4.3. Анализ погрешностей топливомеров

4.3.1 Погрешности емкостных топливомеров

Электроемкостным топливоизмерительным системам свойственны методические погрешности. Рассмотрим главные причины, вызывающие их появление:

а) Под действием ускорений и эволюции самолета топливо в баках перераспределяется, что приводит к изменению емкости С_х датчика. Для уменьшения погрешности измерение производится только в горизонтальном полете, и в баках в разных местах устанавливают несколько датчиков, емкости которых включают параллельно. Кроме того, для демпфирования колебаний уровня топлива конструкцией датчика предусмотрена достаточно малая скорость вытекания (поступления) топлива из датчика.

б) В топливомерах СЭТС и СПУТ изменение емкостей датчика, проводимостей датчика и кабелей, соединяющих датчик с измерительной схемой, приводят к изменению показаний топливоизмерительных систем (ТИС).

в) Погрешность из-за неточного совпадения профиля датчика с характеристикой бака.

Для анализа методических погрешностей емкостных топливомеров рассмотрим зависимости емкости датчика С от объема V (при градуировке в объемных единицах) и от веса G (при градуировке в весовых единицах) топлива. Необходимо учесть, что емкость зависит от углов крена  и тангажа , от ускорения j и диэлектрической постоянной топлива ₁:

С=F₁(V, , , j, ₁),

C=F₂ (G, V, , , j, ₁, ),

где  — плотность топлива.

Показания емкостных топливомеров правильны лишь в режиме горизонтального равномерного полета. Изменения углов ,  и ускорения j приводят к методическим погрешностям. Для уменьшения этих погрешностей датчик следует устанавливать в центре бака или размещать несколько датчиков по краям бака.

Изменения сорта топлива приводят к изменениям диэлектрической постоянной ₁ что может вызвать методическую погрешность, доходящую до 5 %. Эту погрешность можно учесть, имея характеристики топлива.

При градуировке топливомеров в единицах объема возникает методическая погрешность, обусловленная изменением диэлектрической постоянной ₁ с изменением температуры топлива:

₁=₁₀(1+),

где  - температурный коэффициент диэлектрической постоянной. Пользуясь тем, что

(4.6)

получим

(4.7)

Отсюда следует, что температурная погрешность пропорциональна .

В последнее время вводится градуировка топливомеров в весовых единицах. Дело в том, что теплотворная способность определяется весом топлива. Определим методическую температурную погрешность при весовой градуировке. Эта погрешность обусловлена температурной зависимостью величин ₁ и , т.е. ₁=₁₀(1+) и =₀(1+₁). Тогда

, (4.8)

где ₁—температурный коэффициент плотности топлива.

Если пренебречь расширением бака при изменении температуры, то изменение плотности обусловливается изменением объема, т.е. x=x₀(1 + *). Следовательно, =₀ (1—). При этом выражение (4.8) примет вид

(4.9)

Поскольку >0 и >0, то методическая температурная погрешность при весовой градуировке меньше, чем при объемной градуировке.

Наряду с перечисленными возникают погрешности ТИС из-за температурных изменений размеров датчиков и баков, нелинейности и ступенчатости характеристики уравновешивающих потенциометров, изменения в процессе эксплуатации зазоров между электродами датчиков.

Инструментальные погрешности емкостного топливомера вызываются главным образом влиянием температуры на параметры элементов мостовой схемы (конденсаторов, сопротивлений). Уменьшение этих погрешностей достигается применением элементов с малыми температурными коэффициентами или введением температурной компенсации.

Инструментальные погрешности емкостных топливомеров вследствие применения нулевых методов измерения малы, и ими можно пренебречь.