2020г.

Специальная аэродинамическая установка для исследования датчиков температуры и водности.

В ходе выполнения темы 6.2.4 была проводится модернизация специальной аэродинамической установки (САУ).

Специальная аэродинамическая установка САУ применяется с целью проведения исследований самолётных датчиков температуры воздуха и водности облаков, в том числе и в условиях создания искусственной облачной среды с жидко-капельной фракцией. САУ представляет собой аэродинамическую трубу открытого типа. В её состав входят вентилятор с блоком управления, диффузор, конфузор, сменные рабочие камеры, сменные изделия для выравнивания потока, гибкие соединительные вставки, система для создания потока водности (сменные форсунки, компрессор, ресивер, лабораторные весы), приёмники давлений, комплекты соединительных кабелей и трубопроводов. САУ обеспечивает создание воздушного потока в рабочей камере со скоростью до 80 м/с при плавном изменении скорости воздушного потока в рабочей камере, размещение приёмников давления и датчиков температуры различной конструкции в рабочей камере, создание в рабочей камере потока жидко-капельной водности в диапазоне от 0,7 до 2,5 гм^-3 с различными спектрами размеров капель. Специальная аэродинамическая установка построена по модульному принципу. Каждая из составных частей (рабочая камера, конфузор и диффузор, участки выравнивания потока, за исключением вентилятора) могут заменяться в зависимости от поставленных задач. Эскиз модели САУ (сборочный эскизный чертеж) приведен на рисунке 1.

Воздушный поток внутри САУ создается с помощью осевого вентилятора 2-В-12-300 производства Крюковского вентиляторного завода. Вентилятор имеет следующие основные характеристики: мощность двигателя - 11 кВт; частота вращения рабочего колеса - 1420 об/c; производительность до 29900 м^3/ч. Регулировка мощности вентилятора, а, следовательно, и скорости потока в рабочей камере осуществляется с помощью преобразователя частоты PR6000-0150T3G (Beijing Prostar International Electric, Тайвань). Внешний вид САУ приведен на рисунке 2.

Специальная аэродинамическая установка САУ (1 — компьютер, блок содержащий мостовую прецизионную плату и плату для оцифровки данных, 2 — калибратор температуры ATC-125B, 3 — калибратор давления ADTS505, 4 — регулятор оборотов вентилятора, 5 — вентилятор, 6 — рабочая камера с датчиками и приемником давления 7 — весы с емкостью для воды, 8 — державка пневматической водяной форсунки, 9 — запирающие клапана форсунки, 10 — датчик температуры ВДТ в комнате, на входе в трубу, 11 — магистрали подачи воды и воздуха 12 — воздушный компрессор для пневматической форсунки).

2011 – 2013 гг.

Высокочастотный датчик температуры (ВДТ)

Разработан высокочастотный датчик температуры ВДТ, обеспечивающий измерение температуры воздуха и ее пульсаций с борта самолета-лаборатории, в том числе и в облака, в условиях обледенения. Конструкция датчика ВДТ представлена на Рис. 1, где изображена детализация датчика и на Рис.2, где изображен датчик в сборе. Чувствительным элементом датчика являлась платиновая нить (1) диаметром 30 мкм,намотанная на крестообразный каркас из стеклопластика (2). Для предотвращения паразитных токов, которые могут возникать в чувствительном элементе датчика при работе различных радиотехнических устройств самолета (поскольку намотанная на каркас нить обладала некоторой индуктивностью), намотка производится бифулярно. Каркас датчика крепится к электрическому разъему (3), который одновременно служит державкой датчика и используется для механического и электрического подсоединения к выносным самолетным штангам для размещения датчика в слабо возмущенном воздушном потоке.

Такое решение обеспечивает надежную установку датчика ВДТ, и при необходимости позволяет быстро заменить датчик во время послеполетного обслуживания самолетной аппаратуры. С другой части к крестовине подсоединяется конус (4), изготовленный из гидрофобного материала (тефлона). Конус служит для защиты чувствительного элемента от облачных частиц и частиц атмосферной пыли, а его гидрофобные свойства обеспечивают предотвращение отложения льда на датчике при полетах в переохлажденных облаках. Дополнительной мерой защиты датчика от обледенения служит кратковременно включаемый обогрев державки датчика – для сброса льда. Обмотка обогрева (5) примыкала к разъему – державке датчика. Защитный экран (6) предотвращает возможный обрыв нити датчика в полете, а также при работе со снятым датчиком в лаборатории.

Основные технические характеристики датчика ВДТ:

• диапазон измеряемых температур - от -60 до +50 °С;
• габаритные размеры – диаметр 30, длина 140 мм;
• масса - 0,09 кг;
• длина используемой нити – чувствительного элемента - 0,8 м;
• материал нити - платина ПЛ 99,93;
• диаметр нити - 30 мкм;
• длина намотки нити вдоль каркаса датчика - 20 мм;
• количество витков намотки нити вдоль каркаса датчика – 18;
• начальное (при 0 °С) сопротивление чувствительного элемента в пределах от 90 - 100 Ом;
• импульсный обогрев датчика (с продолжительностью импульса до 10 с) - мощность обогрева – 80 Вт, напряжение – 27 В постоянного тока.

Изготовлены 4 экземпляра датчика ВДТ, проведены лабораторные калибровки датчиков и комплексные испытания в специальной аэродинамической установке САУ.

Блоки интерфейсов датчиков (БИД-1 и БИД-2)

Разработаны и изготовлены блоки интерфейсов датчиков БИД-1 и БИД-2 (внешний вид приведен на Рис. 3 ), основным назначение которых является преобразование сопротивлений датчика ВДТ и датчиков Rosemount 102CT2CB и 102E4AL в электрические сигналы, соответствующие температуре воздуха, а также сопряжения сигналов с датчиков температуры и датчиков давления Rosemount 1221 с бортовым компьютером. Блоки БИД содержат три прецизионных мостовых схемы, в которые включаются датчики температуры и аналого-цифровой преобразователь сигналов разбаланса мостов и сигналов с датчиков давлений в цифровой код. Особенностью блока БИД-1 (поскольку он предназначен для использования в наружной штанге самолета) было наличие дополнительных высокочастотных датчиков давления для измерения абсолютного (полного), динамического и дифференциальных давлений и их пульсаций. Блоки БИД-1 и БИД-2 термостабилизированы с точностью до 1 °С.