Термометры выходящего газа ТРД

Использование мостовой схемы компенсации с дополнительным источником питания в измерительной цепи – непременно создаст существенные помех от источника питания на измеряемый сигнал. Компенсационный термометр давно устарел как физически, так и морально. Поэтому, предложена новая схема, свободная от выявленных здесь недостатков. Не имея привязки к конкретному типу летательного аппарата с его внутренними интерфейсами, и не имея возможности подобрать соответствующую элементную базу, ограничимся на данном этапе изложением принципа предложения, и его реализацией в виде блок – схемы устройства, которая всегда, при необходимости, может быть трансформирована в принципиальную при соответствующей привязке к летательному аппарату. На рисунке 17 показана структура предлагаемого в данной работе цифрового канала измерения ТВГ с независимой универсальной компенсацией влияния холодных спаев термопар. Блок термопар ТП расположен в горячей зоне ТРД с использованием панельных индикаторов – гальванометров при необходимости, как описано выше, не нарушая исторически сложившуюся традицию и продукцию [Казань] в этой области.Сигналы с параллельных термопар, как показано выше на рисунках 12 - 16, объединяются в дополнительном коммутаторе КРИ, откуда суммарный сигнал, отражающий среднюю температуру газа ТРД, подается на устройство нормирования и фильтрации УНФ. Сформированный должным образом сигнал с выхода УНФ поступает на вход аналого – цифрового преобразователя АЦП, входящего в состав бортовой информационно – измерительной системы, использующей общую бортовую магистраль для обмена цифровой информацией между элементами системы, распределенными на борту летательного аппарата. Рис. 17. Принципиальная блок - схема организации цифрового канала измерения ТВГ с независимой универсальной компенсацией влияния холодных спаев термопар. Источник компенсирующего сигнала ИКС представляет собой измеритель температуры воздуха, в котором находятся холодные спаи всех термопар. Данное устройство имеет цифровую связь с бортовой магистралью, в результате чего компенсация влияния холодных спаев производится на программном уровне в бортовом вычислителе. К этой же бортовой магистрали подключено устройство отображения информации УОИ – дисплей, на который выводятся текущие значения параметров, измеряемых описанной в данной работе системой. Разработка конструкции измерителя ТВГОдин из вариантов конструкции единичного датчика термометра заторможенного потока представлен на рисунке 18 [12-16]. Обязательным является наличие защитной оболочки 3 термопары 1. При этом видно окно 2 большого размера для входа газов и окна 4 малого размера для выхода газов. В этом случае оболочка 3 играет роль устройства торможения потока.  Рис. 18. Конструкция датчика-термометра с термопарой Такая конструкция первичного преобразователя обеспечивает измерение температуры потока газов в заторможенном состоянии. В связи с невозможностью достижения одинаковых калибровочных характеристик термопар, последние формируют – подбирают в группы с близкими свойствам, из которых и набирают комплект в один измеритель. Соответственно каждой группе подобранных термопар производится градуировка шкал панельных индикаторов, которые тоже маркируются согласно подобранное группе. При этом, как правило, не допускается совместная установка датчиков и указателей, относящихся к разным группам.Указателем термометра такого типа является магнитоэлектрический гальванометр, показанный на рисунке 19, который управляется током, создаваемым термоЭДС в низкоомной замкнутой цепи термопары.Рис. 19. Схема указателя термометра – магнитоэлектрический гальванометр. Индикатор состоит из стержневого магнита 7 с наконечником южного полюса в виде серповидной пластины 6 и наконечником северного полюса в виде разрезанного кольца 3, связанного с полюсом магнитопроводом 8. В зазоре между наконечниками перемещается рамка 4, жёстко связанная с осью 1, к которой крепиться стрелка 9, и спиральные уравновешивающие пружины 2, 5и 10. Такая конструкция указателя обеспечивает угол отклонения стрелки до 2300. Внешний вид такого индикатора с увеличенной шкалой показан на рисунке 20 [17]. Рис. 20. Внешний вид индикатора термометра газов в ТРД.  Бортовое устройство нормирования сигнала с термопары до уровня, необходимого для оцифровывания аналогового сигнала бортовыми вычислительным средствами, показано на рисунке 21 [18].Рис. 21. Сдвоенная измерительная аппаратура 2ИА-6, предназначенная для измерения ТВГ в условиях полета по сигналам от параллельно соединенных термопар. Диапазон измеряемой величины – до 1050°С . наработка на отказ – 2000 часов налета. Погрешность измерения – не хуже ±7°С. Время готовности к работе - не более 5 минут. Масса в сборе – не более 5 кГ. Питание ь 27 В DC, или 115 В – 400 Гц. ПогрешностиВыявлены следующие источники систематической погрешности измерения ТВГ описанными выше средствами измерения [12-18]: Погрешность калибровки чувствительного элемента (термопары);Динамическая погрешность, связанная с запаздыванием температуры рабочего спая термопары от температуры окружающего газа;Погрешность торможения газового потока;Паразитные термоЭДС в линиях связи;Неточность учета изменяющейся температуры холодного спая;Изменения сопротивления рамки индикатора;Трение в опорах рамки индикатора;Неточность коэффициента передачи электронного блока нормирования сигнала с термопар. Погрешность измерения температуры dTz заторможенного потока оценивается следующим выражением [15]:dTz = (1-r)V2/(2Jgcp),где: r = (T – Tz)/(Ts – Tz); V – скорость потока, cp – теплоемкость газа при постоянном давлении, J – эквивалент тепла. Как уже упоминалось выше, данная погрешность может достигать десятков градусов, и минимизируется конструкцией устройства торможения. Динамическая погрешность характеризуется постоянной времени установления температуры спая термопары при скачкообразном тепловом воздействии. Зависит от массы и конструкции первичного преобразователя и может быть минимизирована до единиц секунд. Паразитные термоЭДС минимизируются однородностью свойств соединительных проводов во входной цепи. Во всех случаях сопротивление соединительных проводов должно быть строго определенным, соответствующим величине, принятой при калибровке. Зависимость сопротивления соединительных проводов от температуры также является источником погрешности в цепи измерения с помощью панельного индикатора, в связи с изменением тока в его цепи, вызываемого измеряемой величиной термоЭДС. В этом смысле применение электронного нормирующего блока является более выгодным, так как в данном случае измеряется именно термоЭДС, не зависящая от сопротивления проводов. Погрешность компенсации влияния температуры холодного спая может быть минимизирована в предложенной схеме построения измерителя путем увеличения точности измерения температуры окружающей среды. Таки образом, в результате проведенного исследования можно выписать следующую форм упрощенной математической модели измеряемого сигнала UX с датчиков ТВГ:UX = (K1 ± K) THOT + (K2 ± K)TCOLD – UC + UTЭДС + K1dTzгде: K1 – чувствительность горячего спая термопары;K – погрешность калибровки термопары;THOT – температура горячего спая термопары;K2 – чувствительность холодного спая термопары;TCOLD – температура холодного спая;UC – сигнал компенсации влияния холодного спая;UTЭДС – суммарное напряжение паразитных термоЭДС. Предложенная математическая модель совершенно достаточна для образовательного изучения методических особенностей применения термопарной техники для решения поставленной в данном проекте задачи. ЗаключениеВ результате выполнения данного исследования получены знания в области высокотемпературной термометрии потоков газа, исходящих из авиационных двигателей. В ходе рассмотрения вскрыты теоретические основы измерения температуры выходных газов, рассмотрены примеры существующих технических решений аналогичных приборов и систем температуры выходных газов, проведена разработка структурной схемы измерения температуры выходных газов, сделан обоснованный выбор первичного датчика измерения температуры выходных газов, даны предложения по составлению принципиальной схемы температуры выходных газов, рассмотрены основы конструкции измерения температуры выходных газов, приведены оценка погрешностей измерения температуры выходных газов.Полученные знания составят основу для выбора темы выходной квалификационной работы. ЛитератураЕремеев С.М. Авиационные приборы. М.: Изд. МО, 1970https://wiki.org/ТРДhttp://avia.pro/blog/regulirovanie-temperatury-gaza-v-gtdСидунов А.И. Автоматика управления авиационными двигателями. Минск, 2012ТВГ_Электроприбор.pdfhttps://domavia.ru/en/library_ati/detail/227782https://www.priborist.net/catalog/produktsiya-aviatsionnogo-i-spetsialnogo-naznacheniya/sistemy-kontrolya-temperatury/termometry-termoelektricheskie-i-termorezistivnye/https://vuzlit.ru/963209/aviatsionnye_termometryИЛ-96-300 Руководство по технической эксплуатации. Раздел 022.30.00 Вычислительная система управления тягой (ВСУТ-85). 1988 г.http://superjet.wikidot.com/wiki:engine-controlhttp://superjet.wikidot.com/wiki:aircraft-controlБоднер В.А. Приборы первичной информации. М.: Машиностроение, 1981Браславский Д.А. Авиационные приборы и автоматы. М.: Машиностроение, 1978Воробьёв В.Г. Авиационные приборы и комплексы. М.: Транспорт, 1992Дорофеев С.С. Авиационные приборы. М.: Изд. МО, 1992Клюев Г.И. Авиационные приборы и системы. Ульяновск, УлГТУ, 2000https://poisk-ru.ru/s15147t3.htmlОАО Казанский завод Электроприбор.ppt