4.2 Измерение расхода топлива

Расход топлива определяется количеством вещества, проходящего че­рез данное сечение канала в единицу времени. Расход топлива является од­ним из параметров, определяющих тягу (мощность) авиадвигателя. В целях обеспечения экономичности полета измерение расхода топлива необходимо вести с возможно меньшими погрешностями, не более ± 2%.

Расход можно измерять в единицах объема, деленных на единицу времени (м³/с, м³/мин, м³/ч и т.п.), или в единицах массы, деленных на единицу времени (кг/с, кг/мин, кг/ч и т.п.). Впервом случае объемный рас­ход топлива обозначают символом q_v во втором случае массовый расход топлива обозначают символом q_т.

В авиации необходимо измерять также количество топлива, протекшее по топливному трубопроводу за определенный интервал времени и за все время между запуском и остановкой двигателя, которое называют суммарным (интегральным) расходом и обозначают символом Q. Существует также понятие мгновенный (часовой) расход топлива. Следует отметить, что тер­мины мгновенный и суммарный расход уточняются ГОСТ 15528-70. Соглас­но указанному стандарту приборы, служащие для измерения расхода топлива называются расходомерами топлива. Приборы, служащие для измерения ко­личества топлива, протекшего через сечение трубопровода за время работы двигателя (суммарного расхода), называют счетчиками количества топлива (суммирующими расходомерами).

В таблице 4.2 приведены некоторые методы измерения расхода и пока­заны упрощенные принципиальные схемы расходомеров (счетчиков количе­ства) на их основе.

Расходомеры более надежны по сравнению с топливомерами. Их пока­зания не зависят от эволюции ЛА, поэтому турбинные тахометрические рас­ходомеры и счетчики количества топлива (суммирующие расходомеры) на­шли в авиации наиболее широкое применение.

Таблица 4.2

Методы измерения действия

Метод	Принцип действия	Принципиальная схема
Переменного перепада давления	Основан на зависимости от расхода вещества перепада давления, создаваемого неподвижным устройством, устанавливаемым в трубопроводе, или самим элементом трубопровода
Обтекания	Основан на зависимости от расхода вещества перемещения тела, воспринимающего динамическое давление обтекающего его потока
Тахометрический	Основан на зависимости от расхода вещества частоты вращения турбины, установленной в трубопроводе
Термоанемометрический	Основан на зависимости между количеством тепла, теряемым непрерывно нагреваемым телом, помещенным в поток, и массовым расходом вещества
Камерный	Основан на отмеривании подвижными элементами при их движении определенных объемов вещества
Ультразвуковой	Основан на измерении, зависящем от расхода того или иного акустического эффекта, возникающего при проходе ультразвуковых колебаний через поток вещества

4.2.1 Расходомеры измерения мгновенного расхода топлива

Принцип действия таких расходомеров основан па использовании за­висимости скорости вращения  крыльчатки, помещенной в поток жидкости, от скорости потока V, а следовательно от мгновенного расхода. /Для ненагруженной крыльчатки имеем

, (4.5)

где k₁ - коэффициент пропорциональности, зависящий от геометрии крыльчатки.

Учитывая зависимость мгновенного объемного расхода q_v

(4.6)

и мгновенного массового расхода q_т

(4.7)

жидкости плотностью , протекающей через сечение площадью S, от ско­рости V, получим

. (4.8)

Так как обычно измеряют массовый расход,

. (4.9)

Итак, измерение мгновенного объемного расхода сводится к измере­нию скорости вращения крыльчатки. Для измерения мгновенного массового расхода, непосредственно характеризующего мощность (тягу) двигателя, следует также измерять плотность  топлива. Измерение скорости вращения крыльчатки осуществляется с помощью измерительных узлов, аналогичных используемым в магнитоиндукционных тахометрах.

Расходомер мгновенного расхода топлива состоит из датчика ДРТМ и указателя УРТМ (рис. 4.12.). При движении потока топлива со скоростью V_T крыльчатка через редуктор 1 вращает постоянный магнит 2. Взаимодей­ствие поля магнита с вихревыми токами, наведенными в цилиндре 3, при­водит его во вращение. С цилиндром связан ротор сельсин-датчика СД. Угол поворота ротора СД, ограничиваемый пружиной 4, будет пропорцио­нален мгновенному расходу топлива.

Сигнал, снимаемый с сельсин-датчика, подастся на сельсип-приемпик СИ, ротор которого перемещает стрелку указателя УРТМ в соответствии с мгновенным расходом топлива. Шкала указателя проградуирована в кг/ч.