某型飛機發動機溫度控制盒檢查儀的設計

姜曉蓮，劉圣宇，蔡忠春

（空軍航空大學，吉林 長春 130022）

發動機溫度控制盒，負責限制發動機的最高燃氣溫度。溫度控制盒性能好壞，直接影響發動機的性能和飛行安全。規程規定，飛機在300 h定檢時，要按規定校驗溫度控制盒的性能。

為適應航空維修手段改革的需要，我們研制了某型飛機發動機溫度控制盒檢查儀。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、輸出參數的檢查裝置。檢查儀以模擬電路為核心，產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，確定溫度控制盒在“限溫”狀態的溫度調定值、在“輸出信號到停車裝置”狀態時的溫度調定值、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，從而判斷溫度控制盒性能好壞。

1 功用及主要戰術技術指標

1.1 功用

該檢查儀可以準確地檢測溫度控制盒的各項性能指標，判斷溫度控制盒的性能是否正常，以滿足維護工作的需要。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 主要戰術技術指標

（1）尺寸480 mm×320 mm×220 mm；

（2）凈質量6 kg；

（3）環境要求：工作溫度0～50℃；

相對濕度不大于80%；

（4）電源：直流穩壓電源（27±10%）V；

功率 檢測狀態功率不大于100 W；

（5）校準周期24個月；

（6）可靠性MTBF值≥1 000 h.

2 檢查儀結構

檢查儀主要包括4個部分：

（1）模擬附件電路部分。用以產生毫伏級電壓，這一部分是檢查儀的核心，主要由電量傳感器、粗調細調電阻、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，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，實現測量各種參數的需要，主要由測量選擇開關、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 技術方案

3.1 工作原理

溫度控制盒是通過熱電偶測量發動機排氣溫度，輸出控制信號給發動機溫度控制系統，按照一定的控制規律進行調節，改變燃油流量，限制發動機燃氣溫度不超過規定的限溫值。溫度限制分為兩級：第一級為（700±7）℃，第二級為730℃。

當發動機排氣溫度達到一級或二級限溫時，根據飛機狀態，進行切油、停車或告警燈亮。控制器有兩個工作狀態，即“限制”狀態和發出“停車”信號狀態。控制器根據發動機超溫程度，以交變頻率和占空比的直流脈沖形式，向執行機構輸出電壓。

使用檢查儀檢查溫度控制盒時，檢查儀模擬附件電路產生毫伏級電壓，模擬熱電偶的輸出，調節檢查儀粗調或細調旋鈕，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

此電壓經電纜進入溫度控制盒，當該電壓值達到溫度控制盒的700℃“限溫”電壓或730℃“停車”信號電壓時，溫度控制盒工作，發出“限溫”電壓信號或“停車”電壓信號，經電纜送回檢查儀，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償電壓信號，由毫伏表進行測量。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 性能參數確定

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

計算出換算到0℃時的“限制”狀態調節電壓。

U冷端為溫度控制盒冷端補償電壓，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”溫度調定值，范圍應滿足（700±7）℃或溫度控制盒履歷本的規定值。

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

計算出換算到0℃的“停車”狀態調節電壓，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”溫度調定值，范圍應滿足730℃或溫度控制盒履歷本的規定值。

（3）輸出直流脈沖頻率的確定。用可調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，此時測量到的頻率應為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 技術難點及解決方案——毫伏電壓問題

檢測溫度控制盒時，需要模擬熱電偶產生0～80 mV穩定可調的毫伏電壓，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定，輸入電壓不準確或毫伏電壓不穩定，將使測量出現誤差，測量精度達不到要求，無法確定溫度控制盒的性能。

針對這一技術難點，我們采用了毫伏電流傳感器，產生精度高、穩定性好的毫伏電壓，較好地解決了這一關鍵問題。

4 結束語

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。使用人員認為該設備有如下特點：

結構設計合理，體積小，自身凈質量小，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、溫度補償電路等參數進行檢測，從而判斷溫度控制盒性能的好壞。其檢測品質完全能夠滿足技術要求，檢查儀工作穩定，品質可靠，具有良好的檢測品質，是理想的專用地面檢測設備，對于提高檢測品質、改進維修手段具有重要意義。

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