《飞机电气控制系统》 课件 第7次课-主指示系统

第10章发动机系统课前复习单发活塞发动机电气起动系统起动过程。01解释术语“自我维持转速”。02熄火和湿起动有什么不同？03单发活塞发动机电气起动系统01

电池主开关选为接通。这启动了电池继电器，电力送给汇流条和起动机继电器。当起动机开关闭合时，起动机继电器被启动，电力送给起动机电动机。一旦发动机点火并起动，起动机开关被松开，电力从电动机断开，从而使起动机继电器触头断开。解释术语“自我维持转速”。02

起动机电动机必须克服空压机的惯性。大最空气需要吸入发动机，并进行加速和压缩，直到发动机自我维持转速。自我维持转速指的是发动机产生了足够的能量、不需起动装置也能持续运行时的转速。熄火和湿起动有什么不同？03燃气涡轮发动机有时会出现燃料进入燃烧室但没有点火，这种情况有时被称为“湿起动”。造成湿起动最有可能的原因是高能点火组件/点火器插头有缺陷。其结果是燃烧室没有点火，而有染料聚集。10.3主指示系统10.3.1发动机速度

这是用于活塞发动机和涡轮发动机的主指示参数，表示推力（EPR压力比）。

在燃气涡轮发动机中，通常的做法是显示每分钟最大转数的百分比，而不是实际的每分钟转数(r/min)。转速在数学上用N表示。燃气涡轮发动机可以有多达3个轴，称为低压(LP)、中压(IP)和高压(HP)。转速也可以用数字标称；单个轴的速度就是N1，N2和N3。10.3主指示系统10.3.1发动机速度

发动机的速度需时刻被机组人员监控，尤其是在起动和起飞期间，以确保没有超过发动机的极限。两种主要的发动机速度传感器为转速表和可变磁阻器件。10.3.1.1转速表

转速表指示系统是一个小型三相交流发电机，它通过机械连接与发动机辅助齿轮箱相连。转速表的输出随发动机速度的增加而增加。转速表的输出经修正连接到一个动圈式仪表上。发电机的输出被送到指示器内一个三相交流同步电动机。三相星形连接定子10.3.1.1转速表

参见图10.15．永久磁铁装在同步电动机的转子轴上。它与指示器的指针相连。定子磁场转动时，永久磁铁保持与磁场同步。10.3.1.1转速表

另一个永久磁铁装在指示器的转子上，它位于一个阻尼杯内，永久磁铁转动时，在阻尼杯内感应出涡流，产生与旋转磁铁相反的磁场。

旋转磁铁的速度增加时，阻尼杯上的阻尼（转矩）也随着增加。装在轴上的游丝抵制这个转矩。其结果是指针在刻度盘上的位置与发动机轴的速度成正比。10.3.1.2可变磁阻

N1可变磁阻速度传感器包含一个绕在永久磁铁磁芯上的线圈。这种传感器用于大多数燃气涡轮发动机。当叶片端部通过传感器时，磁场受到扰动。

线圈里感应出电压。随着轴速的增加，叶片端部通过传感器的速率也不断增加。线圈输出以电压脉冲的形式呈现。这些脉冲由一个处理器进行计数，并用于确定发动机的速度。电压脉冲10.3.1.2可变磁阻N2速度传感器位于辅助齿轮箱内。齿轮箱驱动的目标轮包含一个嵌在轮周上的永久磁铁。每次目标通过传感器时，线圈／磁芯传感器磁场都会受到扰动。传感器的输出送给驱动指示器的一个处理器。10.3.2发动机温度

排气温度是燃气涡轮发动机的主要指示参数。发动机的温度随时被监控，尤其是在起动和起飞阶段，以确保发动机的温度极限没有被超过。这些温度有时称为：

●涡轮入口温度(TIT)；

●涡轮中间温度(ITT)；

●涡轮出口温度(TOT)；

●排气温度(EGT)；

●涡轮气体温度（TGT）；

●尾喷管温度(JPT)。10.3.2发动机温度

温度的测量类型取决于探头安装的位置，并参照每个发动机制造商的专业术语。图示出了有些探头的位置。这用的传感器为热电偶（有时称为温度探头）。10.3.2发动机温度

典型发动机温度测量系统。在较大的发动机上，由于气体扰动，尾喷口区域的温度可能有一个范围。10.3.2发动机温度

在有些应用情况下，所用的热电偶在同一个外导管内带有两三个热接面。这种结构测量区域内的平均温度，能给发动机提供不同深度的平均温度，见图10.21。10.3.2发动机温度

小型燃气涡轮发动机通常配有几个热电偶，以提供平均温度和部分冗余。较大的发动机配备多达21个热电偶，它们被并联，以提供尾喷口区域燃气温度的平均读数。典型热电偶的安装。10.3.3发动机的压力比(EPR)EPR是指示推力的两种方法之一。EPR指示系统的原理是测量排气口和进气口的压力并确定它们之间的比值。进气口压力探头是一个单个装置，位于发动机整流罩内。通过一个集管可以连接几个排气口探头。10.3.4燃料流量燃料流量用各种传感器进行测量。这些传感器位于燃料输送管路中。

一个典型的传感器基于计量叶片原理，计量叶片装在一个轴上，当输送的燃料通过传感器本体时，计量叶片开始转动。

圆形腔体有足够的间隙使燃料以最小的约束通过。10.3.4燃料流量

叶片的转动受到弹簧的阻抗。叶片的角位置由一个同步系统测量和指示。计量叶片系统指示的是体积流量，即每小时多少加仑或升。10.3.4燃料流量

燃料流量传感器基于电动叶轮原理。叶轮由交流同步电动机以恒定速度驱动。流经叶轮的燃料被传送时带有一种旋转力，这使得涡轮叶片克服弹簧力转动起来。

涡轮转速与燃料流量成正比。这种传感器是测量质量流量。涡轮通过一个同步系统与指示器相连。典型的质量流量单位用每小时多少磅或千克燃料表示。10.3.5转矩

发动机传给螺旋桨轴的功率可以从下式推出：

功率=转矩·速度。

功率通过测量转矩和速度来导出。这种指示系统一般用于涡轮螺桨发动机和直升机转子。指示器标定为最大转矩的百分比或轴马力(SHP)。用于双发动机直升机的典型转矩指示器。

指示的参数为两个发动机的输出和主转子(M/R)的转矩。

测量转矩有几种方法。一、转矩传动轴带有齿形轮或发声轮。10.3.5转矩

随着输入转矩的增加，两个速度传感器所给信号之间的相位差也相应增加。施加给传动轴的转矩导致两个传感器输出之问产生相位差。

通过在传动轴上嵌入应变片而测量轴的形变（应变）也可以测量转矩。它们可以是金属应变片或半导体压敏电阻器。10.3.5转矩10.4辅助指示系统10.4.1油／燃料温度

发动机和发动机周围流体（如燃料、发动机润滑油和液压油）的温度进行精确测量。这些流体的典型温度范围为-40～十150℃。

润滑油在高温下工作时，其黏度降低，润滑效能也就降低。这会导致发动机磨损，并最终导致轴承或其他发动机部件失效。

润滑油在低温下工作时，其黏度增加，这会影响发动机的起动。

燃料暴露在高温下时，它会蒸发，引起燃料输送问题和爆炸的危险。

在低温下，燃料会结冰，而使过滤器堵塞。10.4.2振动

燃气涡轮发动机上的不平衡传动轴会引起损坏，特别是在高转速的情况下。这些条件可以通过测量发动机的振动来预防。用于探测振动的传感器基于压电晶体。当晶体振动时，它会产生一个小的电信号。每台发动机在关键位置上都装有传感器。其输出被送到一个处理器并在指示器上显示出来。10.4.3流体压力

发动机内被测量的典型流体压力包括润滑油压力和燃料压力。测量流体压力有两种基本方法：布尔登管式压力计和压力传感器。布尔登管式压力计包含一个曲线形或螺线型的导管。当来自流体系统的输入压力增加时，导管趋于伸直；而压力降低会使导管回到原来的形状。这种运动通过齿轮机构传递来使指针偏转。指针沿刻度盘转动，因而提供了压力的直接读数。另一种测量流体压力的方法是采用压力传感器。流体的压力输入时，传感器就会膨胀。这使得一个铁质绕线简在两个电感器线圈的行程范围内运动。10.4.4螺旋桨的同步机构

这个机构自动地使多发动机飞机的所有螺旋桨实现同步，以确保它们能够以同样的速度运转。使螺旋桨速度同步的主要原因是为了使机组人员和乘客舒适。速度略有不同的螺旋桨会通过外差作用产生“脉动”，这是一种通过混合两种不同的频率来产生新频率的现象；一种频率为两种混合频率之差，另一种为两种混合频率之和。飞行时间一长，外差作用会产生使飞机上的乘客感到非常不舒服的脉动。有些飞机装有可视的螺旋桨同步指示器。飞行员可以利用这个指示器来决定是启用自动同步，还是通过调整油门来手动协助完成螺旋桨速度的同步。10.5电子指示系统

较大的客机广泛采用两种电子指示系统：EICAS和ECAM。波音开发的系统是发动机指示和机组人员警示系统(EICAS)，它以集成的格式提供发动机的所有仪表显示和机组人员的播报内容。空客飞机上采用的系统是电于统一化飞机监视(ECAM)系统。这两种系统的工作理念不同，但其基本功能都是监视飞机系统并把相关参数显示给飞行员。两种系统都提供告警、警示和建议信息，由机组人员进行判断。在有些情况下，系统提供解决闸题所需要的程序。每个系统的彩色显示组件都足有源矩阵液晶显示器（AMLCD）或阴极射线管(CRT)。10.5电子指示系统EICAS在中间仪表面板上设计有两个显示屏（一上一下）。10.5电子指示系统ECAM可以使用左、右显示屏（见图10.32）或上、下显示屏。10.5.1EICAS

系统特征包括：●连续显示的主发动机参数；●需要显示的辅助发动机参数；●系统的自动监控；●故障编码、故障历史、自检（下显示屏）；●两台计算机（包括接口，符号发生器、存储器）；

典型的EICAS包括两个高分辨宰彩色大显示屏及其相关控制面、两个或三个EICAS数据集中组件和一个照明灯驱动器组件。主EICAS显示屏显示发动机的主要指示仪表和有关的机组人员警示信息。它用一个固定的格式显示发动机数据，包括：

●发动机推力(EPR)；

●发动机转速(N1)；

●排气温度(EGT)。10.5.1EICAS

文字消息作为“注意警报系统”(CAS)的一部分进行显示。这些消息用颜色编码表示它们的重要性，典型消息包括燃料或液压油系统的压力过低、舱门没有关闭。系统警示信息自动按不同颜色显示并按重要性排序。这些消息根据重要性的不同还带有有声警报：

●告警性消息是红色的，带有有声警报（需要机组人员立即行动）。

●警示性消息是黄色的，带有有声警报（需要机组人员及时处理）。

●提醒性消息是黄色的，没有有声警报（需要机组人员有时间时考虑处理）。

辅助EICAS显示屏为机组人员指示了各种选项，并作为主显示屏的备用没施。利用EICAS控制面可选择页面，它包含多种类型的系统信息，例如：

●液压系统压力；

●飞行控制面的位置；

●货舱温度；

●刹车片温度；

●轮胎压力。10.5.1EICAS

飞机系统数据总线上的信息被引到两个EICAS显示屏和两个多功能显示屏。一个数据集中器组件(DCU)接收来自各种传感器的各种格式的数据，包括来自高速和低速ARINC429总线、发动机和其他飞机系统模拟和分立的输入。一个显示系统出现故障时，另一个系统会以紧凑的形式显示基本的信息。主发动机指示信息与原来相同，辅助指示信息只有数字式读数。如果两个系统都失效，一个备用LED显示屏用于显示EPR，N1和EGT。

10.5.2ECAM

这是一个与飞行阶段有关的显示结构，下列显示内容被自动选择：

●起飞前；

●起飞；

●爬升；

●巡航；

●下降：；

●进场。

在起飞前阶段，检查清单显示在左侧屏幕；它包括刹车片温度、APU状态和提醒性消息这样的信息。在起飞前检查期间，右侧的显示屏提供飞机的图形标识，如舱门足打开还是关闭。系统会自动转换到下一个飞行阶段所需要的有关页面。系统告警按重要性排序，从一级到三级。告警的层级与EICAS类似。选择题1．高能点火组件能保持充电达：(a)几秒钟

（b)几分钟(c)几小时2．发动机的地而空转速度发生在：(a)稳定时（略高于自我维持转速）(b)稳定时（略低于自我维持转速）(c)刚起动时3．发动机的功率通过测量什么来推断：(a)转矩和速度(b)温度和速度(c)发动机压力比(EPR)4．润滑油在高温下工作时，其黏度：(a)降低，润滑性能降低(b)降低，润滑性能提高(c)提高，润滑性能提高5．燃气涡轮发动机的起动顺序是：(a)起动点火，建立足够气流来压缩空气，然后打JF燃料阀(b)建立足够气流来压缩空气，打开燃料阀，然后起动点火(c)建立足够气流来压缩空气，起动点火，然后打开燃料阀6．EICAS告警性消息是：(a)红色，带有有声警报（需要机组人员立即行动）(b)黄色，带有有声警报（需要机组人员及时行动）(c)黄色，没有有声警报（需要机组人员有时间时考虑处理）7．发动机压力比(EPR)用于测量燃气涡轮发动机的：(a)转矩