Рядом с красным Ан-2

Разработка устройства контроля выхлопных газов авиадвигателя АШ-82Т

Уважаемые друзья, назрела необходимость в Вашей помощи. Среди читающих наш блог восстановления самолёта наверняка есть опытные электронщики. Вот как раз к ним и хочется обратиться за помощью в создании системы контроля температур выхлопных газов.

Вмешательства в конструкцию планера самолета, а также двигателей Ил-14 не требует – они проверены десятилетиями эксплуатации этих машин в тяжелых условиях. Но чего не было во времена проектирования этого самолета – это возможности разработать средства объективного контроля за состоянием двигателя, таких как температура выхлопных газов (EGT), а также определить возникновение детонации. К слову сказать, не было подобных средств и на западных самолётах того же времени.
Все управление впрыском и формированием горючей смеси реализовано на механических связях. Из "мониторинга" двигателей у АШ-82Т -термопары замеряющие температуру головок двух цилиндров (2 и 5, где стоят главные шатуны). При превышении температуры на которых в кабине загораются контрольные лампы "Задир поршня".

http://img-fotki.yandex.ru/get/5004/40016362.13b/0_7f565_c55bcbb5_L.jpg

Иностранные датчики

Может возникнуть вопрос, зачем нужно знать температуру выхлопных газов на выходе из каждого цилиндра? Ответ простой – по ней можно судить о степени сгорания смеси и контролировать состояние двигателя. При обеднении смеси эти данные позволят предотвратить возможный перегрев и прогорание выпускных клапанов.

Также во время наземного опробывания двигателей можно проверить работу передних и задних свечей. В чеклисте присутствует проверка магнето, во время которого из положения "Сумма" оно переключается в "Переднее" и "Заднее". Соответственно, одна из свечей при этом выключается. Если возникает ситуация, что из двух свечей нерабочая, то это определится по падению температуры выхлопных газов.

Теперь возвращаемся снова к нашей задаче: готовых решений, которые можно приобрести и установить на Ил-14 – нет. Западные аналоги для двигателей Continental и Lycoming рассчитаны на 6 цилиндров – у нас же их 14 у каждого двигателя. Даже если использовать их, собирая из нескольких комплектов, получится толстый пучок проводов, который придется тащить из мотогондолы до кабины пилотов. А также стойка с приборами (как минимум 4 циферблата), параметры на которых будет практически невозможно контролировать.

В связи с этим возникла необходмость разработать свое устройство, отвечающее нашим потребностям. На него разработано следующее задание:

Блок-схема устройства:


http://img-fotki.yandex.ru/get/5004/40016362.13b/0_7f563_4c9aa5ba_orig.jpg

УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ВЫХЛОПНЫХ ГАЗОВ ДВИГАТЕЛЯ АШ-82Т

Требования к рабочим параметрам:

  • Диапазон напряжений питания: +23…+32В (типовое значение: +27В)
  • Диапазон рабочих температур: -40…+60C
  • Диапазон измеряемых температур выхлопных газов: 0…1300С
  • Погрешность измерения 10C

Требования к схемотехнике:

  • Схема должна обеспечивать одновременное измерение и отображение температур выхлопных газов для 14 цилиндров
  • Схема должна обеспечивать возможность установки верхнего порогового значения температуры выхлопных газов
  • Схема должна обеспечивать сравнение и индикацию превышения конкретными цилиндрами значения температурного порога и идентификацию или указание номеров этих цилиндров
  • Схема должна обеспечивать возможность использования температурных датчиков разных типов (с различными ЭДС) и простую перенастройку устройства для работы с ними
  • Схема должна обеспечивать определение выхода из строя температурного датчика и вывода информации об этом

Требования к индикации информации:

  • Отображение температур 14 цилиндров должно быть наглядным и позволять одновременно максимально быстро оценивать общее состояние температур всех 14 цилиндров по критериям нахождения температуры в нормальном диапазоне или выхода ее за предельное значение
  • Максимальное и минимальное значение температуры должно индицироваться в виде точного значения с указанием номера цилиндра, в котором измерено это значение
  • Выход из строя датчика измерения температуры должен быть немедленно идентифицирован и отображен

Требования к элементной базе:

  • Все элементы конструкции должны быть легкодоступны для замены и дешевы

Требования к конструкции:

  • Конструкция должна обеспечивать унификацию и допускать использование различных датчиков без существенных изменений
  • Конструкция должна обеспечивать быструю установку верхнего порогового значения температуры из кабины пилотов
  • Конструкция должна обеспечивать малую (до 3 метров) длину компенсационных проводов термопар (при их наличии)
  • Блоки конструкции, располагаемые в мотогондоле, должны быть пыле- влаго- защищенными, ударопрочными (выдерживать падение с высоты 1м) и вибростойкими (выдерживать виброускорения до 160 м/с2)
  • Оболочка и крепление соединительных и компенсационных проводов между датчиками и измерителями должны обеспечивать термоизоляцию от выпускных коллекторов и других нагретых частей двигателя и стойкость к вибрациям и многократным изломам проводов
  • Сборка блоков конструкции, монтаж и отладка устройства в целом должны быть простыми, доступными персоналу без специальной квалификации и не требовать специфического оборудования и материалов
  • Конструкция должна обеспечивать легкую (в течении одного часа одним человеком) замену датчика температуры при выходе его из строя

Варианты установки датчиков EGT на Lycoming


http://img-fotki.yandex.ru/get/5005/40016362.13b/0_7f564_4b7616a3_orig.jpg



АШ-82Т


http://img-fotki.yandex.ru/get/3611/vulkan-avia.d/0_3a95d_a3853bbc_orig.jpg

Установку термопар предлагается производить в компенсационных трубах (между приёмной трубой и выхлопным коллектором, в связи с их лёгким демонтажом и доработкой. Крепление термопары обязательно вворачиванием в резьбовую втулку, без всяких хомутов. Сами термопары желательно взять с реактивных двигателей по причине их надёжного крепления и высокого качества изготовления.

Кто может помочь, советом ли, или ввязаться в разработку данного устройства – пишите мне или нашему ведущему специалисту по электрике на Ил-14 Павлову Денису.

Мои координаты:
e-mail: vulkan-avia@mail.ru
моб.тел: +79262102604
jabber: a9262102604@gmail.com
skype: vulkan-avia

Денис:
e-mail:pavlov@jet.msk.su



 
Tags:
Спасибо, попробуем обязательно. Уже запросил доступ в сообщество.
мммм. используя что нибудь типа icp con 7018 (8 канальный ацп в отдельном корпусе, по две штуки на двигатель), которые обьединяются в сетку по 485 интерфейсу, то есть всего четыре провода шлейфом до каждого двигателя, любые подходящие термосопротивления или термопары, и любой компьютер (хоть планшет) можно сделать. не уверен насчет минус 40, но прощще быть ничего не может.

Сертифицированность требуется?
Микропроцессор с ацп.
Соглашусь с мнением выше.
7018 или 7019 это не микропроцессор, это готовое устройство с стабилизатором питания, обвесом для присоединения именно термодатчиков различных типов, с очень простым протоколом обмена, с промышленной помехозащищенностью и в собственном корпусе. я их в больших количествах применяю в различных испытательных стендах. на самолете еще не пробовал :)
Ещё можно обратиться на:
http://kazus.ru/forums/forumdisplay.php?f=10
http://forum.easyelectronics.ru/viewforum.php?f=21
В этих местах тусит большое количество народа, с опытом, и, возможно с желанием. В общем и целом, если не нужна сверхвысокая точность, и десять градусов туда-сюда не будут играть особой роли, то выйдет не особо дорого. Заранее приготовьте ответ на вопрос: как запихать термопару в коллектор.
Спасибо за наводку по форумам.
Установку в коллектор планируется выполнить - доработкой компенсационной вставки, вы её можете увидеть на фото ниже. Во вставке сверлится отверстие и вваривается резьбовая втулка под термопару.




Edited at 2012-02-22 10:15 pm (UTC)
А соблюдение условия по термопарам 0...1300С обязательно, или можно чуть ниже (1250)?
хммм... датчики-то уже есть на примете, или же их тоже надо придумать? Это же отдельная задача совсем
думаю надо подобрать из имеющихся и использующихся в промышленности. слышал, что они бывают "K" и "L" типа

Edited at 2012-02-21 10:21 pm (UTC)
Зачем термопары, почему нельзя контролировать степень сгорания кислородным датчиком, как на авто?
скорее всего это не получится, т.к. возможно датчик кислорода быстро умрёт от этилированного бензина.
Вообще то задача не очень сложная.
Основная засада в датчике (и кроме термопары на такие температуры что то в голову ничего не приходит)...
И еще важный вопрос. Какова длинна линии между блоком измерения и блоком индикации?
Действительно, почему не лямбда зонды? Дешевле, наглядней. Тогда единственное что необходимо уточнить это топливо-присадки.
Почему нет? Если устройство на основе л-з обеспечит все вышеупомянутые требования и если 28 лямбда-зондов это проще, дешевле и надежнее, чем 28 термопар, то надо использовать л-з. Топливо: авиабензины 100ЛЛ, Б-91, автобензины не ниже Аи-95.
Да. Наверное, так и есть. А цифровая линия какой интерфейс предполагает? Какая помехозащищенность и скорость?

Я в электроники немного профан, а как дифференцируется в итоге сигнал от 14 разных термопар когда они приходят в блок индикации.

Не думаю:
- Длина проводов
- Количество цилиндров
- Наглядность информации
- Место на приборной панели
Андрей, поясните. Какой допустим индикатор? Должна ли вся информация отображаться в кабине или достаточно подключать ноутбук на земле? Есть ли какое-то определённое место под индикатор? Видимо, это должен быть графический дисплей? Каковы предельные габариты этого дисплея?
Я отвечу за Андрея (имею право :))

Отображение температур 14 цилиндров должно быть наглядным и позволять одновременно максимально быстро оценивать общее состояние температур всех 14 цилиндров по критериям нахождения температуры в нормальном диапазоне или выхода ее за предельное значение
Конечно, все это - в кабине и всегда в поле зрения обоих пилотов. Остальное неинтересно и не нужно.
Индикатор любой, удовлетворяющий этому требованию - быстро и наглядно всех 14-ти. Не обязательно это должен быть дисплей. Вполне возможно напихать светодиодов, например, или выводить на ЖК-панель. Лишь бы это было наглядно. Предельные габариты, совершенно по делу интересуетесь - думается в пределах 20 см2, а так - чем меньше, тем лучше.
Немецкая компания выпускающая измерительную аппарату
Товарищи, возможно эта компания вам сможет помочь, если что-то заинтересует, пишите, у меня есть контакт в их торговом представительстве в Германии. Мжет даже за бесплатно что-то сделают, но не факт.

http://www.ehb-electronics.de/index.php?id=1&L=1