第5章 發(fā)動機(jī)儀表

第二章發(fā)動機(jī)儀表要求：功用、簡單原理（不分析電路）、使用特點(diǎn)方法：注意結(jié)合電工、物理知識，結(jié)合實(shí)際（如TB飛機(jī)使用參數(shù)等）發(fā)動機(jī)儀表

測量發(fā)動機(jī)工作狀態(tài)的儀表分類測量壓力的儀表測量溫度的儀表測量轉(zhuǎn)速的儀表測量油量的儀表測量流量的儀表測量振動的儀表活塞式發(fā)動機(jī)儀表有：燃油壓力表、滑油壓力表、滑油溫度表、氣缸頭溫度、排氣溫度表、轉(zhuǎn)速表、燃油油量表和燃油流量表等。燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)儀表有：燃油壓力表、滑油壓力表、滑油溫度表、排氣溫度表、轉(zhuǎn)速表、扭矩表(用于渦輪螺旋槳式發(fā)動機(jī))、推力表(用于渦輪風(fēng)扇式或渦輪噴氣發(fā)動機(jī))、燃油油量表、燃油流量表和振動指示器等。2.1進(jìn)氣壓力表(manifoldpressure)一、功用

測量活塞式發(fā)動機(jī)進(jìn)氣管中的進(jìn)氣壓力單位：毫米水銀柱或英寸水銀柱二、原理利用真空膜盒感受壓力的原理測量進(jìn)氣壓力。三、指示開車前：場壓(機(jī)場氣壓)開車后：進(jìn)氣壓力值例如：TB－200平飛進(jìn)氣壓力為17英寸水銀柱，上升為25英寸水銀柱。運(yùn)五平飛進(jìn)氣壓力為500～550毫米水銀柱，上升為700～800毫米水銀柱。2.2電動壓力表

(electricalpressuregauge)功用：電動壓力表用來測量燃油壓力、滑油壓力、螺旋槳扭矩及儲壓器壓力等。測量單位：公斤/厘米2、磅/英寸2一、直流二線式壓力表1、原理

組成：傳感器（膜片或膜盒）P→R指示器（兩線框動鐵式電流比值表）指示被測壓力原理P↑→RX↑RY↓→φA↑φC↓→UBA↓UBC↑→IⅠ↓IⅡ↑→磁場順轉(zhuǎn)，指示增大；反之，P↓→指示減小。即P→R→IⅠ/IⅡ→α（原理電路是一個半對角線電橋）2、指示通電前：機(jī)械零位通電后：開車前指零；開車后指示被測壓力3、特點(diǎn)可靠性稍差（有接觸摩擦）用于運(yùn)五、運(yùn)七等飛機(jī)二、交流二線式壓力表1、原理

組成：傳感器（電感式）P→L指示器（兩線框動鐵式電流比值表，二極管整流器）指示被測壓力（原理電路是一個半對角線電橋）P↑→L1↑L2↓→X1↑X2↓→φA↑φC↓→IⅠ↓IⅡ↑→磁場順轉(zhuǎn)，指示增大；P↓→指示減小。即P→XL→IⅠ/IⅡ→α2、指示

通電前：機(jī)械零位通電后：開車前指零；開車后指示被測壓力

3、特點(diǎn)

可靠性較高

TB、運(yùn)七等各型機(jī)廣泛應(yīng)用

三、交流電動式壓力表1、原理組成：傳感器（電感式變換器）P→L指示器（電動式電流表）

儀表未通電時，指針被游絲拉回零刻度以下限制柱處。當(dāng)儀表通電，被測壓力為零時，電橋接近平衡，輸入活動線圈的電壓很小，感應(yīng)電壓大于輸入電壓，指針轉(zhuǎn)動并穩(wěn)定在零位。當(dāng)P↑→L1↑L2↓→電橋失衡，I5↑→指針順時針轉(zhuǎn)動，指示增大；反之，P↓→指示減小。2、指示通電前：機(jī)械零位通電后：開車前指零；開車后指示被測壓力2.3推力表一、功用

測量推力,了解渦輪噴氣發(fā)動機(jī)功率分類:壓力比表、壓力差表和N1轉(zhuǎn)速表二、發(fā)動機(jī)壓力比與推力的關(guān)系

R＝f(PＴ7/PＴ２，M)＝f(PＴ7/PＴ２)（M一定時）式中：R—推力；PＴ7—渦輪出口全壓；PＴ２—壓氣機(jī)進(jìn)口全壓；M—飛行馬赫數(shù)。三、壓力比表工作原理

(EnginePressureRatiogauge)組成：

壓力比傳感器（電容式或電感式）PＴ7/PＴ２→U；指示器（同步接收器）原理PＴ7/PＴ２→C→U→同步發(fā)送轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動→同步接收轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動→指針轉(zhuǎn)動,指示壓力比。四、指示指針指示；查表預(yù)置“▽”和顯示窗壓力比2.4溫度表常用溫度表：電阻式熱電偶式一、電阻式溫度表

(resistancethermometer)（一）功用

測量較低的溫度（＜300-400℃），如發(fā)動機(jī)進(jìn)氣溫度、滑油溫度、燃油溫度、客艙溫度、防冰加溫設(shè)備的溫度以及大氣溫度等。（二）組成

傳感器（感溫棒，低速；總溫探頭，高速。材料：鉑、鎳、銅或半導(dǎo)體熱敏電阻）t→Ｒ，Rt＝R0［1＋α（t-t0）］式中：Rt、R0—溫度為t℃、0℃時導(dǎo)體的電阻；α—導(dǎo)體的電阻溫度系數(shù)。指示器（動鐵式電流比值

表、磁電式電流表、數(shù)字

顯示指示器等）(三)工作原理1、雙對角線不平衡電橋原理：t↑→R↑→φA↑→I1↓、I2↑→磁場轉(zhuǎn)向上，指示增大；反之，t↓→指示減小。即t→R→I1／I2電流比值表指示指示：通電前機(jī)械零位；通電后開車前大氣溫度，開車后被測溫度。2、惠斯登電橋

結(jié)構(gòu):惠斯登電橋、偏轉(zhuǎn)線圈Ⅰ、復(fù)原線圈Ⅱ0°，φA＝φB，I1＝0，Ⅱ線圈電磁力矩和游絲力矩使指零；t↑，RX↑，φA↑，I↑，Ⅰ線圈電磁力矩使指示增大；若t＜0°，RX↓，φA＜φB，I反向，指針反指。

二、熱電偶式溫度表

(thermoelectricthermometer)（一）功用測量較高溫度（＞300-400℃），如活塞式發(fā)動機(jī)的氣缸頭溫度、噴氣發(fā)動機(jī)的排氣溫度以及熱氣防冰加溫溫度等。(二）組成1、熱電偶（鎳鉻－錳銅、鎳鉻－鎳鋁、鉑銠－鉑等）t→EE＝α(t2-t1)+β(t22-t12)／2式中：t1、t2—分別為冷熱端溫度；α、β—與熱電偶材料有關(guān)的溫差電系數(shù)。2、指示器（毫伏表）氣缸頭溫度表傳感器噴氣發(fā)動機(jī)排氣溫度表傳感器（三）原理

發(fā)動機(jī)工作時，熱電偶的熱端感受被測溫度，由于熱電效應(yīng)產(chǎn)生熱電動勢；如果保持熱電偶冷端(即另一端)溫度不變(規(guī)定為零度)，熱電動勢的大小只與熱端溫度有關(guān)；利用毫伏表測量熱電動勢的大小，即能反映出被測溫度的高低。（四）指示開車前，大氣溫度；開車后，被測溫度。（熱電偶式溫度表是否需要通電？）2．6油量表

(fuelquantitygauge)功用：測量飛機(jī)的燃油、滑油和液壓油油量，并可在油量減少到一定數(shù)量時發(fā)出剩油警告。測量單位：公升、加侖、公斤、磅等。

一、浮子式油量表1、原理

利用浮子把油箱液面高度轉(zhuǎn)變成電量，從而測量油量。組成：傳感器（浮子式）Q→h→R；指示器（動框式電流比值表）和轉(zhuǎn)換開關(guān)等。Q↑→h↑→RX↑RY↓→VA↑VC↓→IⅠ↓IⅡ↑→M1↓M2↑→指示增大；反之，Q↓→h↓→指示減小。即Q→h→R→IⅠ/IⅡ指示油量（原理電路是一個直流半對角線電橋）2、使用特點(diǎn)（1）通電前，機(jī)械零位；通電后，指示被測油量；（2）姿態(tài)誤差大，平飛時判讀；（3）警告燈亮?xí)r，結(jié)合耗油情況，正確判斷剩油量。二、電容式油量表

利用電容器把油量轉(zhuǎn)變成電容量，從而測量油量。

組成：

傳感器

指示器、

轉(zhuǎn)換開關(guān)(一)油量轉(zhuǎn)換成電容量的原理空氣部分電容C1＝2πε1(H－h(huán)2)/ln（r２/r１）燃油部分電容C２＝2πε２h２/ln（r２/r１）式中：ε1、ε２—空氣、燃油的介電常數(shù)；r1、r２—內(nèi)、外圓筒極板的半徑；h1、h２—空氣、燃油在電容器中的高度；H—電容器極板的總高度。

總電容C＝C1＋C２＝2πε1(H－h(huán)２)/（lnr２/r1）＋2πε２h２/（lnr２/r1）＝2πε1H/（lnr２/r1）＋2π(ε２－ε1)h２/（lnr２/r1）＝C０＋△C式中：C０＝2πε1H/（lnr２/r1）；△C＝2π(ε２－ε1)h２/（lnr２/r1）C０是油箱無油時傳感器的電容量，稱為干電容；△C隨著燃油高度變化而變化。即Q→h２→C(二)儀表的工作原理

當(dāng)XCX（R2+R2′）=XC0R1時電橋平衡Q↑→CX↑→XCX↓→U出

→電機(jī)轉(zhuǎn)動→R2′↑，重新平衡，指示↑；反之，Q↓→CX↓→指示↓。即Q→C→自動平衡電橋測量電容

電容式油量表的指示以某一種燃料在某一規(guī)定溫度時的介電常數(shù)和密度為根據(jù)。溫度誤差：由于溫度變化，使介電常數(shù)和密度變化引起的誤差。換油誤差：由于更換燃油，使介電常數(shù)和密度變化引起的誤差。（三）使用特點(diǎn)1、配合轉(zhuǎn)換開關(guān)讀數(shù)。通電前指任意位，通電后指油量。2、采用多根傳感器，姿態(tài)誤差比浮子式小。3、傳感器無摩擦，可靠性高。2．7流量表(fuelflowmeter)體積流量：流體在單位時間內(nèi)流過管道某一截面的體積（公升/小時）質(zhì)量流量：流體在單位時間內(nèi)流過管道某一截面的質(zhì)量（公斤/小時、磅/小時）功用：測量燃油流量、消耗量或油箱中的剩余油量流量：流體在單位時間內(nèi)流過管道某一截面的體積或質(zhì)量一、葉輪式流量表(一)流量轉(zhuǎn)換成葉輪轉(zhuǎn)速的原理流量ＱV＝svQm＝ρsv式中：ＱV—體積流量；Qm—質(zhì)量流量；s—管道截面積；v—流速；ρ—密度。由于s一定時，ＱV∝v∝ω可得ω＝２πＱV/zls式中：ω—葉輪轉(zhuǎn)速；z,l—葉輪葉片數(shù)和寬度。利用葉輪把燃油流量轉(zhuǎn)換成葉輪轉(zhuǎn)速，從而測量流量。(二)測量流量的原理

傳感器（葉輪式電磁轉(zhuǎn)換器）ω→α；同步指示器Q∝v∝ω→M電∝ω∝Q→平衡時，M反=M電，∵M(jìn)反=Kα，∴α∝Q(三)測量總消耗量的原理

耗量q=Qt=svt=knt=k（nt）即q∝葉輪在一段時間內(nèi)的總轉(zhuǎn)數(shù)→由計數(shù)器計數(shù)（無觸點(diǎn)式轉(zhuǎn)數(shù)變換器）（四）使用特點(diǎn)認(rèn)讀：流量、耗量、剩油量特點(diǎn)：剩油量在無交輸供油、無泄漏時準(zhǔn)確；無姿態(tài)誤差；受溫度密度影響。二、角動量式流量表角動量式流量表是把燃油質(zhì)量流量轉(zhuǎn)換成角動量(即動量矩jω)，從而測量質(zhì)量流量的流量表。(一)流體流量與角動量的關(guān)系

根據(jù)動量定理F△t=mv2-mv1

動量mv=ml/t=l（m/t）即l一定時，動量mv∝質(zhì)量流量；若這段流體繞固定軸旋轉(zhuǎn)，且轉(zhuǎn)速衡定時，動量之矩（角動量）jω∝質(zhì)量流量(二)工作原理

結(jié)構(gòu)：角動量式流量傳感器、指示器Qm∝jω→M∝jω∝Qm→平衡時，M反=M，M反∝Qm，而M反=Kα，∴α∝Qm（三）使用特點(diǎn)認(rèn)讀：流量、耗量特點(diǎn)：與溫度、密度無關(guān)，精度較高。2．5轉(zhuǎn)速表(tachometer)功用：測量發(fā)動機(jī)曲軸、渦輪軸或直升機(jī)旋翼軸等轉(zhuǎn)速。根據(jù)轉(zhuǎn)速表和進(jìn)氣壓力表的指示，可以了解活塞式發(fā)動機(jī)的功率；根據(jù)轉(zhuǎn)速表和排氣溫度表的指示，可以了解渦輪噴氣發(fā)動機(jī)的推力。一、磁轉(zhuǎn)速表（一）原理

傳感器（永磁式三相交流發(fā)電機(jī)）n→u；指示器指示nn發(fā)∝f→n電∝n發(fā)→M渦∝n電∝n發(fā)→當(dāng)M反＝M渦時，指針穩(wěn)定，M反＝Kα，即α∝n發(fā)(二)指示

1、轉(zhuǎn)/分活塞式發(fā)動機(jī)等2、百分比噴氣發(fā)動機(jī)（100%即表示額定轉(zhuǎn)速）二、磁電式轉(zhuǎn)速表簡介

傳感器（磁電感應(yīng)式）n→e；指示器指示轉(zhuǎn)速，因?yàn)閒＝nz／60→所以n∝f2．8振動指示器

(enginevibrationindicator)功用：測量發(fā)動機(jī)振動程度的儀表（g、mil密耳，1密耳＝10－3英寸）一、振動的概念位移y=Ymsinωt速度v=dy/dt＝ωYmcosωt＝Vmsin（ωt＋π/２）加速度a＝d２y/dt２＝-ω２Ymsinωt＝Amsin(ωt＋π)式中：Ym—位移的最大值，稱為振幅；Vm—振動速度幅值；Am—振動加速度幅值；ω—振動角頻率。全振幅S＝２Ym振動載荷系數(shù)G＝Am/g＝ω２Ym/g＝ωVm/g振動載荷系數(shù)與全振幅的關(guān)系是G＝（ω２/g）（S/2）＝ω２S/2g二、測量原理(一)速度式測振原理傳感器（永磁發(fā)電機(jī)式）V→E；指示器（毫伏表）E＝BNLV式中：E—感應(yīng)電動勢有效值；B—磁感應(yīng)強(qiáng)度；N—線圈匝數(shù)；L—每匝繞組的有效長度；V—相對速度的有效值。∴V=?（E）又∵V＝ωY∴Y=?′（E）∣ω一定時→S∵G＝ωVm/g∴G＝?〞（E）∣ω一定時→G將振動速度轉(zhuǎn)換成感應(yīng)電動勢測量(二)加速度式測振原理傳感器（壓電式力傳感器）a→U；指示器（毫伏表）

∵Fi＝-ma式中：Fi—運(yùn)動物體所受慣性力；m—運(yùn)動物體的質(zhì)量?！郺∝Fi而U∝Fi∝a∴S＝K∫∫a＝K′∫∫U三