某型飛機(jī)發(fā)動機(jī)溫度控制盒檢查儀的設(shè)計(jì)

姜曉蓮，劉圣宇，蔡忠春

（空軍航空大學(xué)，吉林 長春 130022）

發(fā)動機(jī)溫度控制盒，負(fù)責(zé)限制發(fā)動機(jī)的最高燃?xì)鉁囟?。溫度控制盒性能好壞，直接影響發(fā)動機(jī)的性能和飛行安全。規(guī)程規(guī)定，飛機(jī)在300 h定檢時，要按規(guī)定校驗(yàn)溫度控制盒的性能。

為適應(yīng)航空維修手段改革的需要，我們研制了某型飛機(jī)發(fā)動機(jī)溫度控制盒檢查儀。該溫度控制盒檢查儀，可以對溫度控制盒進(jìn)行原位和離位檢測，判斷其性能的好壞。檢查儀是帶模擬附件電路，并能測量溫度控制盒輸入、輸出參數(shù)的檢查裝置。檢查儀以模擬電路為核心，產(chǎn)生使溫度控制盒工作的毫伏級輸出電壓，然后通過多功能儀表和毫伏表測量溫度控制盒工作時的輸入毫伏電壓、輸出電壓頻率、占空比、工作電流等參數(shù)，確定溫度控制盒在“限溫”狀態(tài)的溫度調(diào)定值、在“輸出信號到停車裝置”狀態(tài)時的溫度調(diào)定值、占空比為50%時輸出信號脈沖頻率、溫度控制盒需用電流、延遲時間等參數(shù)，從而判斷溫度控制盒性能好壞。

1 功用及主要戰(zhàn)術(shù)技術(shù)指標(biāo)

1.1 功用

該檢查儀可以準(zhǔn)確地檢測溫度控制盒的各項(xiàng)性能指標(biāo)，判斷溫度控制盒的性能是否正常，以滿足維護(hù)工作的需要。主要功能有：

（1）溫度控制盒“限制”溫度值的確定；

（2）溫度控制盒“停車”溫度值的確定；

（3）溫度控制盒輸出直流脈沖頻率的確定；

（4）溫度控制盒延遲時間、停車信號有無自鎖。

1.2 主要戰(zhàn)術(shù)技術(shù)指標(biāo)

（1）尺寸480 mm×320 mm×220 mm；

（2）凈質(zhì)量6 kg；

（3）環(huán)境要求：工作溫度0～50℃；

相對濕度不大于80%；

（4）電源：直流穩(wěn)壓電源（27±10%）V；

功率 檢測狀態(tài)功率不大于100 W；

（5）校準(zhǔn)周期24個月；

（6）可靠性MTBF值≥1 000 h.

2 檢查儀結(jié)構(gòu)

檢查儀主要包括4個部分：

（1）模擬附件電路部分。用以產(chǎn)生毫伏級電壓，這一部分是檢查儀的核心，主要由電量傳感器、粗調(diào)細(xì)調(diào)電阻、輸出電阻等元件組成。

（2）電源供電部分。用來供給檢查儀所需的各種直流電壓，主要由 24 V/5 V、24 V/12 V、24 V/±12 V電源模塊和分壓電阻等元件組成。

（3）測量儀表部分。用來測量各種信號參數(shù)，主要由多功能儀表和毫伏表兩部分組成。

（4）控制和顯示部分。用來控制顯示電路工作狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)測量各種參數(shù)的需要，主要由測量選擇開關(guān)、電門、按鈕和信號燈等組成。檢查儀的控制面板圖如圖1所示。

圖1 溫度控制盒檢查儀的控制面板圖

3 技術(shù)方案

3.1 工作原理

溫度控制盒是通過熱電偶測量發(fā)動機(jī)排氣溫度，輸出控制信號給發(fā)動機(jī)溫度控制系統(tǒng)，按照一定的控制規(guī)律進(jìn)行調(diào)節(jié)，改變?nèi)加土髁?，限制發(fā)動機(jī)燃?xì)鉁囟炔怀^規(guī)定的限溫值。溫度限制分為兩級：第一級為（700±7）℃，第二級為730℃。

當(dāng)發(fā)動機(jī)排氣溫度達(dá)到一級或二級限溫時，根據(jù)飛機(jī)狀態(tài)，進(jìn)行切油、停車或告警燈亮。控制器有兩個工作狀態(tài)，即“限制”狀態(tài)和發(fā)出“停車”信號狀態(tài)?？刂破鞲鶕?jù)發(fā)動機(jī)超溫程度，以交變頻率和占空比的直流脈沖形式，向執(zhí)行機(jī)構(gòu)輸出電壓。

使用檢查儀檢查溫度控制盒時，檢查儀模擬附件電路產(chǎn)生毫伏級電壓，模擬熱電偶的輸出，調(diào)節(jié)檢查儀粗調(diào)或細(xì)調(diào)旋鈕，可以改變輸出電壓大小，如圖2、圖3所示。

圖2 檢查儀電氣原理圖

圖3 檢查儀電氣原理圖

此電壓經(jīng)電纜進(jìn)入溫度控制盒，當(dāng)該電壓值達(dá)到溫度控制盒的700℃“限溫”電壓或730℃“停車”信號電壓時，溫度控制盒工作，發(fā)出“限溫”電壓信號或“停車”電壓信號，經(jīng)電纜送回檢查儀，檢查儀700℃或730℃信號燈亮。

檢查儀輸送給溫度控制盒的毫伏級電壓信號，和溫度控制盒的冷端補(bǔ)償電壓信號，由毫伏表進(jìn)行測量。多功能儀表檢測溫度控制盒的電壓、電流、占空比和頻率信號，從而確定溫度控制盒的“限制”溫度值、“停車”溫度值、輸出信號脈沖頻率、延遲時間、停車信號有無自鎖。

3.2 性能參數(shù)確定

（1）“限制”溫度值的確定。用可調(diào)電壓電源旋鈕（粗調(diào)和細(xì)調(diào)）在多功能儀表上，調(diào)出25%占空比，此時從毫伏表記錄輸入信號U輸入，根據(jù)公式

計(jì)算出換算到0℃時的“限制”狀態(tài)調(diào)節(jié)電壓。

U冷端為溫度控制盒冷端補(bǔ)償電壓，此時熱電偶的熱電動勢值U=U限制/2，對照表1冷端溫度為0℃時鎳鉻—鎳鋁熱電偶分度表，查出熱電偶的溫度值，此溫度即為溫度控制盒的“限制”溫度調(diào)定值，范圍應(yīng)滿足（700±7）℃或溫度控制盒履歷本的規(guī)定值。

（2）“停車”溫度值的確定。用可調(diào)電壓電源旋鈕（粗調(diào)或細(xì)調(diào)）調(diào)出730℃信號燈亮，從毫伏表上記錄U輸入值，記作U動作。根據(jù)公式

計(jì)算出換算到0℃的“停車”狀態(tài)調(diào)節(jié)電壓，此時熱電偶的熱電動勢U=U停車/2，對照冷端溫度0℃時鎳鋁—鎳鋁熱電偶分度表，查出熱電偶的溫度值，此溫度即為溫度控制盒的“停車”溫度調(diào)定值，范圍應(yīng)滿足730℃或溫度控制盒履歷本的規(guī)定值。

（3）輸出直流脈沖頻率的確定。用可調(diào)電源旋鈕在多功能儀表上輸出50%占空比，按壓多功能儀表的功能鍵，使儀表處于測量頻率狀態(tài)，此時測量到的頻率應(yīng)為5～8 Hz。

表1 冷端溫度為0℃時鎳鉻—鎳鋁熱電偶分度表（分度號K）

3.3 技術(shù)難點(diǎn)及解決方案——毫伏電壓問題

檢測溫度控制盒時，需要模擬熱電偶產(chǎn)生0～80 mV穩(wěn)定可調(diào)的毫伏電壓，輸入給溫度控制盒，使溫度控制盒工作。

其毫伏電壓，一是精度要求高，精度為0.01級；二是要求毫伏電壓穩(wěn)定，輸入電壓不準(zhǔn)確或毫伏電壓不穩(wěn)定，將使測量出現(xiàn)誤差，測量精度達(dá)不到要求，無法確定溫度控制盒的性能。

針對這一技術(shù)難點(diǎn)，我們采用了毫伏電流傳感器，產(chǎn)生精度高、穩(wěn)定性好的毫伏電壓，較好地解決了這一關(guān)鍵問題。

4 結(jié)束語

該檢查儀已交付使用。試用人員用檢查儀分別檢測了溫度控制盒的“限制”溫度值、“停車”溫度值和輸出直流脈沖頻率等參數(shù)。使用人員認(rèn)為該設(shè)備有如下特點(diǎn)：

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，體積小，自身凈質(zhì)量小，便于攜帶。檢查儀可對溫度控制盒的工作電流、700℃超溫限制電壓、730℃超溫停車電壓、輸出頻率、溫度補(bǔ)償電路等參數(shù)進(jìn)行檢測，從而判斷溫度控制盒性能的好壞。其檢測品質(zhì)完全能夠滿足技術(shù)要求，檢查儀工作穩(wěn)定，品質(zhì)可靠，具有良好的檢測品質(zhì)，是理想的專用地面檢測設(shè)備，對于提高檢測品質(zhì)、改進(jìn)維修手段具有重要意義。

[1]蔡傳凱，等.航空發(fā)動機(jī)溫度控制放大器激勵信號源設(shè)計(jì)[J].上海：電子技術(shù)，2008，(5)：28-29.

[2]陳梓城，等.實(shí)用電子電路設(shè)計(jì)與調(diào)試[M].北京：中國電力出版社，2006.

[3]李永敏，等.檢測儀器電子電路[M].西安：西北工業(yè)大學(xué)出版社，1992.