传感器在航空涡轮增压技术中的应用

　　涡轮增压器，是航空发动机涡轮增压系统中最重要的部件。6月4日，一架从俄罗斯莫斯科起飞前往德国柏林的波音737客机，升空后不久，因涡轮增压器传感器警报，返回莫斯科伏努科沃机场紧急降落。那么，今天，我们就一起来了解一下飞机上的涡轮增压技术及其中的传感器原理与应用。

航空发动机

　　涡轮增压的工作原理

　　涡轮增压（Turbo），即指通过涡轮增压器驱动并压缩空气，增大发动机的进气量，使燃油得到充分燃烧，从而获得更大的扭矩和功率，提高发动机马力的技术。

　　具体来说，发动机工作和人的呼吸一样，都需要吸气和呼气，把空气和燃料吸进来燃烧，作功后，把变成的废气排出去。涡轮增压的本质，就是利用发动机排出的废气来带动涡轮，进而能加大进气量，促进发动机的燃烧，达到增强动力的效果。

　　增压，就是增大气压，让发动机吸入更多的空气。涡轮增压其实就是在排气道和进气道两边安装两个“风扇”，利用废气排出的力量，推动排气道风扇转动，从而使进气道风扇跟着旋转，以达到类似油烟机抽取油烟的效果。把空气更多的吸进发动机内。这样一来，发动机内空气充足，汽油在缸内能完全燃烧，不需要更大排量的发动机，也能获得更大的动力。

航空发动机上的涡轮增压器结构示意图

　　涡轮增压技术与涡轮增压器

　　涡轮增压技术的主要载体是涡轮增压器（Turbo Booster），至于涡轮增压器的发明者，比较公认的说法是瑞士工程师比希，他于1905年申报了此项专利。当时主要应用于飞机发动机和坦克发动机，直到1961年美国通用汽车公司才将涡轮增压器试探性的装在其生产的某种车型上。

　　早期的螺旋桨飞机采用自然吸气活塞式发动机，但与自然吸气车型在高原遇“高反”原理相同，飞机在高空中空气稀薄、含氧量少，也会出现功率下降严重的情况，所以涡轮增压器的加入正好解决了这一痛点。

　　在二战中装载了涡轮发动机的战斗机，都有优异的动力和爬升性能。到了21世纪，大部分飞机采用涡扇、涡喷发动机，虽然摒弃了传统的涡轮增压器，但依旧是以涡轮的形式进行增压空气。

涡轮增压器中的各类传感器，资料图

　　涡轮增压器中的传感器应用

　　涡轮增压系统需要各个传感器传递信号给ECU（发动机控制单元），ECU分析信号后再传递执行信号给增压压力限制电磁阀，增压压力限制电磁阀可控制废气旁通阀的开度（导向叶片的位置），进而控制增压压力。

　　监测环境气压的高度传感器，负责将把当前环境气压传输给控制单元ECU；进气管压力传感器、增压压力传感器分别检测进气管和增压压力值数据，并将信号传递给ECU。

　　其中，增压压力传感器一般和进气温度传感器制成一体，通过螺钉拧紧在压力管路上。此压力管路位于节气门组件的前方，传感器检测此区域内的压力和温度。这样一来，ECU使用来自增压压力传感器的信号，并对涡轮增压器的增压压力进行调节。

　　另外，ECU计算系统控制的许多功能都要发动机转速传感器的信号，这时，可通过发动机转速传感器采集曲轴转速。当没有了转速传感器的信号时，发动机就不会启动了。如果发动机在运转过程中出现了信号失灵，发动机就会停止运转。