Информационно-измерительная система контроля уровня топлива в летательных аппаратах

Система измерения количества топлива самолета ЯК-18Т. Общая структурная схема информационно-измерительной системы и ее технические характеристики. Математическая модель измерительного сигнала и его основные характеристики. Методы цифровой обработки.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

Министерство образования и науки Украины

Национальный технический университет Украины

«Киевский политехнический институт»

Кафедра автоматизации экспериментальных исследований

Расчетная работа

на тему: «Информационно-измерительная система контроля уровня топлива в летательных аппаратах»

Киев 2011

Содержание

Вступление

1. Обоснование предметной области использования ИИС

1.1 Объект измерения и место в нем разрабатываемой системы

1.2 Система измерения количества топлива самолета ЯК-18Т

2. Общая структурная схема ИИС и ее основные технические характеристики

2.1 Структурная схема ИИС

2.2 Основные технические характеристики

3. Математическая модель измерительного сигнала и его основные характеристики

4. Методы цифровой обработки

Выводы

Список литературы

Вступление

Расчетно-графическая работа посвящена разработке информационно-измерительной системе контроля уровня топлива в баках летательных аппаратах.

Необходимость измерения множества самых различных параметров современного самолета в полете, в том числе и уровня топлива, непосредственно связана с безопасностью пассажиро- и грузоперевозок и ставит задачу создания единых систем их измерения, а также расширения состава контрольно-измерительных операций и проведения комплексных проверок с применением специальных приемов, повышающих достоверность получаемой информации.

Разработка выполнена с использованием научно-технической литературы по проектированию многоканальных измерительных систем. Принятое техническое решение обеспечивает оптимальное соотношение аппаратурных затрат, быстродействия и точности измерений.

1. Обоснование предметной области использования ИИС

1.1 Объект измерения и место в нем разрабатываемой системы

Масса топлива на борту летательного аппарата (ЛА) составляет более половины его взлетной массы. Поэтому точное определение его количества и расхода является одной из важнейших задач, решение которых позволяет обеспечить работы силовых установок ЛА. Эту задачу решает топливоизмерительная система (ТИС).

Основной ТИС современных ЛА являются топливомеры и расходомеры. Топливомер служит для формирования измерительной информации о запасе топлива в топливных баках ЛА. Расходомер обеспечивает измерительную информацию о расходе топлива. На основе точного определения запаса и расхода топлива можно рассчитать дальность и продолжительность полета, решить задачи автоматического управления порядком выработки топлива из баков, автоматически производить перекачку топлива из бака в бак для поддержания правильной центровки ЛА, формировать сигнализацию о критическом остатке топлива, определять порядок заправки баков топливом и т.д. [1].

ИИС контроля уровня топлива в баках ЛА предназначена для сбора и преобразования аналоговых сигналов, поступающих от первичных преобразователей неэлектрических величин (электроемкостного датчика) в частоту, ее последующей обработки микроконтроллером и передачи данных на пульт пилота, а также на более высокий иерархический уровень - в систему управления общесамолётным оборудованием. Система может применяться как в составе бортовой аппаратуры, как и аппаратуры систем наземного контроля технического состояния самолета.

Применение микропроцессорной системы управления и обработки информации дает возможность оперативной адаптации всей системы к условиям измерения, т.е. оперативно учитывать влияние изменения климатических и других факторов окружающей среды, гибкого изменения алгоритмов обработки информации и форм ее представления.

Комплексная система программного управления и измерения топлива, установленная на самолете, необходима для измерения суммарного запаса топлива в баках левого и правого полукрыла (раздельно), измерения запаса топлива в каждой группе баков, автоматического управления порядка расхода топлива в полете, управления централизованной заправкой и сигнализации об остатке топлива.

Топливомер питается переменным током напряжением (27±2,7) В, частотой 400 Гц.

1.2 Система измерения количества топлива самолета ЯК-18Т

Количество топлива в баках самолета измеряется топливомером фирмы Westach, который обеспечивает измерение запаса топлива и непрерывную индикацию на приборной доске. На самолете имеются два топливных бака, каждый бак оборудован датчиком топливомера. На приборной доске установлен двухстрелочный указатель. Кроме топливомера на самолете в баках установлены датчики обеспечивающие выдачу сигналов на светосигнальные табло каждого бака о наличии резервного остатка топлива (30 л). Расход топлива измеряется расходомером типа FS-450.



Рисунок 2.2 - Принципиальная электрическая схема топливомера. Т1 - датчик топливомера CAT.395-5S левого бака; Т2 - датчик топливомера CAT.395-5S правого бака; Т3 - индикатор топливомера 2DA4-40; R1, R2 - резистор 680 Ом, 2 Вт; Д10 - автомат защиты АЗК1М-3, установлен на РУ27В.

Индикатор топливомера 2ДА4-40 двухстрелочный с диапазоном измерения от F (полный) до Е (пустой, работает с емкостными датчиками.

Рисунок 2.3 - Установка датчиков топливомеров. 1 - стенка топливного бака (обшивка крыла); 2 - чашка; 3 - крышка лючка; 4 - датчик топливомера; 5 - гермовывод электрического жгута; 6 - винт регулировки показаний топливомера при полном баке; 7 - винт регулировки показаний топливомера при пустом баке; 8 - индикатор топливомера, установленный на приборной доске; 9 - герметизирующие прокладки.

Датчик топливомера CAT.395-5S представляет собой топливный передатчик-измеритель, который работает посредством подачи малого фиксированного количества энергии во внешнюю алюминиевую трубку датчика. Количество энергии, наводимой во вторичном проводнике внутри трубки (и изолированном от нее) зависит от сопротивления, объема, разделяющего два проводника. Микропроцессор в головке датчика измеряет наведенный потенциал, усиливает и направляет в измерительный прибор (индикатор топливомера). Когда количество топлива в датчике уменьшается вследствие выработки, количество воздуха увеличивается, таким образом, непрерывно измеряется количество наводимой энергии. Электроника датчика залита эпоксидной смолой.

Датчик резервного остатка топлива поплавкового типа, состоит из коромысла с поплавком, на котором установлен мощный магнит, и геркона, который установлен с внешней стороны бака на специальной плате. Все детали датчика смонтированы на одной оси. При понижении уровня топлива магнит занимает место напротив геркона, замыкается электрическая цепь и на приборной доске загорается красный светодиод. Датчик регулируется на резервный остаток топлива 30 литров [3].



Рисунок 2.4 - Датчик резервного остатка топлива. 1 - ось вращения штанги с поплавком; 2 - стенка торцевой нервюры крыла; 3 - плата с герконом; 4 - прорезь для регулировки датчика; 5 - фиксирующий винт; 6 - проволочная штанга с поплавком; 7 - поплавок; 8 - нижняя обшивка крыла (бака-отсека); 9 - геркон; 10 - фланец с упорами; 11 - положение штанги с поплавком на верхнем упоре (при полном баке); 12 - магнит; 13 - электрическая клемма геркона; 14 - резиновое уплотнительное кольцо.

2. Общая структурная схема ИИС и ее основные технические характеристики

2.1 Структурная схема ИИС

Измерительная система (ИС): Совокупность измерительных, связующих, вычислительных компонентов, образующих измерительные каналы, и вспомогательных устройств (компонентов измерительной системы), функционирующих как единое целое, предназначенная для:

- получения информации о состоянии объекта с помощью измерительных преобразований в общем случае множества изменяющихся во времени и распределенных в пространстве величин, характеризующих это состояние;

- машинной обработки результатов измерений;

- регистрации и индикации результатов измерений и результатов их машинной обработки;

- преобразования этих данных в выходные сигналы системы в разных целях.

Примечание -- ИС обладают основными признаками средств измерений и являются их разновидностью.

Система предназначена для контроля уровня топлива в летательных аппаратах с использованием электроемкостного датчика типа ДТ63-1. Принцип действия измерительной части топливомера основан на измерение электрической емкости датчика-конденсатора, меняющейся под воздействием изменения количества топлива с помощью самоуравновешивающегося электрического моста переменного тока, одним плечом которого является емкость датчика.

При заполнении баков топливом воздух между трубой датчика-конденсатора вытесняется, и зазор между трубой заполняется топливом. При этом емкость датчика меняется от начального (бак пуст) до максимального значения. По величине электрической емкости датчика судят о запасе топлива, находящегося в баке.

Канал измерительной системы (измерительный канал ИС):

Конструктивно или функционально выделяемая часть ИС, выполняющая законченную функцию от восприятия измеряемой величины до получения результата ее измерений, выражаемого числом или соответствующим ему кодом, или до получения аналогового сигнала, один из параметров которого -...