燃油指示和警告系统飞机结构与系统课件

燃油指示和警告系统主讲人：张洋《飞机结构与系统》01.燃油油量指示系统02.低压警告03.温度指示目录contents为飞行员和飞机维护人员提供每个油箱的燃油量指示，也可为飞机其他系统提供油箱内燃油量信息。一、燃油油量指示系统根据燃油油量传感器不同将分为机械（浮子）式指示系统、电容式指示系统、超声波指示系统和油尺。一、燃油油量指示系统1、机械（浮子）式指示系统它会因浮子连杆的摩擦、卡滞、运动部件间的间隙和温度波动等原因造成指示不准确，精度较低。如图所示，由油箱中的浮子式传感器和驾驶舱内的油量指示器（油量表）组成。当油箱内燃油平面改变时，传感器的浮子随油面浮动，感受油面高度的变化，从而把油量变化转换成位移信号，再将位移信号转换成电信号通过导线送到油量表，油量表便显示出油箱内燃油量。浮子感受油面的变化，因此显示油量为容积油量。一、燃油油量指示系统2、电容式指示系统是航空界普遍认可的燃油精确测量系统，在相对恶劣的燃油箱环境中具有良好的兼容性和可靠性，工作寿命长。1电容式系统组成利用电容式传感器将燃油面高度的变化转换成电容器电容量的变化，是航空界普遍认可的燃油精确测量系统，在相对恶劣的燃油箱环境中具有良好的兼容性和可靠性，工作寿命长。一、燃油油量指示系统主要组成部件包括电容式传感探头、桥式电路、驱动放大器和指示器。如图所示电容式油量传感器(a)传感器外观(b)传感器原理电容式传感器的基本原理是空气与燃油在介电特性方面存在差异。电容式传感器由两个同心的电极管组成，垂直地安装在油箱内构成电容器。当燃油油位变化时，浸在燃油中的传感器中空气和燃油之比将随之相应变化，因此传感器的电容值发生变化。传感器的电容与再平衡电桥中的基准电容器进行比较，其不平衡信号由驱动放大器放大后传送到指示器。一、燃油油量指示系统2电容式传感器电容式传感器通常由名义直径1.0in的薄壁金属外管和名义直径为0.5in的薄壁金属内管组成，两个金属管上端和下端开口，便于空气和燃油进出其内的空间（大约0.25in的环形空间）。如图所示电容式油量传感器(a)传感器外观(b)传感器原理电容值由三个因素决定：电容器极板面积、极板之间的距离以及极板间填充材料的介电常数。一、燃油油量指示系统传感器几何尺寸确定后，极板间填充材料的介电常数由极板间的空气和燃油比例决定。相对介电常数是指材料的介电常数与真空介电常数的比值。燃油量测量中所涉及材料的相对介电常数如下表：介质材料相对介电常数备注真空1ευ

=8.85415×10-12C²/(N·m²)空气1.00059标准大气压下燃油蒸气1.001~1.002航空煤油2.09JETA燃油水80.4冰2.85-5℃

燃油系统电容测量材料的相对介电常数(20℃条件)一、燃油油量指示系统电容式指示系统的精度比较高，原因是：1、因为电容式指示系统的传感器没有活动部件，消除了机械摩擦等影响；2、因为一般釆用多个传感器进行多点探测，消除了飞机姿态变化对燃油信号的影响，可得到油箱内油面的精确信号。一、燃油油量指示系统3温度修正补偿航空燃油的相对介电常数会随着温度的升高而下降。为了消除温度波动引起的指示误差，现代飞机油箱内安装了燃油温度补偿器进行补偿，燃油指示系统误差可以减少到±2.75%，再引入密度测量系统后，误差可以减少到±1%指示油量。如图所示传感器/补偿器清洗原理一、燃油油量指示系统4传感器的冲洗油箱内的加油管有一根清洗油管被引到油量传感器和温度补偿器处。每次加油时，加入的清洁燃油可对传感器和补偿器进行自动清洗。如图所示传感器/补偿器清洗原理影响电容式指示系统精度的因素还有油箱中的水分和微生物滋生等因素。为消除此类故障，一、燃油油量指示系统3、超声波式指示系统与电容式指示系统的根本区别在于油量传感器不同。超声波油量表的工作原理基于超声波可在不同密度介质的分界面上产生反射的特性。超声波指示系统的测量元件由声速计和传感器组成。如图所示声速计和传感器的工作原理声速计传感器燃油油面燃油油面

往返信号目标体目标体往返信号稳定筒收发器油箱

下表面已知距离D燃油油面高度H一、燃油油量指示系统声速计由稳定筒、超声波收发器以及安装在稳定筒中部的超声波目标体构成。超声波收发器向上发出超声波束，遇到目标体返回，被收发器接收。由于目标体安装的距离是固定的，因此可以测出当前情况下燃油内的声速。超声波传感器内没有目标体，超声波收发器发出的信号遇到燃油与空气的交界面会返回，由超声波收发器所接收。稳定筒的作用是减少燃油晃动和油面波纹的影响。从发射脉冲到接收脉冲所经过的时间与油面高度成正比，这个比值由接收器—计算机储存起来，然后再根据发送和接收脉冲之间所测到的间隔时间和油箱几何形状，计算出油箱中的燃油容积。一、燃油油量指示系统超声波指示系统的指示精度受燃油晃动、内部游离水折射、气泡（飞机爬升时燃油溶解的空气析出）和飞机姿态的影响较大。当飞机姿态改变时，燃油油面与稳定筒之间出现一定夹角，超声波在油面的反射波不会垂直反射到底部收发器，而是在稳定筒内壁中成Z形折射，延长了信号传输时间，造成指示误差。一、燃油油量指示系统4、油尺为地面维护人员确定飞机每一个油箱内的燃油量提供了可能。油尺构造简单，使用方便，主要有三种类型：磁性浮子油尺、滴油管式油尺和光线式油尺。其中前两种在飞机上得到了广泛应用。一、燃油油量指示系统2滴油管式油尺（漏油尺）当空心滴油管顶端落到燃油平面时，燃油就会进入滴油管顶部开口，即可读出油箱内油量。如图所示二、低压警告在驾驶舱燃油控制面板设有燃油增压泵的低压指示灯，其作用是当燃油增压泵输出压力低于特定值时，向机组发出警告。737NG燃油控制面板二、低压警告如图所示：当打开增压泵控制电门时，接通了油泵低压指示灯电路和增压泵继电器电路。此时低压指示灯点亮。增压泵继电器通电后，将三相交流电输送到增压泵电动机，增压泵开始工作。增压泵出口管路的低压电门感受油泵出口压力。燃油压力指示系统二、低压警告如图所示：燃油压力指示系统当燃油压力高于调定值时，低压电门将低压指示灯电路断开。若油泵出现故障或油箱内油液快用光时，油泵输出压力降低，低压电门会在压力低于调定值时接通电路，点亮增压泵低压指示灯。此时飞行员应将增压泵控制电门关闭，低压指示灯自动熄灭。三、温度指示现代民航飞机巡航高度很高，飞机燃油会被冷却到极低的温度，长时间巡航后橡胶油箱内的燃油可能冷却到-30℃，金属油箱内的燃油则可能冷却到-45℃。因此，必须在燃油系统中设置温度指示装置，便于飞行机组监控燃油温度。二、低压警告低温会导致燃油特性下降，主要表现在以下两个方面。燃油析岀冰晶和石蜡。会堵塞管路和油滤，直接破坏发动机供油。1燃油低温会导致油液黏度增大，流动阻力增大，造成发动机供油实际进口压力降低，而油泵所需的功率就要增大。1三、电容式指示系统为了控制燃油低温的影响，可在系统中安装燃油加热器。燃油加热器通常为燃油-空气热交换器或燃油-滑油热交换器，工作原理如图所示。燃油-滑油热交换器燃油滑油