Решетов С.А. Электроснабжение воздушных судов Учебник для вузов

Подождите немного. Документ загружается.

У турбовинтовых АД наиболее подвержены обледенению лопас-

ти и обтекатели втулок ВВ, а также лопатки входных направляющих

аппаратов (ВНА) двигателей. В качестве ПОС используется элект-

ро-и воздушно-тепловые ПОС. Для примера рассмотрим ПОС двига-

телей Ан-24, состоящую из электротепловой подсистемы (системы)

обогрева лопастей ВВ и обтекателей их втулок, а также из воздушно-

тепловой подсистемы обогрева ВНА.

Лопасти и обтекатели втулок ВВ защищены электротепловой ПОС

(рис.

17.7).

Нагрев производится от сети переменного тока 115 В,

400 Гц, схема управления питается от сети постоянного тока 27 В.

Схема симметричная: ее левая половина управляет ПОС левого АД,

правая — правого. Общими элементами схемы являются: переключа-

тель SA1 режимов работы системы (основной или аварийный); про-

граммный механизм с электродвигателем М4 (Д-2Р) и тремя концевы-

ми выключателями М1...МЗ; промежуточное реле КЗ, включающееся

при срабатывании реле К7; исполнительное реле ДТ, управляющее

работой ЭД Д-2Р программного механизма реле Кб аварийного

режима.

К электротепловой ПОС левого АД относятся:

контактор К1, подключающий питание 115 В, 400 Гц элементам

обогрева ЕК1 (винты левого двигателя) и ЕК2 (втулки винтов левого

АД),

а также к лампе HL3 сигнализации обогрева винтов и обтекателя

левого АД;

Рис.

17.5. Схема включения

турбореактивного двигателя

Рис.

17.6. Схема управления режи

мами турбореактивного двигателя

260

Рис.

17.7. Схема ПОС лопастей и обтекателей втулок воздушных винтов турбо-

реактивного двигателя

собственно нагревательные элементы ЕК1 (обогрев ВВ левого АД)

и ЕК2 (обогрев обтекателей втулок ВВ левого АД);

лампа HL3 сигнализации включения обогрева;

реле К1 обеспечивающее блокировку включения обогрева ВВ и об-

текателя при неработающем АД, когда обдув ВВ практически отсут-

ствует. Электронагрев в таком случае приведет к выходу из строя на-

гревательных элементов (обмотка К1 питается от ДМР левого ЭГ, и

при отказе ВД на нее не подается напряжение);

реле К2 управления обогревом левого сигнализатора СО-4А в зоне

обледенения.

Реле К2 срабатывает при включении концевого выключателя SF

левого сигнализатора обледенения СО-4А. При срабатывании К2

через его контакты 2, 3 подается напряжение на нагреватель ЕК5

сигнализатора, а через контакты 5, 6" — на обмотку реле КЗ. Послед-

нее срабатывает и самоблокируется через свои контакты 5, 6. Через

261

контакты 2, 3 реле КЗ подается напряжение на обмотку реле К7', ко-

торое через свои контакты 14, 15 включает электродвигатель М4 про-

граммного механизма. Циклическая работа ПОС обеспечивается, ког-

да нагревательные элементы ЕК1 и ЕК2 левого АД включаются по-

очередно с элементами ЕКЗ и ЕК4 правого АД каждые 24 с.

Каждому из перечисленных узлов (блоков) ПОС левого АД соот-

ветствует аналогичный узел (блок) ПОС правого АД (HL1 — HL2,

К1—К2, КЗ—К4, К5—К6,

HL3—HL4,

сигнализаторы С0-4А левый

и правый).

Ток от бортовой сети ВС должен передаваться к нагревателям

вращающихся лопастей ВВ и их втулок. Это осуществляется через

два контактных вращающихся кольца и восемь неподвижных щеток

(по четыре щетки на каждое кольцо). Неподвижные узлы образуют

токосъемник ТС-6 (масса 1,6 кг), масса контактных колец 3 кг. Пере-

даваемое напряжение однофазное, переменное 115 В, 400 Гц, ток

65 А. Контактные кольца вращаются с частотой 1245 об/мин. Режим

работы повторно-кратковременный: 24 с под током, 24 с без тока.

Нагревательные элементы лопастей ВВ ленточные, подключены

последовательно, расположены на наиболее подверженных обледене-

нию передних кромках лопастей. Потребляемая мощность на четыре

лопасти 6 кВт, удельная мощность (на единицу площади)

1...2,5

Вт/см

Нагревательные элементы обтекателей втулок ВВ расположены так-

же на наиболее подверженных обледенению лобовых частях, изоли-

рованы стеклотканью.

Обогрев лопаток ВНА осуществляется воздушно-тепловой сис-

темой. Электродвигатели М1...МЗ управляют заслонками обогрева

соответственно левого, правого и вспомогательного (Р419А300) дви-

гателей самолета Ан-24. Эти ЭД входят в состав электромеханизмов

МП-5.

Управляют электромеханизмами вручную с помощью спарен-

ных переключателей SA2 и SA4,

При поступлении горячего воздуха для обогрева лопаток ВНА

и воздухозаборников левого или правого АД срабатывают сигнализа-

торы давления СДУ-ЗА-0,35 и загораются сигнальные лампы HL5

(HL6).

Это свидетельствует о нормальной работе системы.

После включения электромеханизма управления заслонкой обо-

грева вспомогательного двигателя Р419А300 об открытии заслонки

свидетельствует загорание лампы HL7 при срабатывании концевого

выключателя SF7. Электромеханизм МП-5 выполнен в теплостойком

исполнении, работает в ПКР: трехкратный выпуск и уборка штока

с интервалом 1 мин, затем полное охлаждение. Основные данные ме-

ханизма: напряжение постоянное 24 В, номинальный ток 0,2 А, мак-

симальный — 0,23 А; номинальная нагрузка на ходовой винт против

направления его движения 5 Н, максимальная — 80 Н; шток пере-

мещается со скоростью 1,25 мм/с; масса электромеханизма 0,52 кг.

В комплект электромеханизма входят электродвигатель Д-2АИ, ре-

дуктор, ходовой винт, два концевых выключателя.

262

Рис.

17.8. Схема сигнализатора обледе-

нения СО-4А

Программный механизм, ре-

ле и контакторы входят в па-

нель управления ПУ-24М. Эта

панель работает в продолжи-

тельном режиме при постоянном

напряжении 27 В и номиналь-

ном токе в момент включения

10 А, в нормальном режиме —

2,7 А. Номинальный перемен-

ный ток обогрева ВВ и токов не

более 65 В при U = 115 В, / =

400 Гц. Обогрев каждого из

двух ВВ включен (выключен)

(24±2) с. Масса панели 6 кг.

Включение системы производится при замыкании микровыключа-

теля SF сигнализатора обледенения СО-4А. Сигнализаторы обеспе-

чивают как включение системы при входе в зону обледенения, так и

ее выключение при выходе из такой зоны. Каждый АД имеет свой сиг-

нализатор обледенения СО-4А (рис.

17.8).

Полное давление поступает

в полость 5 сигнализатора через торцовые отверстия /, статическое —

в полость 3 через боковые отверстия 2. Полости разделены между со-

бой гибкой мембраной 4. Обе полости и мембрана напоминают диффе-

ренциальный манометр. Так как полное и статическое давления раз-

личаются между собой, то в полете мембрана прогнута и контакты мик-

ровыключателя разомкнуты.

При обледенении пленка льда закрывает торцовые отверстия.

Поэтому в полостях 5 и 5 по обе стороны мембраны давление выравни-

вается, мембрана выпрямляется, контакты микровыключателя замы-

каются и светится лампа HL сигнализации обледенения.

17.4. ВОЗДУШНО-ТЕПЛОВАЯ ПРОТИВООБЛЕДЕНИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА ПЛАНЕРА

Система предназначена для предохранения от обледенения носков

крыла, киля и стабилизатора путем обогрева горячим воздухом, от-

бираемым за одной из ступеней компрессора двигателя (у Ту-154М за

девятой ступенью). Никаких принципиальных различий подобные

ПОС самолетов с ТРД и ТВД не имеют. Однако различие по типам

самолетов достаточно велико.

Для примера рассмотрим электрооборудование воздушно-тепловой

ПОС планера Ту-154. При исправных АД горячий воздух отбирается

от всех АД. Если один АД отказал, обогрев обеспечивается от двух

работающих. При включении ПОС необходимо открыть запорные кра-

ны АД, через которые горячий воздух от АД поступает в систему обо-

грева.

Характер используемого в ПОС электрооборудования определяет-

ся общей структурой ПОС. От каждого АД отходит свой трубопровод,

263

по которому горячий воздух проходит

общую магистраль

(рис. 17.9)

Практически

месте слияния трех трубопроводов общая магистраль

вновь разделяется

на два

трубопровода. Один

из них под

полом багаж-

ного отсека доходит

до

центроплана, раздваивается

проходит

пра-

вый

левый носки центроплана. Второй трубопровод подает горячий

воздух

носки киля

стабилизатора. Отработанный воздух выпуска-

ется

атмосферу.

В состав электрооборудования такой воздушно-тепловой

ПОС

вхо-

дят:

запорные краны

ЗК1, ЗК2, ЗКЗ на

каждом

АД

(заслонки обогре-

ва

электромеханизмами МПК-13А-5);

режимные краны

РК1 и РК2 в

гондолах

АД РКЗ в

фюзеляже

шт.);

радиоизотопный сигнализатор обледенения РИО-3, установлен-

ный

на

правом борту фюзеляжа;

два термометра горячего воздуха ТЦТ-13 («Стабилизатор», «Крыло»)

с датчиками (термопарами), установленными

на

правом полукрыле

(ДТ1)

стабилизаторе (ДТ2). Температура горячего воздуха

носке

киля

не

контролируется,

так как

этот

же

воздух обогревает термопа-

ру стабилизатора

и его

температура известна;

щиток управления противообледенителями

сигнальной

ком-

мутационной аппаратурой.

Запорные краны аналогичны кранам

на рис. 17.5. Они

служат

для

включения

ПОС

крыла, киля

стабилизатора

представляют собой

электромеханизм МПК-13А-5. Таких кранов

два:

основной ЗКОО

дублирующий ЗКОД. Только после открытия одного

из

этих запорных

кранов будут открыты запорные краны двигателей

ЗК1, ЗК2 и ЗКЗ.

Планер самолета Ан-26 предохраняется

от

обледенения

помощью

воздушно-тепловой

ПОС (рис. 17.10).

Горячий воздух

систему пода-

ется

от

обоих двигателей

при

открытом положении заслонки двига-

теля, управляемой электромеханизмом

МП-5. ПОС

может управлять-

264

ся

как

автоматически

при

поступлении сигнала

от

сигнализатора обле-

денения,

так и

вручную.

В схему входят: переключатель

SA1

управления

ПОС

планера

(«Авт.—Ручн.»);

два

электромеханизма

МП-5:

один управляет пода-

чей горячего воздуха

систему

от

левого,

второй

от

правого

АД;

блокировочное реле

К,

которое срабатывает

при

ручном управле-

нии

и не

допускает

при

этом вмешательство

управление автоматики;

лампы

HL1 и HL2,

которые сигнализируют

работе

ПОС;

концевые выключатели

SF1 и SF2

открытого положения заслонок

подачи

в ПОС

горячего воздуха; служат

для

включения ламп

НЫ и

HL2;

датчик сигнализатора обледенения РИО-3;

лампа

HL3

сигнализации исправности обогрева датчика РИО-3;

лампа

HL4

сигнализации автоматического режима;

электронный блок сигнализатора обледенения ЭБСО;

переключатель

SA2

контроля

ПОС

экипажем.

На

ВС

используются либо электро-, либо воздушно-тепловые

ПОС.

Существуют

комбинированные

ПОС,

состоящие

из

электро-

воздушно-тепловой подсистемы.

Так, на

самолете Ту-154 одновре-

менно

воздушно-тепловой

ПОС

носков крыла (центроплана), киля

и стабилизатора используется электротепловая

ПОС

предкрыл-

ков.

Она в

свою очередь состоит

из

двух подсистем. Первая

— про'

дольный «тепловой нож» постоянного действия, расположенный вдоль

передней кромки предкрылков. Вторая

—

обогреваемые участки пред-

крылков, которые нагреваются попеременно

по

программе.

Это ПОС

циклического действия.

Продольный «тепловой нож» выполнен

из

константановой прово-

локи

установлен

по

всему размаху каждого предкрылка. Цель

его

установки

—

создать

на

передней части предкрылков узкую продоль-

йагпчик

Ч15В-

РЩ-3

•

27В

ЭБСО

Рис.

17.10.

Схема управления воздушно-тепловой

ПОС

планера

265

Рис.

17.11. Состав электротепловой

ПОС

предкрылков постоянного действия

(«тепловой нож»)

ную зону повышенной температуры

минимальной толщиной льда

на

ней. Тогда

полете встречный поток воздуха взламывает этот слабый

слой льда

мощным аэродинамическим напором отслаивает

сбрасы-

вает

его.

На самолете Ту-154 пять предкрылков

на

каждой полуплоскости.

Схема соединения обогревательных элементов всех

предкрылков,

обеспечивающая равномерную нагрузку трех

фаз,

представлена

на

рис.

17.11. Секции

IV и V

(правого

левого предкрылков) соединены

последовательно

подключены

фазе

А. К

фазе

подключен обогрев

секции

левого

секции

///

правого предкрылков;

фазе

С —

обо-

грев секции

левого

секции

I и II

правого предкрылка.

При

этом

в каждой фазе протекает

ток 38,4 А, что при

напряжении

115 В

дает

полную мощность каждой

из

трех

фаз 4420 В • А.

Электрическая схема электротепловой

ПОС

предкрылков постоян-

ного действия приведена

на рис. 17.12.

Силовая часть схемы,

т. е.

собственно нагревательные элементы («тепловой нож») питаются через

контакты контактора

К1 и АЗС от

переменной трехфазной цепи

200 В.

Напряжение

схему управления подается через

АЗС и

контакты

реле

КБ1,

блокирующего включение «теплового ножа»

при

отказе

трех

ЭГ. При

включенном выключателе противообледенителей

ВПО

напряжение через замкнутые контакты

КБЗ и КБ4

поступает

на об-

мотку контактора

К1, его

контакты замыкаются

обогревательные

элементы подключаются

трехфазной сети. Начинается нормальный

нагрев.

Но

если самолет находится

на

земле

и его

стойка шасси

об-

жата,

то

контакты микровыключателя

«Стойка обжата» замкнуты.

При этом срабатывает блокировочное реле

КБ2 и

подается питание

на обмотку блокировочного реле

КБЗ. Это

реле также срабатывает,

его контакты размыкаются,

напряжение

контактору

К1 от ВПО

не подается.

Электрическая схема электротепловой

ПОС

предкрылков цикли-

ческого действия

(рис. 17.13)

состоит

из

восьми циклически работаю-

щих электрообогревательных элементов (секций)

на

правом

стольких

же секций

на

левом полукрыле.

При

этом первый предкрылок каждо-

266

нолукрыла обогревается секциями

/ и //,

второй

—

секциями

III

третий

—

секциями

V и VI,

четвертый

—

секцией

VII,

пятый

—

секцией

VIII.

Каждая секция состоит

из

трех нагревательных элемен-

тов,

соединенных звездой.

ПОС циклического действия работает

теми

же

элементами защи-

ты включения

блокировки,

что и

«тепловой нож»

(см рис. 17.12).

После включения выключателя противообледенителей

ВПО

напряже-

ние подается

не

только

контактору

К1

включения

выключения «теп-

лового ножа»,

но и в ПОС

циклического действия.

Управляет обогревом предкрылков программный механизм

ПМК-21.

который

определяет очередность включения

выключения

восьми обогревательных секций предкрылков.

В его

состав входят соб-

ственно программный механизм ПМБ-154,

три

реле, помехоподавляю-

щий фильтр. Программный механизм ПМК-21 работает

продолжи-

тельном режиме длительностью

до 2 ч при

постоянном напряжении

27 В

номинальном токе

1 А,

токе коммутации

на

контактах

2 А.

При работе

ЭД

программного механизма через редуктор вращает

блок программных кулачков. Последние управляют включением

выключением переключателей

О, А, Б,

через которые

подается

пи-

тание

на

обмотки реле

Kl, К2, КЗ. При

этом «плюс», подаваемый

ПМК-21 через вывод

передается через контакты реле поочередно

на выводы

9, 10, 7.

Затем этот сигнал используется

для

циклического

включения секций

ПОС.

^•200 В

Рис.

17.12.

Схема электротепловой

(«теплового ножа»)

ПОС предкрылков постоянного действия

267

При включении выключателя

ВПО

напряжение

+27 В

через

вы

воды

3, 9

подается

для

включения первых секций левого

правого

предкрылков. Цепь тока: вывод

ПМК-21

—

контакты

2, 1

реле

со-

кращения длительности импульса

К21 —

контакты

2, 3

реле пере-

ключения секций

К20 —

контакторы включения первых секций. Шест-

надцать таких контакторов

(по

общему числу секций)

и 16

трехфазных

силовых электронагревательных секций

на рис. 17.13 не

показаны.

Нагрев секций

продолжается (38,5±2)

с. В это

время работает

электродвигатель ПМК-21, получающий питание одновременно

с по-

дачей напряжения

на

вывод

Через

38,5 с

срабатывает переключа-

тель

Б и

включается реле

КЗ

ПМК-21.

При

этом контакт

ПМК-21

отключается

включается контакт

10.

Напряжение подается

уже от

контакта

через контакты

5, 1

реле

К21, 5, 4

реле

К20 на

нагрев сек-

ций

//,

секции

выключаются.

у—

Рис.

17.13.

Электрическая схема электротепловой

ПОС

предкрылков циклическо-

го действия

268

Рис.

17.14.

Электрическая схема силовой части секций

циклической

ПОС

Через следующие (38,5±2)

срабатывает переключатель

А,

вклю-

чается реле

К2, что

ведет

выключению секций

II я

включению сек-

ций

///.

Через (38,5±2)

срабатывает кулачок

О,

включаются

IV и

выключаются

///

секции. Одновременно включается желтая лампа

«Предкрылки».

После одного оборота блока программных кулачков вновь сраба-

тывает переключатель

Б.

Цикл повторяется

включением секций

/...

VIII.

Это

позволяет осуществить приставка, обеспечивающая удвое-

ние числа выдаваемых сигналов

(не

четыре,

восемь). Приставка

со-

стоит

из

пяти реле:

К19, К20,

К24...К26.

В конце первого оборота программных кулачков срабатывает

ре-

ле

К1

ПМК-21. Через

его

контакты

3, 4,

вывод

контакты

1, 2

реле

К24 подается напряжение

на

обмотки реле

К19 и К25.

После срабаты-

вания реле

К19

блокируется включение секций

VIII,

так как

время

их включения

еще не

наступило. Реле

К25,

замыкая свои контакты

подает напряжение

на

обмотку реле

К20,

которое после срабатыва-

ния переключает секции противообледенителей. Если

до

того контакт

реле

К20 был

связан

контактом

7 и с

секцией

/, то

после срабаты-

вания

— уже с

контактом

3 и с

секций

У и т. д.,

кроме того, реле

К20

самоблокируется через свои контакты

17, 18 и

контакты

/, 2

реле

К26.

При этом через контакты

И, 10

реле

К20

включаются секции

IV,

желтая сигнальная лампа

поступает сигнал

МСРП. После обогрева

секций

программный механизм приходит

исходное положение.

Мигание желтой лампы свидетельствует

нормальной работе

ПОС.

Так

как

обмотка реле

К20 уже

подключена,

то при

следующем оборо-

те блока программных кулачков будут включаться секции

V...VIII

с интервалами

в (38,5+2) с. В

конце второго оборота

при

срабаты-

вании кулачка

обесточится обмотка реле

К1,

разомкнутся

его

кон-

такты

3,4 и

обесточится обмотка

К20. Это

приведет

включению сек-

ции

VIII,

затем процесс повторяется. Секции включаются контак-

торами. Обогрев секций

предкрылков

(рис. 17.14)

производится

от

269

сети переменного тока. Включение нагревательных элементов левого

полукрыла производится контактором

К4Л,

правой

— К4П.

Контак-

торы

свою очередь управляются реле

К20 при

поступлении сигнала

от ПМК-21.

Для

предотвращения перегрева секций служат термовы-

ключатели

SK1 и SK2. Они

разрывают цепи обмоток контакторов

K4J]

К4П, не

допуская

их

включения

при

перегреве.

К секции

(через контакты

// и 12)

циклической

ПОС

подключе-

ны также МСРП

желтая лампа «Предкрылки», своим миганием

(включение

выключение секции

IV)

сигнализирующая

нормальной

работе

ПОС.

Потребляемая мощность такой системы составляет десятки кило-

ватт

ЭЭ и

может достигать

60%

суммарной мощности

ЭГ. Это

требует

весьма осторожного обращения

подобными системами. Включение

их

на

земле даже

на 1 мин

может привести

значительному перегреву

и деформации обшивки

ВС, что

недопустимо. Поэтому наземную про-

верку электротепловых

ПОС

можно выполнять только

помощью спе-

циальной аппаратуры, допускающей крайне кратковременные (едини-

цы секунд) включения секций.

частности,

для

проверки рассмот-

ренной

ПОС

используется наземный тестер проверки противообледе-

нителей НТПП-3.

Он

играет роль программного механизма

ПМК-21,

но включает секции только

на 5 с в той же

последовательности,

что

при

нормальной работе. «Тепловой нож» включается

два

раза

за

вре-

мя проверки

на 33,5+2 с

после отключения секций

IV и

VIII.

17.5.

ЭЛЕКТРОИМПУЛЬСНАЯ ПРОТИВООБЛЕДЕНИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА ПЛАНЕРА

В электроимпульсной

(ЭИ) ПОС

планера

для

удаления льда

с об-

шивки

ВС

используется упругая деформация, создаваемая

защищае-

мых поверхностях активными элементами—индукторами.

качестве

индукторов используются устройства

катушкой возбуждения

на

пластмассовом каркасе

/ (рис. 17.15).

Сверху катушка прикрыта

за-

щитной оболочкой

2. К

нижней части каркаса крепятся выводы

Рис.

17.15.

Индуктор электроимпульсной

ПОС

270

Рис.

17.16.

Размещение электроимпульсной

ПОС

планера:

2. 3 —

подсистемы

ПОС (№ 1 ... № 3); 4, 5 —

секции подкрылка

оперения

предназначенные

для

подвода тока

катушке возбуждения

3 и

креп-

ления индуктора.

На катушку периодически разряжается блок конденсаторов. Воз-

никающее

при

этом магнитное поле вызывает механические усилия

обшивке

ВС.

Вибрации обшивки, обусловленные этими усилиями,

ведут

отрыву

от нее

намерзающего льда.

Индукторы размещаются

на

защищаемых поверхностях:

носках

предкрылков

—

шесть секций, стабилизатора

киля

— по

четыре

секции.

секциях стабилизатора

киля индукторы установлены

группами,

по три на

специальной панели. Такая группа индукторов

управляется одним тиристором.

Она

защищает

от

обледенения участок

поверхности, занимаемый этой группой.

Все

индукторы разбиты

на

три независимые подсистемы

(рис. 17.16). С

целью резервирования

каждая контролируемая поверхность защищается двумя подсистемами.

При отказе одной

из

подсистем продолжают работать индукторы дру-

гой подсистемы.

Но при

этом эффективность

ПОС

снижается,

тол-

щина намерзшего льда несколько возрастает.

Структура всех трех подсистем примерно одинакова.

На

входе под-

системы

1 (рис. 17.17)

блок преобразования энергии БПБЭЗБ

слу-

271

ЪКН-86

ШЗб

КИЗАК

БК-300

5УП-10

6УП-Ю/1 6УП-Ю/1

6УЛ13Л

*-*т-/з

Рис.

17.17.

Структурная схема кана-

ла электроимпульсной

ПОС

жит

для

преобразования перемен-

ного трехфазного напряжения

200 В, 400 Гц в

постоянное напря-

жение, предназначенное

для за-

рядки конденсатора

—

емкостного

накопителя. Накопитель также

входит

состав БПБЭЗБ.

Его

—задача

—

накопить электрическую

энергию,

затем передать

ее ин-

дуктору.

Так

получают кратковре-

менные,

но

мощные механические

усилия, вызывающие упругую

де-

формацию обшивки.

Ьлок конденсаторов БК-300 используется

качестве дополнитель-

ного накопителя энергии

целью усиления импульса тока

индукто-

ру

от

блока преобразования энергии.

Коммутатор импульсов КИЗАК управляет силовыми тиристора-

ми,

обеспечивающими разряд емкостных накопителей.

Он

имеет

выходов

и с

каждого выхода выдает

два

импульса.

Блок контроля БКН-86 обеспечивает контроль

за

работоспособ-

ностью закрепленной

за ним

подсистемы.

На

вход блока поступают

импульсы

при

движении шагового коммутатора импульсов КИЗАК

а также подаются напряжения питания постоянного

переменного

тока

(на

схеме

не

показаны). Блок проверяет работу подсистемы

за

104 с.

АЗС-15%.

.Аварий-

ное

вое -

станоОп

ПОС"

Ячейка БУП-Ю

rV-

—

\7VS

УЗ

Нг-

БК-ЗОО

К другим ячейкам

ПУЛ

Рис.

17.18.

Упрощенная электрическая схема канала электроимпульсной

ПОС

272

Блоки управления БУП-Ю, БУП-10Л, БУП-13Л, БУП-13 слу-

жат

для

распределения мощных импульсов тока

по

индукторам.

Они

защищают высоковольтные линии питания индукторов

от

короткого

замыкания

коммутирующих цепях.

Хотя структура всех трех подсистем одинакова,

они

различаются

числом индукторов

блоками управления,

Так, в

подсистеме

име-

ются три блока управления:

два

блока БУП-10Л

один БУП-13.

под-

системе

имеются

два

блока БУП-10

один БУП-13Л. Кроме того,

блоки БУП-13

БУП-13Л обслуживают группу индукторов, часть

из которых входит

подсистему

2, а

часть

— в

подсистему

На

рис. 17.18

представлена упрощенная электрическая схема.

На блок преобразования подается питание

от

сети

115 В

через

АЗС.

Однако

от

трехфазной сети

200 В, 400 Гц

напряжение подается

уже

через

три

группы коммутирующих устройств: АЗС-5

каждой фазе,

АЗС-3 «Аварийное восстановление ПОС»

контакты контактора

включения питания. Напряжение

на

обмотку контактора подается

ли-

бо вручную

при

включении выключателя «Авт—Вкл» («Автомат —

Включено»), либо автоматически

при

подаче сигнала

от

интенсимет-

ра-сигнализатора ИСО-16

на

обмотку реле автоматического включе-

ния

РАВ.

Срабатывание

РАВ

ведет

срабатыванию контактора

К и

включе-

нию

ЭИ ПОС. При

этом заряжаются конденсаторы системы.

Их на-

пряжение подается

на

индуктор

И.

Однако разряд произойдет лишь

тогда, когда КИЗАК выдает

на

управляющий электрод

УЭ

тиристора

разрешающий сигнал. Тиристор открывается,

конденсаторы

разряжаются

на

индуктор.

На

рис. 17.18

показана лишь одна ячейка блока управления

БУП-10. Каждая ячейка может обслуживать группу индукторов,

че-

рез которые разряжаются конденсаторы

при

открытии лишь одного

тиристора. Возможно,

что в

процессе работы будет «пробит» тиристор.

Это вызовет отключение автоматов АЗС-3 «Аварийное восстановление

ПОС», через которые подается напряжение

на

блок преобразования

энергии.

Для

восстановления работоспособности

ПОС

необходимо

течение

20 с

нажимать кнопку аварийного восстановления КА В

с за-

мыкающими

размыкающими контактами.

При этом напряжение подается

на

блок преобразования, сила

то-

ка, протекающего через неисправный тиристор, превышает номиналь-

ное значение.

Это

приводит

«выбиванию»

АЗС в

цепи этого тирис-

тора

ячейке

БУП. АЗС

других тиристоров останутся включенными.

Затем необходимо включить

АЗС в

трехфазной цепи «Аварийное вос-

становление ПОС»,

система вновь готова

работе.

Параметры электроимпульсной

ПОС при

продолжительном режиме

работы: потребляемая мощность

по

постоянному току

60 Вт, по

пере-

менному току

— 750 В • А;

период следования разрядных импульсов

2 с (два

импульса подряд через группу индукторов

за

один цикл)

при

длительности рабочего цикла

208 с;

напряжение

на

выходе системы

(1500+50) В.

273

РАЗДЕЛ

СВЕТОТЕХНИЧЕСКОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

ВОЗДУШНЫХ СУДОВ

Глава

НЕКОТОРЫЕ СВЕДЕНИЯ

ИЗ

АВИАЦИОННОЙ СВЕТОТЕХНИКИ

18.1.

СИСТЕМЫ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ

СВЕТОВЫХ ВЕЛИЧИН

Для освещения

сигнализации

на ЛА

применяют световые приборы, пре-

образующие электрическую энергию

оптическое излучение.

За

оптическое излу-

чение принимают электромагнитное излучение

длиной волны

1 нм ... 1 мм.

Часть этого спектра излучения составляет видимое излучение (свет)

пределах

диапазона длин волн

380 ... 760 нм.

Совокупность монохроматических излучений, входящих

состав сложного

излучения, называют спектром излучения.

На рис. 18.1

представлены

три

вида

спектра: линейчатый

(а),

полосатый

(б) и

сплошной

(в).

Линейчатым называют

спектр, состоящий

из

отдельных,

не

примыкающих друг

другу монохромати-

ческих излучений

/ или 2, или 3 (рис. 18.1, а). Под

монохроматическим излуче-

нием принято понимать совокупность выделяемых источником излучения фото-

нов,

обладающих практически одинаковой длиной волны. Обозначив энергию,

переносимую сложным излучением, символом

можно дать определение потоку

излучения

как

мощности излучения,

т.е. Ф

= dQjdt

(отношение энергии,

переносимой излучением,

ко

времени переноса, значительно превышающему

период колебаний).

Для описания распределения потока излучения

по

спектру пользуются спект-

ральной плотностью потока излучения

^ — d<t>

ld%,

где

йФ

—

монохроматический поток излучения.

Поток излучения воспринимается приемником излучения, реакция которо

го оценивается эффективным потоком

э(р

Численно этот поток физического

приемника определяется мощностью, током, протекающим

выходной цепи при-

емника

на

поглощенный поток излучения.

Спектральная чувствительность приемника излучения

n X

монохромати-

ческому потоку излучения

Ф ^

может быть определена

так:

$п,%

Сф

эф,к/

е.к,

где

С —

коэффициент пропорциональности.

Реакция приемника

на

монохроматическое излучение разной длины волны

различна, поэтому пользуются понятием относительной "спектральной чувстви-

тельности приемника излучения,#

—

отношением спектральной чувствитель-

ности приемника излучения

n х

максимальной чувствительности этого

же

при-

емника

n max

Для создания систем энергетических

световых величин

единиц пользу-

ются эффективными потоками

эф х

образцовых приемников:

эфЛ

- max tf'e. X

n. Л-

274

А)

А О АО Д

Рис.

18.1.

Виды спектров излучения

В системе световых величин характеристикой образцово!

приемника явля-

ется относительная спектральная световая эффективность излучения стандарт-

ного фотометрического наблюдателя

для

дневного зрения

V (А) (рис. 18.2,

кри-

вая

1).

Максимум функции

V (л)

приходится

на

длину волны

А=555 нм.

Макси-

мальная спектральная чувствительность глаза

для

монохроматического излу-

чения

на

этой длине волны

n max

= 683

лм/Вт.

Силой света источника

некотором направлении называют отношение свето-

вого потока, исходящего

от

источника

распространяющегося внутри элемен-

тарного телесного угла, содержащего заданное направление,

этому элементар-

ному телесному углу

dQ:

d<P/dil.

(18.1)

Единицей силы света является кандела

—

сила света, излучаемого

пер-

пендикулярном направлении

с 1/600 ООО м

поверхности черного тела

при

темпе-

ратуре затвердевания платины

давлении

101 325 Па.

Единица телесного угла

—

стерадиан

(ср).

Полный телесный угол, охваты-

вающий

все

пространство, содержит 4л

ср

. Отношение светового потока

полно-

му телесному углу называют средней сферической силой света

=- Ф/4я. Из

(18.1)

световой поток источника света

Ф = Ш.

Единицей светового потока является люмен

—

световой поток, излучаемый

точечным источником

силой света

в 1

канделу внутри телесного угла

в 1 ср.

Полный световой поток, испускаемый точечным источником света,

Ф = 4я/.

Отношение светового потока, падающего

на

элемент поверхности, содержа-

щий заданную точку,

площади этого элемента, называют освещенностью:

Е =

d0/dS

Освещенность выражается

люксах. Люксом называют освещенность

такой поверхности,

на

каждый квадратный метр которой равномерно падает

световой поток

в 1 лм.

Различную видимость отдельных участков поверхности

заданном направле-

нии оценивают яркостью,

под

которой понимают отношение силы света, излуча-

емой элементом поверхности источника

данном направлении,

проекции элемен-

тарной площади

на

плоскость, перпендику-

лярную направлению наблюдения,

= d

l(d

cos a).

За единицу яркости принимается кан-

дела

на

метр квадратный

—

яркость такой

плоской, равномерно светящейся поверх-

ности,

каждого квадратного метра кото-

рой

перпендикулярном

к ней

направле-

нии излучается сила света

в 1 кд.

Энергетические

световые величины

(табл.

18.1)

обозначаются одними

теми

же символами. Энергетические величины

350- Ш 5W 600

1,нм

Рис.

18.2.

Графики относительной

спектральной световой эффектив-

ности излучения:

— для

дневного

зрения;

2— для

ноч-

ного зрения

275

Таблица

18.1

Энергетическая

величина

Символ

или

формула

Световая

величина

Символ

или

формула

Энергия излуче-

ния,

Дж

Поток излучения.

Вт

Сила

Вт/ср

излучения,

Фе

'е,

а, 8

;

dФ

Облученность.

Вт/м

Энергетическая

светимость, Вт/м

Энергетическая

яркость,

Вт/(ср-м

)

d<P

dfe

cos

Световая энергия,

кд-ср-с

Световой поток,

лм

Сила света,

кд

Освещенность,

лм

Светимость, лм/м

Яркость, кд/м

ф=.

d<t>

_аФ_

d<t>

cos

световая энергия.

(к символам добавляется индекс

е)

характеризуют излучение всей оптической

области спектра электромагнитного излучения,

световые величины

—

излуче-

ние видимого участка спектра.

В данной таблице

Q —

пространственный угол,

ср; S

—

поверхность облу-

чения,

; a, Р —

углы, определяющие направление излучения. Потоку

излучения

системе световых величин соответствует световой поток

Ф — мо-

щность световой энергии:

Ф =

dQ/dt,

где dQ

Монохроматический световой поток

*JL

*i.

тахФ

V (к)

=683Ф

V(k).

Световой поток сложного излучения:

с линейчатым спектром

683

V ф

е K

V (к),

где

п —

число линий спектра излучения;

со сплошным спектром

780

683

V (к) dk.

380

18.2.

ОПТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ВЕЩЕСТВ,

ТЕЛ

СРЕД

В вакууме поток излучения распространяется

без

потерь.

При

распростра-

нении потока излучения

веществе, теле, среде (далее

—

среда) наблюдается

его

отражение, поглощение

преломление. Монохроматический поток

Ф„

распро-

страняющийся

телесном угле

проходя через неоднородную среду, распада-

ется

на

четыре частичных потока:

р к

—

отраженный;

а к

—

поглощенный

^ —

рассеянный;

^ —

прошедший. Отношения монохроматических

час-

276

тичных потоков

монохроматическому потоку, входящему

среду, называют

спектральными коэффициентами:

/Ф

0К

= р (к) —

отражения;

ц к

/Ф

0 %

а (к) —

поглощения;

оЛ

/Ф

= о (к) —

рассеяния; Ф

тД

/Ф

т (к) —

пропускания.

Если

среду входит сложный поток,

то его

взаимодействие

со

средой оце-

нивают интегральными коэффициентами: Ф

/Ф

— р —

отражения;

/Ф

сс —

поглощения; Ф

/Ф

= а —

рассеяния; Ф

/Ф

= т —

пропускания.

Иногда рассеянный поток отдельно

не

учитывают,

приплюсовывают

его

пог-

лощенному

вышедшему потокам

оценивают свойства среды тремя коэффициен-

тами: отражения, поглощения, пропускания. Частичные потоки

Ф Ф

, Ф

зави-

сят

от

спектрального состава излучения

физических свойств среды. Поэтому

свойства среды можно характеризовать значениями спектральных

интегральных

коэффициентов.

табл.

18.2

приведены значения интегральных коэффициентов

для некоторых веществ.

Для создания определенной направленности излучения

световых приборах

применяют отражатели.

Их

материалы должны иметь наибольшие значения

ко-

эффициентов отражения. Такими свойствами обладают металлы, окись магния,

мел. Конструктивно отражатели выполняют металлическими

или

стеклянными

металлическим покрытием.

Из

металлов наибольшее значение коэффициента

от-

ражения имеет полированное серебро

(0,93), но его в

отражателях использовать

нельзя. Серебро покрывается пленкой окислов

теряет отражательные свойства.

В световых приборах отражатели выполняют

из

алюминия

или

покрывают

по-

верхность отражателя алюминиевой краской. Коэффициент отражения полиро-

ванного алюминия равен

0,75 ... 0,8, а

коэффициент отражения алюминиевой

краски

— 0,55.

Поверхности

кабине экипажа (щитки, приборные доски, пульты, панели)

имеют муаровое покрытие

для

создания диффузного отражения. Коэффициент

отражения этого покрытия

р<0,1.

Земные покровы,

на

которые совершает посадку

ВС, —

вещества

неодно-

родной структурой

шероховатой поверхностью, поэтому

они

имеют равно-

мерно-диффузное отражение

небольшие значения коэффициентов отражения.

Поскольку вода хорошо поглощает излучение видимого участка спектра, влаж-

ные покровы имеют меньший коэффициент отражения,

чем

сухие,

а за

счет плен-

ки воды

на

поверхности влажные покровы имеют направленно-рассеянное отра-

жение.

Различают направленное, направленно-диффузное

равномерно-диффузное

пропускание. Когда размеры частиц внутренней структуры вещества намного

меньше длины волны излучения, происходит направленное пропускание.

При

этом пространственный угол, внутри которого распространяется поток, вышед-

ший

из

среды, равен пространственному углу падающего излучения. Направлен-

ным пропусканием обладают прозрачные стекла, гладкие светофильтры, объек-

тивы

окуляры, направленно-диффузным пропусканием

—

матовые стекла, име-

ющие матировку

на

выходящей поверхности.

При

равномерно-диффузном про-

пускании пространственный угол вышедшего потока равен

2я.

Равномерно-диф-

Таблица

182

Вещество

р a

Белая бумага

0,45

0,15

0,4

Свинцовые белила

0,9

0,1

Черный бархат

0,02

0,998

—.

Оконное стекло

0,08 0,02

0,9

277

фузным пропусканием обладает молочное стекло (прозрачное стекло, внутри

которого во взвешенном состоянии находятся частицы с другим показателем пре-

ломления).

Коэффициенты пропускания авиационных светофильтров имеют следующие

значения: красных 0,12

...0,15;

зеленых 0,15 ... 0,2; желтых 0,4 ... 0,5; синих

0,01 ... 0,03.

При распространении излучения в атмосфере оно ослабляется в основном

тремя процессами: молекулярным поглощением, молекулярным рассеянием и

рассеянием на инородных частицах. Молекулы составных частей атмосферы по-

глощают излучение тех частот (длин волн), которые соответствуют резонансным

частотам их собственных колебаний. Например, озон поглощает излучение

Х< 300 нм, молекулы воды поглощают длинноволновое излучение.

Молекулярное поглощение зависит от числа молекул в единице объема, а

-следовательно, и от толщины слоя атмосферы — длины пути прохождения излу-

чения. Численно молекулярное поглощение в единице объема атмосферы для мо

нохроматического излучения определяют по экспоненциальному закону Бугера

*;.*

*6.Jiexp(-ajL

/),

(«8.2)

где Ф'

^ — поток, вышедший из объема атмосферы; Ф^> ^ — поток, вошедший в

•слой атмосферы;

м п

— коэффициент ослабления потока при молекулярном

поглощении: / — толщина слоя атмосферы.

Этот закон справедлив для монохроматического излучения, распространяю-

щегося параллельно в оптически однородной среде,

Из

(18.2)

получают коэффициент пропускания атмосферы при молекуляр-

ном поглощении

Х.

м.п

;

х/

0,Х =

ех

Р (-«X,

м.п

О-

Молекулярное рассеяние — изменение пространственного распределения

потока без изменения частот составляющих его монохроматических излучений.

Рассеяние происходит на границе двух молекул или на границе групп молекул,

имеющих различную плотность. Значение монохроматического потока, прошед-

шего через слой сухой и чистой атмосферы, при молекулярном рассеянии опре-

деляют тоже по закону Бугера:

*а-

Р(-\м.„'),

)

где ,

р — коэффициент ослабления потока при молекулярном рассеянии.

Из

(18.3)

находят коэффициент пропускания атмосферы при молекуляр-

ном рассеянии

Х, «.р

*т"

х!

0, Л=

ех

Р (-4. м.р О-

Если размеры частиц, на границе которых происходит рассеяние, соизмери-

мы с длиной волны излучения, то все лучи рассеиваются в данном объеме атмос-

феры одинаково. В сухой и чистой атмосфере размеры частиц намного меньше

длин волн составляющих видимого излучения. Рассеяние в такой атмосфере под-

чиняется закону Рэлея, при котором коэффициент молекулярного рассеяния

*Я.«.р = ЛА*.

(18.4)

где А — коэффициент, характеризующий параметры объема атмосферы.

Из

(18.3)

(18.4)

следует, что чем меньше длина волны излучения, тем боль-

ше рассеивается поток (уменьшается вышедший поток Ф^). Подтверждени

•ем этого служит голубой цвет неба. Коротковолновое излучение солнца рассеи-

вается в атмосфере больше, чем длинноволновое излучение, и создает голубую

дымку.

Если наблюдаются дымка, туман, облака, то в атмосфере присутствуют ино-

родные частицы. Их размеры (1 ... 20) 10

нм. При прохождении через атмосфе-

278

ру с инородными частицами излучение ослабляется за счет рассеяния на этих час-

тицах и отражения от них. Если размеры частиц более 1 • 10

нм, интенсивность

рассеяния не зависит от длины волны излучения. В этом случае для определения

вышедшего из слоя атмосферы монохроматического излучения значение исполь-

зуют закон Бугера

<Х =

о",Я

ех

(-°Х.д

0. <

где Ф

^ — поток, вышедший из слоя атмосферы; Ф

^ — монохроматический

поток, входящий в слой атмосферы; ст^ —- коэффициент рассеяния в дымке,

зависящий от концентрации частиц в единице объема атмосферы.

Из

(18.5)

определяют коэффициент пропускания атмосферы при рассеянии

потока на инородных частицах

Х, д = < %1

й,

ех

(~-

Х,

д О-

Если представить, что монохроматический поток, прошедший через слой

атмосферы, первоначально ослабляется вследствие молекулярного поглощения,

затем за счет молекулярного рассеяния и рассеяния на инородных частицах, мож-

но определить общий коэффициент пропускания атмосферы как произведение ко-

эффициентов пропускания при ослаблении потока в различных взаимодействиях с

атмосферой:

Х,

м.п

Х, м.р

Х,

д-

(18.6)

Перемножив коэффициенты пропускания в выражении

(18.6),

получим

=ехр(-а,_/), где 0

= а

,„.„ + 0^

+ ^,

Для слоя атмосферы толщиной в 1 км общий коэффициент пропускания ат-

мосферы т

= ехр (— —

%х/

0 Х- ^

го называк

>т коэффициентом про-

зрачности атмосферы. В общем случае, если световой поток Ф

проходит сквозь

слой атмосферы толщиной / (км) при коэффициенте прозрачности т

, то вышед-

ший из этого слоя поток Ф

= Ф

т,.

Практически на метеостанциях измеряют не коэффициент прозрачности ат-

мосферы, а метеорологическую дальность видимости (МДВ), под которой пони-

мают такое расстояние, при котором под воздействием атмосферной дымки

теряется видимость абсолютно черной поверхности, имеющей на этом расстоя-

нии угловые размеры не менее 0,3° и проектирующейся на фоне неба у горизон-

та. Темный предмет теряет видимость, если контраст между ним и фоном стано-

вится меньше среднего порогового контраста для глаза. Принято считать, что

порог контрастной чувствительности глаза е = 0,05.

Международная шкала МДВ содержит 10 интервалов (баллов), обозначае-

мых одной цифрой. В табл. 18.3 приведены примеры оценки состояния атмосфе-

ры.

Таблица 18.3

Состояние атмосферы

Коэффициент

МДВ

Состояние атмосферы

прозрачности

атмосферы км баллы

Отличная видимость

0,925

50 9

Слабая дымка

0,7 20 7

Слабый туман

0,02

Сильный »

ью-

0,05 0

279