvvisa diminuzione della velocità. Inoltre, sull'indicatore di assetto di comando viene visualizzata una scala di inclinazione, che consente al pilota di determinare rapidamente l'angolo di salita ottimale per ripristinare la traiettoria.
TENDENZE CHIAVE
La “Modalità S”, il collegamento dati proposto per il controllo del traffico aereo, consente ai controllori del traffico aereo di trasmettere messaggi dal parabrezza ai piloti. Il Traffic Collision Alert System (TCAS) è un sistema di bordo che fornisce informazioni all'equipaggio sulle manovre richieste. Il sistema TCAS informa l'equipaggio della comparsa di altri aerei nelle vicinanze. Quindi emette un messaggio di avviso prioritario che indica le manovre necessarie per evitare una collisione.
Il Global Positioning System (GPS), un sistema di navigazione satellitare militare che copre l’intero globo, è ora disponibile per gli utenti civili. Entro la fine del millennio i sistemi Laurent, Omega, VOR/DME e VORTAC furono quasi completamente sostituiti da sistemi satellitari.
Il Flight Status Monitor (FSM), una combinazione avanzata dei sistemi di notifica e allarme esistenti, assiste l'equipaggio in situazioni di volo anomale e guasti al sistema. Il monitor FSM raccoglie dati da tutti i sistemi di bordo e invia istruzioni testuali all'equipaggio da seguire in situazioni di emergenza. Inoltre, monitora e valuta l'efficacia delle misure correttive adottate.
Manometri meccanici. Utilizzano metodi di misurazione della pressione in cui le forze di pressione misurate vengono confrontate direttamente con il peso di una colonna di liquido, un peso di riferimento o le forze degli elementi sensibili elastici. I manometri meccanici, progettati sulla base dei primi due metodi, vengono utilizzati in condizioni stazionarie o vengono utilizzati come manometri di riferimento durante il controllo e la calibrazione di altri. Nell'implementazione del terzo metodo di misurazione della pressione, come elementi sensibili elastici (ESE) vengono utilizzate membrane, scatole di membrana, soffietti e molle tubolari. La loro deformazione dipende dal valore della pressione misurata.
Riso. 12. Dispositivo di pressione e vacuometro
Nel manometro del vuoto (Fig. 12), come manometro vengono utilizzati i soffietti manometrici e barometrici 9 e 6 r k misurato viene immesso nel soffietto 9 . Soffietto 6 viene misurata la pressione r a, pari a atmosferico. Sotto l'influenza della differenza di pressione, l'asta si muove 8 , deflessione della leva 7 , movimento di spinta 2 , rotazione del settore 1 , rotazione del tubo 5 e frecce 4 rispetto alla scala 3 .
Quando si misura la pressione con manometri meccanici si verificano errori metodologici, strumentali e dinamici.
L'errore metodologico appare dovuto ai cambiamenti nella pressione assoluta dell'ambiente.
Gli errori strumentali sorgono a causa della presenza di attrito, gioco nei supporti e nei cardini degli elementi mobili, squilibrio del sistema in movimento, nonché variazioni della temperatura ambiente. Quest'ultimo provoca variazioni nel modulo elastico del materiale di cui è costituito l'UCE e nelle dimensioni geometriche delle parti del meccanismo di trasmissione. La riduzione di questo errore si ottiene con l'aiuto di compensatori di temperatura bimetallici e la selezione dei materiali con cui sono realizzati gli UCE.
Gli errori dinamici sono causati da ritardi di misurazione, che dipendono dai parametri della tubazione che collega l'oggetto in prova al manometro meccanico.
Manometri elettromeccanici. In questi manometri le forze della pressione misurata vengono convertite in movimento degli elementi elettrici, che influenzano i parametri dei circuiti elettrici di misura (resistenza R, induttanza l o capacità CON). Il trasduttore di pressione è installato direttamente sull'oggetto di controllo, il che elimina la necessità di lunghe tubazioni di collegamento, elimina una serie di errori e semplifica l'installazione e la manutenzione.
Manometri tipo EDMU. I manometri elettrici remoti del tipo EDMU unificato (Fig. 13) hanno la stessa struttura e gli stessi elementi per tutti gli intervalli di pressioni misurate, ad eccezione dell'UChE e della graduazione della scala. Di seguito è riportato lo schema del circuito elettrico.
Riso. 13. Schema di un manometro tipo EDMU
Pressione misurata r e alimentato all'UCHE, che è collegato alla spazzola E 3 potenziometri IN 1 attraverso il meccanismo di trasmissione. Valori di resistenza Rx E Ry potenziometro del trasduttore di pressione, variabile in funzione della pressione r e, formano due rami del circuito a ponte. Gli altri bracci del circuito a ponte sono resistori R 1 e R 2. Riquadri del raziometro l 1, l 2 e resistenza R.D costituiscono la diagonale di misura del ponte. Il punto comune di connessione dei telai è collegato ad una semidiagonale costituita da resistori R 3 e R 4. Sono progettati per compensare gli errori di temperatura causati da variazioni nella resistenza dei telai del raziometro quando la temperatura ambiente fluttua. I telai del logometro hanno lo stesso numero di giri, ma dimensioni di design diverse. Di conseguenza, il telaio interno ha meno resistenza. Per garantire la simmetria del circuito, nel circuito del telaio interno è inclusa una resistenza aggiuntiva R.D. Quando collegato al circuito di tensione di alimentazione nella custodia Rx = Ry il circuito a ponte è simmetrico. Corrente che scorre semidiagonalmente attraverso i resistori R 3 e R 4, si dirama in due correnti uguali IO 1 e IO 2 fotogrammi l 1i l 2(Fig. 14). Se c'è una violazione dell'uguaglianza tra Rx E Ry la simmetria nel circuito viene interrotta, a seguito della quale viene violata anche l'uguaglianza delle correnti. Correnti IO 1 e IO 2, scorrendo attraverso i telai del raziometro, creano campi magnetici caratterizzati da vettori di intensità:
H 1 = I 1 w H 2 = I 2 w,
Dove, w– il numero di giri di ciascun fotogramma.
Il magnete mobile, sull'asse del quale è attaccata la freccia, si trova nella direzione del vettore
H = H1 + H2,
Dove, H– vettore dell'intensità del campo magnetico risultante.
Riso. 15. Schema cinematico del trasduttore di pressione
Pressione misurata r e alimentato tramite un raccordo 9 nella cavità del trasduttore di pressione. Sotto l'influenza r e il centro della membrana si muove 8 , spintore 6 , sedie a dondolo 5 , leva 3 e portaspazzole 13. Primavera 4 riporta la leva nella posizione originale quando la pressione diminuisce r e.
Riso. 16. Progettazione del logometro EDMU
Il design del logometro EDMU (Fig. 16) è costituito da un magnete in movimento 2 e telai fissi 3 E 10 . Magnete 2 e freccia 5 attaccare all'asse 9, le cui estremità sono inserite nei cuscinetti reggispinta 6 . Corpo in rame 1 Uno smorzatore magnetico viene utilizzato per smorzare le vibrazioni del sistema mobile del raziometro.
Magnete fisso 4 riporta l'ago dello strumento in posizione zero quando la tensione di alimentazione è disattivata.
Gli errori introdotti nel circuito di misura da un sensore di pressione sono simili agli errori dei manometri meccanici. Gli errori introdotti dal circuito elettrico e dall'indicatore si verificano quando la temperatura ambiente cambia, quando il sistema mobile dell'indicatore è esposto a forze di attrito, squilibrio e gioco, nonché dall'isteresi magnetica nel materiale dello schermo e del magnete mobile. L'errore totale complessivo (± 4) e la presenza di un contratto scorrevole inaffidabile sono svantaggi di questo tipo di manometro.
Manometri tipo EM sono dispositivi di tipo differenziale che misurano la differenza tra due pressioni (Fig. 17). Come ECE vengono utilizzate membrane ondulate, la cui deformazione viene convertita in un valore elettrico utilizzando un trasduttore potenziometrico. Il puntatore è un logometro a quattro fotogrammi con un magnete mobile.
Riso. 17. Schema di un manometro di tipo EM
Le estremità del potenziometro sono cortocircuitate, quindi equivale a un potenziometro circolare. Ciascuna sezione del potenziometro è collegata ad una corrispondente presa del telaio del raziometro. Una tensione di alimentazione di 27 V ± 10% viene fornita alla spazzola del convertitore potenziometrico e al punto che collega tutti i telai del raziometro. Quando la spazzola del potenziometro si muove sotto l'influenza delle forze di pressione, le correnti vengono ridistribuite all'interno del raziometro. In essi vengono creati campi magnetici, caratterizzati da vettori di intensità. Il magnete mobile di un raziometro a quattro fotogrammi si trova nella direzione del vettore tensione N campo magnetico totale. Resistenza R 1 e R 2 vengono utilizzati per regolare la larghezza e l'uniformità della scala. L'utilizzo di tale schema consente di ottenere, con piccoli movimenti del centro rigido della membrana e della spazzola del potenziometro, ampi angoli di deflessione dell'ago dell'indice (l'ampiezza della scala raggiunge 270 0). Ciò aumenta significativamente la precisione della misurazione della pressione, a parità di tutte le altre condizioni. Grazie alla simmetria del circuito del dispositivo, le letture dell'indicatore non sono influenzate dalle variazioni della tensione di alimentazione o della resistenza del telaio quando la temperatura ambiente oscilla. Errore totale dello strumento ± 3%. I principali svantaggi del manometro di tipo EM sono la presenza di un contatto strisciante e un numero maggiore di fili di collegamento, che riduce l'affidabilità del dispositivo, ne aumenta il peso e complica l'installazione a bordo dell'aeromobile.
Manometri tipo DIM. Gli svantaggi dei trasduttori potenziometrici associati all'usura dei trasduttori potenziometrici, associati all'usura del potenziometro, all'interruzione dei contatti durante le vibrazioni e alle fluttuazioni della pressione misurata, alle temperature elevate, vengono eliminati nei manometri induttivi remoti del tipo DIM (Fig. 18) . Ciò è garantito dall'uso di un convertitore induttivo differenziale. I manometri di questo tipo vengono utilizzati per misurare la pressione a temperature elevate e significative interferenze ad alta frequenza (fino a 700 Hz). Di seguito è riportato lo schema elettrico del manometro.
Riso. 18. Schema di un manometro tipo DIM
Come UCE vengono utilizzate membrane ondulate o scatole di membrane. Il centro mobile rigido dell'UCHE è collegato all'armatura del convertitore induttivo. Bobine del convertitore induttivo l 1 e l 2 insieme ai resistori R 1 e R 2 formano un circuito a ponte che funziona con corrente alternata 36V 400Hz. Il circuito a ponte diagonale comprende telai indicatori raziometrici. Quando si misura la pressione, la deformazione dell'UCE viene trasmessa all'armatura, che modifica il traferro nei circuiti magnetici delle bobine l 1i l 2. Ciò provoca cambiamenti nell'induttanza delle bobine e porta ad una ridistribuzione delle correnti all'interno del raziometro. Poiché il logometro funziona con corrente continua, nel circuito di misurazione vengono introdotti dei diodi come raddrizzatori D 1 e D 2. Gli errori massimi dei manometri di tipo DIM sono ± 4%, l'intervallo della scala dell'indicatore è 120 0.
Allarmi di pressione. Sono progettati per fornire informazioni sulla presenza di modalità nominali o critiche nei sistemi delle centrali elettriche. L'ECU 1 dell'allarme di pressione controlla il funzionamento dei contatti 4,5, che commutano il circuito elettrico (Fig. 19).
Riso. 19. Circuito allarme pressione
L'allarme di pressione 2 apre il circuito elettrico utilizzando gli arresti 3 e 6 quando la differenza di pressione diminuisce Δр = р 2 - P 1 .
Misuratore del rapporto di pressione tipo IOD. È progettato per controllare la spinta del motore in relazione alla pressione
π = р 2 / р 1
Dove, pagina 1 – pressione totale all'ingresso del motore;
pag 2– pressione dietro la turbina del motore.
Lo schema del dispositivo (Fig. 20) è costituito da un sensore del rapporto di pressione (PRS) e da un indicatore del rapporto di pressione (PRI). Si tratta di un circuito di misura del tipo a compensazione, a differenza dei circuiti di misura a conversione diretta. Il DOD è costituito da: un soffietto funzionante 17, nella cui cavità viene applicata la pressione R 2, aneroide 1, sensibile ai cambiamenti di pressione R 1 in dotazione alla custodia del sensore; sistema di contatti 15, che serve a controllare il motore elettrico 13, tramite un amplificatore 16, potenziometro 2, che fissa la deviazione della leva 18 .
Riso. 20. Schema di un misuratore del rapporto di pressione del tipo IOD
L'UOD è composto da: amplificatore 8; motore 10; un meccanismo di feedback, che include un cambio e un potenziometro 12; meccanismo indicatore, compreso un meccanismo di scorrimento, scala 4, meccanismo a nastro 3 e molla di ritorno 7. Lampade L1 E L2 illuminare la scala del puntatore.
Quando cambia la modalità di funzionamento del motore, e quindi cambia il rapporto di pressione, il contatto mobile del sistema di contatti 15 posto sulla leva 18 si chiuderà con il contatto fisso superiore o inferiore, ed il motore elettrico 13 inizierà a ruotare l'aneroide , modificando l'angolo della sua inclinazione rispetto alla leva 18. Quando viene raggiunto l'equilibrio, il dato Le forze del soffietto e dell'aneroide aprono i contatti e il motore si spegne. In questo caso, i segnali proporzionali al rapporto di pressione vengono rimossi dal potenziometro 2. È incluso nel circuito di misurazione del ponte dell'indicatore, contenente un potenziometro di retroazione 12 e resistenze regolabili 11. Quando il ponte è sbilanciato, nella diagonale si forma una tensione, che viene amplificata dall'amplificatore 8 e fornita al motore elettrico 10 di la lancetta, che bilancia il circuito a ponte utilizzando la retroazione potenziometrica 12 e muove l'indicatore del meccanismo con nastro indicatore 3. In questo caso, sulla scala 4 è indicato il valore del rapporto di pressione misurato. In caso di interruzione di corrente o di guasto degli elementi del dispositivo, il nastro ritorna al segno inferiore della scala tramite la molla di ritorno 7. Le resistenze di regolazione 11 consentono di regolare l'ampiezza del bordo bianco uniforme del nastro in base alla scala del puntatore. Ruotando il cricchetto 6, il dado con la freccia 5 si sposta lungo la scala per segnare un valore preimpostato del rapporto di pressione nel punto di controllo.
Allarmi a chip termico. Per avvisare tempestivamente l'equipaggio del verificarsi di anomalie nel funzionamento delle unità cuscinetto dei supporti del rotore centrale e posteriore del motore, nella parte inferiore della camera di combustione è installato un alloggiamento con filtri dell'olio e allarmi termici a chip (TCS).
Il sistema (Fig. 21) è composto dai seguenti elementi principali:
a) due allarmi termici a chip 1, uno dei quali è installato nella linea di pompaggio dell'olio dal cuscinetto del rotore del compressore posteriore, l'altro nella linea di pompaggio dell'olio dal cuscinetto del rotore della turbina;
b) una spia situata sul quadro strumenti nell'abitacolo.
Nell'alloggiamento del filtro dell'olio sono presenti due canali, uno dei quali è collegato alla cavità del cuscinetto posteriore del compressore, l'altro alla cavità del cuscinetto della turbina.
In ciascun canale sono installati un filtro dell'olio 10 e un TCC 1, che con le loro flange sono fissati insieme all'alloggiamento del filtro dell'olio 11 con due bulloni.
Riso. 21. Progettazione del filtro dell'olio
L'alloggiamento del filtro dell'olio 11, con la sua flangia superiore, è fissato con quattro bulloni alla flangia posta sulla nervatura inferiore di irrigidimento dell'alloggiamento della camera di combustione. Tra le flange è installata una guarnizione in paronite.
Inoltre, sull'alloggiamento del filtro dell'olio 11 sono installati due raccordi per collegare i canali dell'alloggiamento con le tubazioni all'unità dell'olio.
Ogni TSS è composto da un sensore che segnala i trucioli di acciaio presenti nell'olio pompato e da un sensore per la temperatura massima della miscela aria-olio.
Il sensore di presenza di trucioli d'acciaio è costituito da un dispositivo di stoccaggio di trucioli magnetici, composto da due magneti permanenti 4 e 6, installati con un traferro uno di fronte all'altro con poli diversi. I magneti sono collegati tramite i fili 2 e 3 ai contatti del connettore a spina dell'allarme termico a chip. Sul corpo del TCC è installato un connettore a spina per collegarlo ai circuiti elettrici del motore e dell'aereo.
Il sensore di temperatura limite si trova nella parte superiore dell'alloggiamento 5 ed è costituito da un alloggiamento 8, un inserto 9 in lega a basso punto di fusione e contatti, uno dei quali è la parte superiore del magnete 6, e l'altro è l'anello 7.
L'inserto 9 è posizionato all'interno del cono 8 e supportato da tre sporgenze equidistanti. L'anello 7 è collegato tramite il filo 2 al magnete 4.
Il principio di funzionamento sia del sensore di presenza truciolo che del sensore di temperatura si basa sulla chiusura del circuito negativo della spia del sistema di allarme termico del chip quando compaiono dei trucioli o la temperatura della miscela aria-olio pompata supera il valore consentito .
Quando in una delle linee di pompaggio dell'olio sopra menzionate compaiono trucioli metallici, tra i magneti si forma una rete chiusa, poiché lo spazio tra i magneti viene riempito di trucioli.
Di conseguenza, la spia sul quadro strumenti nell'abitacolo si accende per la presenza di trucioli nel motore.
Se la temperatura della miscela aria-olio nella tubazione di pompaggio dalla cavità del cuscinetto del compressore posteriore supera i 180 0 C e la tubazione della pompa dalla cavità del cuscinetto della turbina supera i 202 0 C, gli inserti a basso punto di fusione si fondono e collegano la superficie del magneti 6 e anelli 7 .Si forma un circuito elettrico chiuso che accende una luce nell'abitacolo, segnalando la presenza di trucioli nell'olio.
Conclusione: i dispositivi per il monitoraggio del funzionamento delle centrali elettriche aeronautiche sono progettati per monitorare la spinta e le condizioni termiche dei motori aeronautici, le condizioni di lubrificazione, la riserva e il consumo di carburante e il funzionamento dei singoli sistemi e unità. Questi includono strumenti per misurare la velocità di rotazione, la temperatura, la pressione, la quantità di carburante nei serbatoi e il consumo di carburante. Questo gruppo di dispositivi comprende anche indicatori di pressione preimpostata nel sistema di alimentazione e indicatori di posizione del cono di aspirazione dell'aria, alette anti-sovratensione e leva del carburante, che consentono di verificare lo stato dei sistemi corrispondenti.
I motori degli aerei, i serbatoi di carburante e olio, i cilindri del sistema aereo e altri oggetti il cui funzionamento deve essere monitorato durante il volo si trovano a una distanza di diversi metri e persino decine di metri dalla cabina di pilotaggio, dove si concentra il controllo dell'aeromobile. Pertanto, tutti i dispositivi che monitorano il funzionamento delle centrali elettriche devono essere remoti.
I motori degli aerei operano in condizioni termiche intense, prossime al limite. Quindi ai termometri utilizzati per monitorare le condizioni termiche del motore e degli impianti di servizio. È necessario aumentare la precisione della misurazione. Pertanto, ai valori massimi delle temperature misurate, l'errore nella misurazione della temperatura dei gas del turbogetto non deve superare ± (0,5-1)%. L'accuratezza della misurazione della temperatura nei sistemi di raffreddamento dei motori aeronautici di tutti i tipi è stimata con un errore accettabile di ± (3-5)%.
La pressione del carburante nei motori a turbina a gas deve essere misurata con un errore non superiore a ± 1,5% nell'intervallo 0-10 kg/cm2 e ±4% nell'intervallo 10-100 kg/cm2. L'errore di misurazione della pressione dell'olio non deve superare ± 4%.
Conclusione
La misurazione accurata dell'effettiva fornitura di carburante sull'aeromobile e del suo consumo istantaneo o totale è necessaria per garantire la sicurezza del volo e mantenere condizioni di funzionamento ottimali del motore. L'errore nella misurazione della quantità di carburante quando l'aeromobile è posizionato sulla linea di volo non deve superare il 2-3% della fornitura effettiva di carburante e non deve essere superiore a ± 2,5%.
Gli allarmi di pressione preimpostati devono funzionare con un errore non superiore a ± 5% dei valori di pressione di risposta nominali.
Domande per lo studio autonomo
1. Parametri controllati di centrali elettriche, assiemi e sistemi dell'aeromobile.
2. Il principio di funzionamento di un termometro di tipo TEU.
3. Principio di funzionamento del sensore di temperatura.
4. Principio di funzionamento del TNV.
5. Principio di funzionamento dei termometri termoelettrici.
6. Principio di funzionamento di un galvanometro magnetoelettrico
7. Strumenti per il monitoraggio delle condizioni dei sistemi di olio motore.
Letteratura
1. V.D. Konstantinov, I.G. Ufimtsev, N.V. Kozlov "Equipaggiamento aeronautico degli aerei" pp. 119-148.
2. Yu. P. Dobrolensky "Equipaggiamento aeronautico" pp. 82-88.
3. A.S. Tyrtychko, N.N. Tochilov, M.M. Nogas, V.M. Bluvshtein "Equipaggiamento aeronautico per elicotteri" pp. 254-282.
4. V.V. Glukhov, I.M. Sindeev, M.M. Shemakhanov "Aviazione e apparecchiature radioelettroniche di aeromobili". pp. 46-76.
5. Appunti delle lezioni.
Informazioni correlate.
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Manometri utilizzato sugli aerei per misurare la pressione del carburante, la pressione dell'olio, la pressione di sovralimentazione (nei motori a pistoni), ecc.
Come elementi sensibili nei manometri vengono utilizzate scatole a membrana o molle tubolari manometriche. Le scatole a membrana sono un collegamento di due o più membrane metalliche ondulate in modo tale che tra di loro si formi una cavità comunicante con la pressione misurata. I centri rigidi sono saldati ai centri delle membrane, collegate tramite un meccanismo di trasmissione all'indice del manometro.
Il tubo di pressione è un tubo cavo di sezione ovale piegato dolcemente lungo un arco circolare, un'estremità del quale è fissata rigidamente e comunica con il mezzo da misurare, e l'altra è libera di muoversi sotto l'influenza delle forze di pressione. L'estremità libera della molla tubolare è inoltre collegata tramite un meccanismo di trasmissione all'ago del manometro.
I manometri con scatola a membrana vengono utilizzati per misurare le basse pressioni e con una molla di pressione per misurare le alte pressioni. Ai fini della sicurezza antincendio, per non fornire carburante al dispositivo situato sul cruscotto, i manometri per la misurazione della pressione del carburante sono dotati di appositi ricevitori (separatori). I manometri che misurano la pressione dell'olio sono dotati anche di ricevitori installati che aumentano la precisione delle letture dello strumento. Se la pressione dell'olio fosse fornita direttamente alla molla di pressione, le letture dello strumento sarebbero leggermente ritardate a causa dell'elevata viscosità dell'olio. Il ricevitore del manometro è una camera divisa in due cavità sigillate da una membrana anelastica. Ad una cavità viene alimentato olio (benzina), di cui si deve misurare la pressione, e la seconda cavità, collegata all'indicatore, viene riempita con un liquido (toluene) a bassa viscosità.
Nei motori a pistoni è importante conoscere la pressione dell'aria o della miscela nei tubi di aspirazione. Questo parametro viene misurato da un dispositivo chiamato manometro e vacuometro (Fig. 129). L'elemento sensibile del manometro-vacuometro è una scatola aneroide. La pressione misurata dal compressore viene fornita attraverso un raccordo nel corpo del dispositivo. La deformazione della scatola aneroide sotto l'influenza della pressione viene trasmessa attraverso il centro rigido al meccanismo di trasmissione e quindi all'indice. Per ridurre l'errore di lettura dello strumento dovuto all'influenza della temperatura, è dotato di compensatori bimetallici.
Attualmente sono ampiamente utilizzati manometri elettrici, caratterizzati da elevata precisione, semplicità di progettazione, peso e dimensioni ridotti. Lo schema schematico di un manometro elettrico a distanza è mostrato in Fig. 130.
L'elemento sensibile dei manometri elettrici è la scatola di pressione, che si deforma sotto pressione. Il movimento del centro rigido della scatola di pressione viene trasmesso attraverso l'asta al bilanciere, che controlla il movimento della leva del reostato. Quando le spazzole del reostato sono al centro e le resistenze R3 e R4 sono uguali (il circuito a ponte è bilanciato), correnti uguali fluiscono attraverso i telai I e II, creando attorno ad essi campi magnetici di uguale intensità. La freccia del puntatore assume la posizione centrale.
Quando la pressione della resistenza cambia, R3 e R4 formano due bracci variabili del circuito a ponte. Il ponte diventerà sbilanciato e il magnete con la freccia dell'indicatore di pressione si discosterà.
Termometri progettato per misurare la temperatura dei gas nei motori a turbina a gas, la temperatura delle testate dei motori a pistoni, ecc.
Secondo il principio di funzionamento degli elementi sensibili, i termometri si dividono nei seguenti gruppi:
termometri ad espansione basati sul principio della dilatazione termica di liquidi e solidi a pressione esterna costante (mercurio, alcool, bimetallici, ecc.);
termometri manometrici basati sul principio di misurazione della pressione di un liquido, vapore o gas all'interno di un recipiente chiuso a volume costante al variare della temperatura; termometri elettrici; termometri termoelettrici, ecc.
Le ultime due tipologie di termometri sono le più diffuse perché più facili da utilizzare a distanza.
Per misurare la temperatura delle testate dei cilindri e la temperatura dei gas di scarico vengono utilizzati termometri termoelettrici, che si caratterizzano per il loro design semplice e l'elevata sensibilità.
Il principio di funzionamento dei termometri termoelettrici si basa sull'uso dell'effetto termoelettrico, che consiste nel fatto che in un circuito chiuso composto da due conduttori diversi e avente due giunzioni, si formano correnti a diverse temperature delle giunzioni. Dall'entità delle correnti termiche che si verificano nel circuito, si può giudicare il valore della temperatura corporea (ambiente). Le correnti termiche vengono misurate mediante un galvanometro collegato al circuito, la cui scala è graduata in °C.
Il principio di funzionamento dei termometri elettrici si basa sulla proprietà dei conduttori o semiconduttori di modificare la resistenza elettrica in funzione della temperatura. I termometri di questo tipo sono assemblati secondo una struttura a ponte, uno dei bracci del quale è un elemento sensibile al calore. L'elemento termosensibile viene posto nell'ambiente di cui si vuole misurare la temperatura.
Un galvanometro o logometro viene utilizzato come misuratore di temperatura nei termometri elettrici. Il valore di resistenza dell'elemento sensibile al calore viene solitamente scelto in modo tale che il circuito a ponte sia bilanciato ad una temperatura pari al valore medio dell'intervallo di temperatura del mezzo misurato. Quando la temperatura aumenta (diminuisce) il ponte si sbilancia e la freccia del puntatore dello strumento devia in una direzione o nell'altra.
Tachimetri servono per misurare il numero di giri dell'albero motore. Secondo il principio di funzionamento della parte sensibile, i tachimetri possono essere: centrifughi, elettrici, magnetici, a frizione, ecc. Uno dei più semplici e utilizzati in aviazione sono i tachimetri magnetici remoti.
Il loro principio di funzionamento si basa sul fenomeno dell'induzione di correnti parassite in un corpo metallico sotto l'influenza del campo magnetico di un magnete permanente rotante. Lo schema di un tachimetro magnetico è mostrato in Fig. 131.
Il contagiri è costituito da un magnete permanente, un disco leggero in rame o alluminio e un indicatore. Quando un magnete permanente ruota, nel disco di rame vengono indotte correnti parassite che interagiscono con il campo magnetico del magnete. Il disco di rame inizia a ruotare. Il momento di interazione tra il disco di rame e il magnete permanente è proporzionale alla velocità di rotazione. Il disco di rame è collegato all'indice ed è trattenuto dalla rotazione da una molla elicoidale, il cui grado di torsione è proporzionale al numero di giri del magnete. L'angolo di deflessione della freccia può essere utilizzato per giudicare il valore delle rivoluzioni.
Nei tachimetri elettrici, un sensore del contagiri - un generatore di corrente alternata - è collegato all'albero motore tramite un cambio. La frequenza della corrente generata dal generatore è proporzionale al numero di giri dell'albero motore. La corrente scorre attraverso i fili di collegamento fino alla lancetta del contagiri, provocando la rotazione di un motore elettrico sincrono, sull'asse del quale è attaccato un magnete permanente multipolare. Un magnete permanente è posizionato in un cappuccio metallico (elemento sensibile). Quando un magnete permanente ruota, nella calotta di rame vengono indotte correnti parassite che tendono a trascinarla. Ma la rotazione del cappuccio è contrastata da una molla a spirale. All'asse della calotta sono collegate due frecce dell'indicatore di velocità, una delle quali è collegata direttamente all'asse della calotta e ruota alla stessa velocità della calotta, l'altra è collegata all'asse tramite una trasmissione ad ingranaggi e ruota ad una velocità 10 volte inferiore. Grazie a questo collegamento, un ago dell'indicatore fa un giro completo quando la velocità del motore cambia di 1.000 giri al minuto e l'altro quando la velocità dell'albero cambia di 10.000 giri al minuto. Ciò migliora la precisione delle letture dello strumento.
Contatori del carburante sono progettati per misurare la quantità di carburante nei serbatoi degli aerei. I principi di costruzione dei contatori di carburante si basano sulla misurazione del livello (volume) del carburante utilizzando un galleggiante galleggiante, del peso della colonna di carburante utilizzando un manometro e dei parametri dei circuiti elettrici quando esposti a segnali relativi al livello o alla pressione del carburante. In questo gruppo di strumenti rientrano anche gli oleometri, cioè gli strumenti utilizzati per misurare la quantità di olio presente su un aereo.
Sugli aerei moderni, i serbatoi del carburante si trovano a grande distanza dal cruscotto e pertanto gli indicatori del carburante devono essere remoti. I contatori elettrici di carburante soddisfano pienamente questo requisito. I più utilizzati attualmente sono i contatori di carburante capacitivi, il cui principio di funzionamento si basa sulla misurazione del valore di capacità di speciali condensatori (sensori) associati ad un determinato rapporto con la quantità di carburante nel serbatoio.
L'elemento sensibile del contatore capacitivo del carburante è un sensore a condensatore cilindrico, che è un insieme da due a sei tubi disposti coassialmente l'uno rispetto all'altro. La costanza delle distanze tra i tubi è assicurata mediante l'installazione di apposite guarnizioni isolanti. A seconda del livello del liquido nel serbatoio, la capacità del condensatore sarà diversa.
Se un sensore condensatore è incluso in un circuito a ponte, poiché la sua capacità cambia al variare del livello del liquido, il ponte risulterà sbilanciato. La tensione dalla diagonale del ponte verrà fornita all'attuatore (motore elettrico), che sposterà l'ago dell'indicatore del carburante in una nuova posizione.
Misuratori di portata vengono utilizzati per misurare il flusso istantaneo o medio di liquidi e gas per unità di tempo. I misuratori di portata vengono utilizzati, ad esempio, per controllare il consumo di carburante, olio e aria.
In base al principio di funzionamento della parte sensibile i misuratori di portata si dividono in diverse tipologie. Tuttavia, la maggior parte degli strumenti si basano sulla legge di Bernoulli. A questo proposito, misurare il flusso di liquidi e gas si riduce in realtà alla misurazione della velocità del loro movimento su un'area di sezione trasversale costante della tubazione o, al contrario, alla misurazione di un'area variabile a velocità costante. Molto utilizzati sono anche i misuratori di portata, il cui principio di funzionamento si basa sulla misurazione della velocità di rotazione di una girante posta nel flusso del liquido.
Letteratura utilizzata: "Fondamenti di aviazione" autori: G.A. Nikitin, E.A. Bakanov
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I dispositivi per il monitoraggio dei parametri dell'aeromobile (dispositivi di monitoraggio del motore) sono progettati per monitorare il motore e tutte le parti mobili dell'aeromobile.
Cruscotto di un aereo di linea moderno
La sicurezza del volo dipende in gran parte dall'affidabilità dei motori. Pertanto, vengono spesso utilizzati diversi sistemi di propulsione, in modo che se uno di essi si guasta, è possibile continuare a volare in sicurezza. Ciò porta naturalmente ad un aumento del numero di sensori, tanto che in molti casi i dispositivi che monitorano il funzionamento del motore sono riuniti su uno speciale pannello strumenti e controllati da un ingegnere di volo. Gli strumenti per il monitoraggio dei parametri dell'aeromobile includono contatori di velocità, termometri per lubrificanti, liquidi refrigeranti e getti, indicatori di riserva e consumo di carburante, ecc.
I contagiri possono essere progettati come contatori a lettura diretta o come contagiri a distanza. Nella loro forma meccanica più semplice esistono contatori di tipo centrifugo in cui l'indicatore è azionato direttamente da un albero elastico. I dispositivi per la lettura della velocità a distanza, nella maggior parte dei casi, sono costituiti da un sensore AC sul motore e da un indicatore nell'abitacolo. Talvolta vengono utilizzati anche contagiri a induzione, ma interferiscono con le bussole magnetiche e devono quindi essere montati a grande distanza da esse.
Indicatori di riserva e consumo di carburante. È molto importante che il pilota disponga di informazioni complete sulla fornitura di carburante adeguata, che gli consenta di determinare la possibile autonomia di volo massima. Gli aerei più vecchi erano spesso dotati di un indicatore del livello del carburante a galleggiante, che, a seconda dei casi, veniva persino montato come indicatore diretto sopra il serbatoio del carburante - ad esempio sul serbatoio del carburante dell'ala - e letto dal pilota dal suo posto. Le letture di questi strumenti dipendono dalla loro posizione e difficilmente potrebbero essere utilizzate per indicare il contenuto di carburante di tutti i serbatoi sul pannello degli strumenti della cabina di pilotaggio.
Era necessario utilizzare impianti elettrici in cui il sensore installato sul serbatoio del carburante fosse costituito da un galleggiante e da un potenziometro. I galleggianti possono essere rotanti o a pendolo. I dispositivi di indicazione sono controllati da potenziometri. Inoltre, grazie a contatti aggiuntivi, possono assumere le funzioni di indicatore della presenza di carburante nel serbatoio. Gli aerei moderni utilizzano la misurazione della riserva elettrica su base capacitiva. Questo metodo ha il vantaggio significativo che la misurazione non è più limitata a un segno specifico nel serbatoio del carburante. Al suo interno sono integrati più tubi posti uno accanto all'altro e la loro capacità cambia a seconda del grado di utilizzo e viene visualizzata su un comparatore tramite un semplice amplificatore.
Ma misurare da sola la riserva non è più sufficiente, soprattutto per i motori a turbina che consumano grandi quantità di carburante. Pertanto, sono necessari misuratori di flusso speciali che misurino la quantità di carburante consumato da ciascun motore nella linea del carburante (il cosiddetto indicatore del consumo istantaneo di carburante). Questi strumenti di misura, grazie ad un meccanismo di conteggio, permettono di leggere in ogni momento i dati relativi al carburante rimasto nel serbatoio. Recentemente sono stati sviluppati alcuni interessanti misuratori autonomi che mostrano il tempo di volo rimanente o la portata massima rimanente. La base per eseguire calcoli autonomi è il consumo di carburante corrispondente e la modalità operativa del motore.
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