第十五章 指示系统
15-1 参数指示和传感器
发动机的所有参数都要监视，仪表读数用来告之驾驶员关于各个发动机系统的正确功能，以及报警任何可能发生的故障。驾驶员仪表板上的许多盘式和指针式仪表可以由一个或几个阴极射线管来取代，用来显示发动机的各种参数。这些小型视屏能够显示使发动机安全工作所必须的所有信息。 发动机仪表指示系统也发生许多重大的变化。直读仪表已由远距指示的电的仪表取代。测量部分或传感器在发动机舱，显示仪表或指示器在驾驶舱。机械系统仪表正由数字电子系统取代。以指针和表盘形式给出发动机参数的模拟值显示连续变化的量是模拟式仪表；由传感器感受信息转换成一序列电信号输给计算机，处理后送给指示器，由液晶或发光二极管显示是数字式仪表，即以离散的数字而不是指针的位置显示。 驾驶舱指示仪表的最新发展是：电子指示系统将发动机的参数指示、系统工作的监视，以及向驾驶员告警的功能组合在仪表板安装的阴极射线管上，以刻度盘、指针、数字、文字显示。如波音公司的EICAS系统，空中客车公司的儿童跷跷板ECAM系统。
发动机推力
发动机的推力在试车台上由推力计测量。发动机装在飞机上推力需要由其他参数表征。对于轴流式压气机，发动机压力比（EPR）即低压涡轮出口总压与压气机进口总压之比代表发动机推力。对于高涵道比涡扇发动机，风扇转速（N1）能很好表征发动机的推力。 发动机压力比表既可以由电机械式，也可由电子式传感器来指示。传感器输入压气机进口、风扇出口或低压涡轮出口的压力。电机械式系统采用传感器膜盒，线形可变差动变压器等，转换压力信号成电信号放大后作用在伺服马达的控制绕组上。电子式通过两个压力传感器，依据振动的频率，计算出发动机压力比的电信号，输入发动机压力比表和电子式发动机控制系统。
正交相移键控
发动机扭矩
发动机扭矩用以指示涡轮螺桨和涡轮轴发动机发出的功率，该指示器称为扭矩计。发动机扭矩和马力成正比，经由减速器传递出来。扭矩测量可由测扭泵压力或测轴扭转变形指示。如一种系统由斜齿轮产生的轴向推力与作用在许多活塞上的滑油压力相抵消，抵消轴向推力所需的压力被传给指示器。见图15-1。
发动机转速
所有的发动机都有转速指示，双转子、三转子发动机不仅有高压、低压或许有中压转子转速指示。转速测量可由发动机驱动的一个小型发电机经电路传给指示器。转速发电机供应三相交流电，其频率取决于发动机被测转子转速。发电机的输出频率控制指示器中同步马达的转速，进而转动指示器的指针。转速指示器一般示出最大转速的百分数。
图15-1 简单的扭矩系统
转速测量也可采用可变磁阻式转速探头，它与一个音轮相对，产生感应电流，经放大后送入指示器或测量感应脉冲的频率，显示转子转速。转速探头位于机匣的固定器中，与被测轴上的音轮对齐，每转一圈音轮外缘的齿通过探头一次，改变探头中线圈磁通量而诱导出一股电流或发出脉冲，与发动机转速直接相关。见图抛光磨头15-2。
图15-2 可变磁阻式转速探头和音轮
涡轮燃气温度有时用排气温度（EGT）指示，它是发动机工作中的关键参数。理想情况是测量涡轮进口温度，但是因为这里温度高，温度场不均匀测量困难。由于涡轮中温度降是按已知的方式变化的，所以用测量并限制排气温度不超限，目的是保证涡轮前温度不超出允许值。当然，也可以测量并限制涡轮中间级温度。
排气温度测量使用热电偶。为测量平均温度，常常多个热电偶并联连接，探头深入气流的长度不同。热电偶是两种不同金属端点相连，位于排气流中的是热端或测量端；而在指示器的是冷端或基准端。电路中产生的热电势和两端温度差成正比。为使冷端补偿到摄氏零度，在电路内装有自动温度补偿器。热电势还取决于回路中的电阻，该电阻是在出厂时已经调好。在热电偶安装中不能随意剪短导线，以免影响测量精度。涡轮发动机的热电偶的常用材料是镍铬-镍铝丝，见图15-3。
图15-3 涡轮发动机热电偶
滑油和燃油温度
对于发动机正确和安全工作来说，获得压力和温度的精确指示极为重要。滑油和燃油温度由装在介质中的温度测量元件测量。温度的变化导致金属电阻值的变化，进而相应的改变指示器的电流。测温球的电阻接在比值表型温度计电路或者惠斯登电桥的一个桥臂上，指示器的指针按相当于温度变化的幅度偏转。这就是热电阻式，利用纯金属的电阻值随温度增加而增加测量温度。它还可以是测量元件中装有易挥发的液体或蒸气或气体，放在被测介质中，测量由于温度变化引起的位移或压力变化，反映温度的高低。这就是充填式。上述两种方法广泛采用，此外，还可用热电偶测量较高的温度，如涡轮轴承滑油温度。双金属式温度测量元件常用做温度补偿元件，利用两种金属线膨胀系数的不同，受热后变形，补偿温度变化带来的影响。
压力测量
测量从真空或零压力计起的压力是绝对压力；从现存的大气压力开始计量的，即实际加到流体的压力值是表压力。传感器可以是直接压力式，也可以是压差式。例如燃油滤和滑油滤装有压差电门，感受和测量油滤前、后压差，指示油滤堵塞情况。油滤前、后压力分别
360历史作用在薄膜的每一边，当压差达到预定值时，作动微动电门，该电门与驾驶舱的警告灯相连，灯亮告诉驾驶员油滤即将堵塞。
广泛采用的压力机械测量方法是波登管式压力表。波登管是薄壁、扁平、椭圆的青铜管，弯成半圆形。被测压力流体从一端进入波登管，当管内流体压力增加时，试图改变横截面的形状，椭圆变圆，半圆试图伸直，连到管另一端的指针移动，指示波登管内压力。波登管压力表需要定期校准。见图15-4。喷墨打印机墨水
图15-4 弹簧管（波登管）压力表
压力电测方法有用晶体振荡器，它应用某些晶体（石英晶体，压电陶瓷）受力后表面产生电荷的压电效应，测量频率反映压力高低。
流量测量
燃气涡轮发动机关心的是燃油质量流量。一种流量传感器中，叶轮由三相交流马达恒速转动，燃油通过叶轮，叶轮对燃油施加一个旋转运动。从叶轮出来的旋转燃油再通过传感器涡轮，并试图转动涡轮。但涡轮有校准弹簧的限制，它只能偏转一个角度。涡轮能够偏转的量由流过的燃油容积和燃油密度决定，因此测出的是质量流量。永久磁铁装在传感器的一端，涡轮的偏转带动永久磁铁的偏转，改变线圈中磁场。在指示器中有与传感器对应的线圈，两个线圈之间是电连接。指示器中线圈磁场的改变，使其中的永久磁铁也偏转，同传感器中永久磁铁的偏转是同步的。然后通过指示器的指针显示流量大小。见图15-5。
图sofa燃烧器15-5 燃油质量流量测量
目前发动机流量测量一种新型传感器包括涡旋发生器、转子、涡轮、壳体等。燃油经整流器进入涡旋发生器，涡旋发生器旋转。从涡旋发生器出来的旋转燃油到转子，并且使转子旋转。从转子出来的燃油再到涡轮，试图使涡轮旋转。涡轮转动受到弹簧力约束，只能偏转一个角度。偏转角度的大小取决于作用于涡轮叶片的动量。在自由转动的转子上面前部
和后部各有一个磁铁。前部磁铁的外面壳体有一个小线圈，称为起始线圈，当前部磁铁对上起始线圈时，产生起始脉冲。在涡轮外部壳体上有一大线圈，称为停止线圈。和涡轮一起动连在涡轮上的信号叶片，当对上转子后部磁铁时产生停止脉冲。如果没有燃油流动转子旋转，起始脉冲和停止脉冲同时发生。当有燃油流过时，涡轮上的信号叶片沿旋转通道偏转，停止脉冲晚于起始脉冲。其起始脉冲和停止脉冲的时间间隔和燃油质量成正比。见图15-6。
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