Винахід може бути використано для вимірювання запасу палива на борту літака. Система містить топливомер, що включає встановлені в паливному баку два з'єднаних паралельно електроемкостних чутливих елемента. У баку також розташовані сигналізатори рівня палива, а в з'єднаної з баком видаткової магістралі встановлений датчик витрати палива. До складу системи, крім того, входять інтегрує пристрій, схема обчислення запасу палива, задатчик кількості заправленого палива, індикатор запасу палива, схема введення поправки, блок обчислення питомої поправки і таймер реального часу. Винахід забезпечує зменшення похибки вимірювання запасу палива, що виникає в проміжках часу між корекціями. 1 мул.
Винахід відноситься до приладобудування і може бути використано для вимірювання запасу палива на борту літака.
Ця система містить датчик миттєвої витрати палива, топливомер з електроемкостнимі датчиками, що входять до його складу. Система також містить датчик витрати палива, що інтегрує пристрій, схему обчислення запасу палива, задатчик кількості заправленого палива, схему введення поправки і індикатор запасу палива. Вихід інтегруючого пристрою з'єднаний з одним із входів схеми обчислення запасу палива, інший вхід якої підключений до задатчику кількості заправленого палива, а перший вихід схеми обчислення запасу палива приєднаний до першого входу схеми введення поправки.
У відомій системі відсутній методична похибка непрямого визначення витрат, тому що витрата палива вимірюється безпосередньо датчиком миттєвої витрати. Однак в даній системі виникає значна за величиною похибка вимірювання сумарної витрати палива, викликана накопиченням в часі помилки q вимірювання сумарної витрати, тому що сумарний витрата обчислюється шляхом інтегрування в реальному часі сигналу датчика миттєвої витрати палива.
Помилка q безперервно зростає в міру витрати палива з паливного бака і вже до моменту спорожнення бака на 20. 25% досягає величини q> 1%.
Для зменшення впливу помилки q на точність вимірювання запасу палива в відомій системі використаний спосіб часткової компенсації шляхом введення поправки до сигналу датчика миттєвої витрати палива. Зазначена поправка являє собою різницю двох фізичних величин: кількості палива в баку, виміряного за допомогою топливомера, і кількості палива в баку, виміряного за допомогою датчика витрати.
Поправка обчислюється схемою введення поправки, на вхід якої надходять три вимірювальних сигналу: сигнал про значення маси Q0 палива, заправленого в паливний бак, що формується задатчиком кількості заправленого палива, сигнал про поточне значення залишку Q * палива в паливному баку, що формується Паливним, і сигнал про сумарному витраті палива з паливного бака, що формується інтегруючим пристроєм шляхом інтегрування в реальному часі сигналу датчика миттєвої витрати палива.
В результаті порівняння трьох зазначених сигналів в схемі введення поправки на виході цієї схеми формується сигнал поправки до показань датчика миттєвої витрати палива, значення якого пропорційно величині помилки q. В ідеальному випадку, при відсутності похибок вимірювань в сигналах Q0 і Q *, величина поправки повинна бути в точності рівної помилку q за величиною і протилежна їй за знаком, тому помилка q в цьому випадку повинна бути повністю компенсується поправкою.
Однак в реальному випадку значення Q * запасу палива, виміряного Паливним, містить значну по величині похибка Q вимірювання.
Величина Q складається з інструментальної похибки електроемкостних датчиків топливомера і методичної похибки, викликаної розкидом електрофізичних параметрів палива, що впливають на точність вимірювання, і перш за все - розкидом значень діелектричної проникності - параметра, безпосередньо впливає на точність електроемкостного методу вимірювання.
Розкид значень діелектричної проникності між різними сортами авіаційних палив досягає величини 2%.
Т. к. При перельотах далекомагістральних літаків дозаправка паливом відбувається в різних аеропортах з різними сортами палив, то паливні баки літака практично завжди заповнені сумішшю декількох сортів палива, значення діелектричної проникності якої лежить в межах розкиду 2%. У зв'язку з цим у сучасних авіаційних електроемкостних паливоміри величина сумарної похибки вимірювання запасу палива в нормальних умовах становить Q = 2,5% від повної місткості паливного бака, а в умовах експлуатації перевищує цю величину. Тому поправка до показань датчика миттєвої витрати палива, що обчислюється як мала різниця трьох великих величин (Q0. Q * і сумарний витрата), одна з яких, а саме Q *, виміряна зі значною похибкою Q. істотно відрізняється по величині від помилки q. В результаті помилка q. що виникає у відомій системі при вимірюванні сумарного витрати, компенсується схемою введення поправки лише в незначній мірі, що призводить до значної похибки вимірювання сумарної витрати і запасу палива в паливному баку літака, що перевищує величину 2,5% від повної місткості паливного бака.
В основу запропонованого винаходу поставлена задача зменшення похибки вимірювання запасу палива.
Поставлена задача вирішується тим, що в топлівомерно-витратомірного системі літака, що містить топливомер, датчик витрати палива, що інтегрує пристрій, схему обчислення запасу палива, задатчик кількості заправленого палива, схему введення поправки і індикатор запасу палива, причому вихід інтегруючого пристрою з'єднаний з одним із входів схеми обчислення запасу палива, інший вхід якої підключений до задатчику кількості заправленого палива, новим відповідно до винаходу є те, що в неї додатково введені сигналі АТОР рівня палива, блок обчислення питомої поправки і таймер реального часу, число входів якого дорівнює числу сигналізаторів рівня палива, кожен з входів таймера з'єднаний з одним з сигналізаторів рівня палива, а вихід - з першим входом блоку обчислення питомої поправки, другий вхід якого підключений до виходу схеми введення поправки, з'єднаної своїм другим входом з виходом топливомера, а вихід датчика витрати палива підключений до входу інтегруючого пристрою, забезпеченого додатковим входом, який з'єднаний з вихід м блоку обчислення питомої поправки, перший вихід схеми обчислення запасу палива з'єднаний зі входом індикатора запасу палива, а другий вихід схеми обчислення запасу палива приєднаний до першого входу схеми введення поправки.
Функціональна схема запропонованої системи показана на кресленні.
Система містить топливомер 1 з датчиками 2 кількості палива, встановленими в паливному баку 3, зокрема, представляють собою два з'єднаних паралельно електроемкостних чутливих елемента. У баку 3, крім того, розташовані сигналізатори 4 рівня палива, а в з'єднаної з баком 3 видаткової магістралі 5 встановлений датчик 6 витрати палива. Вихід датчика 6 підключений до входу інтегруючого пристрою 7, вихід якого з'єднаний з одним із входів схеми 8 обчислення запасу палива.
Інший вхід схеми 8 з'єднаний з задатчиком 9 кількості заправленого палива, а виходи схеми 8 підключені: перший - до індикатора 10 запасу палива, другий - до першого входу схеми 11 введення поправки. Другий вхід схеми 11 з'єднаний з виходом топливомера 1, а її вихід - з другим входом блоку 12 обчислення питомої поправки, вихід якого підключений до додаткового входу інтегруючого пристрою 7. Перший вхід блоку 12 з'єднаний з виходом таймера 13 реального часу, число входів таймера 13 одно числу сигналізаторів 4 рівня палива, причому кожен з входів таймера 13 з'єднаний з одним з сигналізаторів 4 рівня.
Система працює наступним чином.
При виробленні палива з паливного бака 3 через видаткову магістраль 5 сигнал про витрату Q (t) палива надходить з виходу датчика 6 витрати палива на вхід інтегруючого пристрою 7, де інтегрується в режимі реального часу від моменту часу t0 = 0 (час запуску двигуна) до поточного моменту часу t. В результаті інтегрування витрати Q (t) на виході пристрою 7 виникає сигнал про сумарному витраті mQ палива: де (t) - похибка вимірювання витрати палива датчиком 6 в функції часу.
При постійній витраті палива вказаний інтеграл спрощується: З останнього виразу випливає, що сигнал про сумарному витраті палива, що виникає на виході інтегруючого пристрою 7, містить похибка t, лінійно зростаючу з плином часу t.
З виходу інтегруючого пристрою 7 сигнал mQ надходить на один з входів схеми 8, призначеної для обчислення запасу палива, що залишилося в баку 3. На інший вхід цієї схеми від задатчика 9 надходить сигнал про кількість палива m0. залитого в бак 3 при заправці. Віднімаючи з m0 mQ. схема 8 визначає запас палива mрасх в баку 3, обчислений на основі вимірювання витрати палива: mрасх = m0 -mQ Інформація про запас палива mрасх надходить з першого виходу схеми 8 на індикатор 10. Однак ця інформація містить похибка t вимірювання запасу палива. Для зменшення зазначеної похибки блок 12 формує і видає на додатковий вхід інтегруючого пристрою 7 сигнал про значення питомої поправки до сигналу датчика 6 витрати палива.
Сигнал про значення питомої поправки формується таким чином.
Інформація про запас палива mpacx надходить з другого виходу схеми 8 на перший вхід схеми 11 введення поправки, на другий вхід якої з виходу топливомера 1 подається сигнал про масу палива mтопл в баку 3, виміряної Паливним. У схемі 11 виробляється формування сигналу про значення поправки m. рівного різниці зазначених сигналів: m = mpacx -mтопл = m0 -mQ -mтопл При спрацьовуванні першого (верхнього за рівнем) сигналізатора 4 на перший вхід блоку 12 з виходу таймера 13 видається сигнал про першому проміжку часу t1 = t1 -t0. де t1 - час спрацьовування першого сигналізатора 4. Крім того, в момент спрацювання першого сигналізатора 4 блок 12 фіксує значення першої поправки m1. надходить на другий вхід блоку 12 з виходу схеми 11. У блоці 12 проводиться формування першої питомої поправки 1. 1 = m1 / t1. після чого сигнал про обчисленому значенні 1 інвертується і безперервно подається на додатковий вхід інтегруючого пристрою 7 протягом наступного проміжку часу t2 = t2 -t1. де t2 - час спрацьовування другого (за рівнем) сигналізатора 4. Значення поправки 1 лише незначно відрізняється від значення похибки 1 вимірювання витрати палива на проміжку часу t1. 11. тому їх різниця близька до нуля:
1 - 1 0.
Висока точність обчислення поправки 1 пояснюється високою точністю сигналізаторів 4. Абсолютна похибка c спрацьовування сигналізаторів рівня, наприклад, терморезисторних дорівнює c = 1 мм, що становить для фюзеляжних паливних баків з характерною висотою 500. 1000 мм відносну величину всього лише 0,2. 0,1%.
Таким чином, протягом проміжку часу t2 / на входи інтегруючого пристрою 7 безперервно надходять два сигнали: перший - про значення витрати палива (Q 1) і другий - про значення питомої поправки 1. Пристрій 7 інтегрує суму цих сигналів і виробляє точну інформацію про кількість витраченого палива m1:
що надходить з виходу пристрою 7 на вхід схеми 8 і з виходу схеми 8 - на вхід індикатора 10.
Відсутність в остаточному результаті останнього виразу похибки t підтверджує той факт, що в інформації про запас палива, що надходить з виходу схеми 8 на індикатор 10 на проміжку часу t2. помилка вимірювання сумарної витрати палива скомпенсирована за рахунок подачі на допоміжний вхід інтегруючого пристрою 7 сигналу про значення питомої поправки 1.
Точно так же, як на часовому проміжку t2. запропонована система компенсує похибка t на наступному проміжку часу між спрацьовуваннями наступних сигналізаторів рівня.
Тим самим поставлена в пропонованому винаході задача зменшення похибки вимірювання запасу палива (до величини, що не перевищує 1%) вирішена шляхом обчислення та подачі на додатковий вхід інтегруючого пристрою 7 сигналу про значення питомої поправки, сумовною з сигналом датчика 6 витрати палива і компенсуючого наростаючу в часі похибка вимірювання сумарної витрати палива.
Топлівомерно-витратомірного система літака, що містить топливомер, датчик витрати палива, що інтегрує пристрій, схему обчислення запасу палива, задатчик кількості заправленого палива, схему введення поправки і індикатор запасу палива, причому вихід інтегруючого пристрою з'єднаний з одним із входів схеми обчислення запасу палива, інший вхід якої підключений до задатчику кількості заправленого палива, що відрізняється тим, що в неї додатково введені сигналізатори рівня палива, блок обчислення питомої поправки і тай заходів реального часу, число входів якого дорівнює числу сигналізаторів рівня палива, кожен з входів таймера з'єднаний з одним з сигналізаторів рівня палива, а вихід - з першим входом блоку обчислення питомої поправки, другий вхід якого підключений до виходу схеми введення поправки, з'єднаної своїм другим входом з виходом топливомера, а вихід датчика витрати палива підключений до входу інтегруючого пристрою, забезпеченого додатковим входом, який з'єднаний з виходом блоку обчислення питомої поправки, перший вихід схеми вич Ісленьев запасу палива з'єднаний зі входом індикатора запасу палива, а другий вихід схеми обчислення запасу палива приєднаний до першого входу схеми введення поправки.