1概述
直升机燃油测量系统作为直升机燃油系统的—部分，主要实现直升机燃油油量的测量、指示等功能。燃油测量系统的测量精度对直升机的性能有着重要的影响，对军用机而言，提高燃油测量精度，意味着可以提高直升机的有效载荷、航程及作战半径；而对民用运输机而言，则可大大改善其经济性。随着现代航空技术的发展，对燃油测量精度的要求越来越高。因此，如何实现燃油的精确测量是设计人员孜孜以求的目标。本文论述直升机燃油测量系统的一般技术途径：C/V变换电路信号采集技术、A/D转换技术、数字信号处理等技术。
2背景
长期以来，人们一直在探索提高燃油油量测量精度的途径。早在1952年,美国Raytheon公司就动用了一大批技术力量对此进行研究。在该公司所著《燃油测量技术研究》中就提出采用机械、振动、超声波、电磁、电、光、核辐射等各种原理来测量航空器的燃油测量。。随着航空事业和微电子技术的发展，电容式燃油油量测量技术成为目前应用最为广泛的直升机燃油测量技术。近年来，国外在取得上述成就的基础上,又着手研究利用光纤技术来进行燃油油量测量，如能投入实际应用,则将再使这方面的技术进入一个新的时代。
3测量技术
目前通用的燃油测量是利用装在直升机油箱中的变介电常数电容式传感器电容的变化来感受直升机油箱燃油液面的高度变化，再根据油箱的高度容积曲线计算出燃油油量。油量传感器为线性传感器。当油面的高度变化时，在激励信号的作用下将燃油高度的变化量转换为等量的电容量变化，再通过测量系统的各油量测量通道转化为直流电压信号，并经过数字化后输入到显示设备的处理装置，最终计算出燃油液面高度变化后的油量容积。电容式传感器:
3.1电容式传感器的分类。电容式传感器一般有变间隙型、变面积型和变介电常数型三种方式，其中变介电常数型是目前航空燃油测量使用最广泛的一种，简介如下：变介电常数传感器，变介电常数传感器是直-9采用的传感器，当电容极板间的介电常数发生变化时，电容量也随之改变，直-9在设计过程中采用垂直定位圆柱形传感器的电容技术，传感器为线性电容式，由同轴安装的特制双层薄壁铝合金管和外体组成，其电容增量随所在燃油箱内燃油液面高度变化而线性变化，连接器传输电缆采用高绝缘同轴电缆。适于在复杂环境条件下稳定、可靠地工作，其测量精度、抗污染性和可靠性均优于同类产品。[2]
3.2测量电桥。测量电桥由传感器电容CX、与固定电容C0组成的交流桥路组成，桥路电源为激励源产生的正弦波信号，所以传感器信号为正弦波信号，而通过固定电容的信号也为正弦波信号，但与传感器的正弦波信号相位相差1800。两个信号叠加势必会相互抵消，理论上CX=C0，R1=R2时输出电压为零，设定固定电容为传感器理论上的干电容值，即CX=C0，R1=R2。在实际应用中，当燃油为零时传感器的干电容与理论值稍有偏差，零位需要进行调整，通过调零电位器将输出的电压设定为0伏，通过调满电位器将满油电压设定为5伏，这样0V-5V区间就是传感器的液面变化区间。将传感器的电容量转换成与之成比例的交流电压信号，经信号整形滤波处理输出模拟电压信号。
4系统构建
直升机燃油油量测量的最终目标是提供可靠的燃油油量信息，目前国内基于上述直升机燃油测量技术的电容式油量测量系统又分为数字式与模拟式。数字式燃油测量系统是利用装于油箱内的传感器感受油面高度的变化，采用C/V变换的原理将电容量的变化转化为电压的变化，经A/D转换器转换为对应的数字量，然后单片微型计算机对该数字信号进行数据处理，得到对应的油量值，该油量值分别发送给飞参、发参以及油量指示器显示油量值。直升机在飞行过程中电磁干扰是一个十分严重的、不可忽视的影响各系统正常工作的因素，因此在电路设计中除了抗干扰屏蔽手段之外，在传输线上传输抗干扰能力强信号是一个很必要的手段。传统的燃油测量系统由于以模拟电压信号作为传输信号，因此极易受到各种干扰。虽然对传输电缆做了一定的屏蔽措施，但在飞行过程中，系统始终未能很好的抵抗干扰，造成系统测量的可靠性不高，工作不稳定。相对于传统的数据处理方式，数字信号有很强的抗干扰能力，对于提高燃油测量准确性是里程碑式的跨越。结束语航空电子技术的发展为航空燃油测量提供了新的实现方法，近年来,国产军用直升机改型换代很快，新机种都采用数字式燃油测量系统，有的还集成燃油控制与测量于一体，实现了数字化，国内目前的燃油测量系统已有部分应用，近年研制的直升机已普遍采用，既使如此,在实际使用中依然存在不同程度的干扰，这是由于传感器与测量计算机之间还存在电容信号传输，且二者之间传输距离较长，直升机上测量传感器一般安装于油箱附件板，测量计算机一般安装于电子设备舱，二者间极易受到环境干扰。因此对油量传感器输出信号进行数字化是提高航空燃油测量准确性与可靠性的必然趋势。
作者：杨春宝 单位：中航工业哈飞飞机设计研究所
