Авиационные термометры

Одной из основных величин характеризующих режим работы авиационных силовых установок с турбовинтовым, турбореактивным двигателями, является температура (масла, стенки трубопровода противообледенительной системы, газов в реактивном сопле, воздуха в кабине и вне ее).

По назначению термометры авиационных двигателей можно разделить на следующие основные виды, отличающиеся диапазонами измерения:

а) термометры для измерения температуры выходящих газов в газотурбинных двигателях (ГТД) с верхним пределом измерения до 900-1200°С;

б) термометры для измерения температуры головок цилиндров поршневых двигателей до 350°С;

в) термометры для измерения температуры масла, воды, воздуха до 150°С.

Приборы, с помощью которых измеряется температура, называются термометрами. Эти приборы в авиации находят широкое применение для измерения температуры твердых тел (головок цилиндров поршневых двигателей), воздуха в системах противообледенения перед­ней кромки крыла и стабилизатора, жидкостей (топлива, масла) и газов.

По показаниям данных термометров судят о тепловом состоянии двигателя. Всякий двигатель внутреннего сгорания развивает номинальную мощность (тягу) только при некоторой определенной температуре. При температуре ниже установленной двигатель переохлаждается и большая часть тепловой энергия будет затрачиваться не на полезную работу, а на нагрев деталей двигателя.

У перегретых двигателей ухудшается смазка, увеличивается износ трущихся деталей, все это приводит к потере мощности (тяги), а иногда - к выходу двигателя из строя, пожару.

На ВС для поддержания номинальной температуры двигателей устанавливаются специальные механизмы и системы, позволяющие автоматически регулировать температуру масла, и газов.

Основной температурой среды является термодинамическая температура (символ Т), единицей которой служит кельвин (сим­вол К). Термодинамическая температу­ра может быть выражена также температурой Цельсия (символ t)

t = T - 273,15 К

Единицей для выражения температуры Цельсия является гра­дус Цельсия (символ °С), размер которого равен размеру кельвина.

Классификация термометров по принципу действия

Термометры расширения основаны на зависи­мости удельного объема вещества от температуры:

Рис2. Термометры расширения: а) жидкостный дилатометрический б) биметаллический в) манометрический.

-жидкостный дилатометрический; (дилатометрия - метод определения расширяемости различных тел от нагревания, который может быть использован для нахождения критических точек металлов и сплавов.)

-биметаллический;

-манометрический.

Термометр сопротивления основан на зависимо­сти сопротивления термопреобразова­теля от температу­ры.

Рис.3. Термометр сопротивления.

Термоэлектрический термометр основан на зависи­мости термоэлект­родвижущей силы термопары от тем­пературы.

Рис.4. Термоэлектрический термометр.

Пирометр основан на зависи­мости теплового электромагнитного излучения тела от его температуры.

Рис.5. Пирометр.

Наиболее широкое применение в авиации нашли биметаллические термометры сопротивления, электрические и термоэлектрические.

Биметаллические термометры(рис.2.б)

Принцип действия биметаллического термометра основан на свойстве двух сваренных по всей длине пластин с различными коэффициентами линейного расширения изгибаться при изменении температуры. При нагревании биметалл изгибается так, что его выпуклость образуется со стороны материала с большим коэффициентом линейного расширения. При нагревании на Δt = t - t_о происходит перемещение свободного конца биметаллической пластины.

Биметаллические приборы нашли применение в авиации для измерения температуры воздуха в кабине экипажа (ТВ-45), темпе­ратуры наружного воздуха за бортом вертолетов (ТНВ-45) или в качестве датчиков в системах регулирования температуры.

Диапазон измерения температуры термометра ТВ-45 от —50° С до +70° С, а термометра ТНВ-45 — от —60° С до +50° С. Шкалы приборов проградуированы в указанных диапазонах температур с оцифровкой через каждые 10° С и ценой деления 2°С. Погрешности биметаллических термометров ± (1—3)°С.

Достоинством биметаллических термометров является простота конструкции и надежность работы. Существенный недостаток термометров —значительная инерционность (до 6 мин).

Электрические термометры сопротивления(рис.3.)

Терморезисторы в зависимости от температуры (в ограниченных пределах) изменяют свое сопротивление прямо пропорционально, что вид­но из формулы:

R = R_o{1+a(t-t₀)}

Где: R_o - сопротивление при начальной температуре, °С;

а - температурный коэффициент сопротивления (ТКС);

t - измеряемая температура, °С;

t₀ начальная температура °С;