16防火與過熱保護(hù)

在飛機(jī)上著火是非常嚴(yán)重的危害，必須采取所有預(yù)防措施來最大限度地減少著火的風(fēng)險(xiǎn)。如果著火確實(shí)發(fā)生了，飛機(jī)上必須有適用的消防手段。防火包括著火探測手段和滅火手段。消防理論的內(nèi)容本身就是工程領(lǐng)域的一個(gè)分支。本章討論基本的防火理論，以便向讀者提供足夠的信息，了解防火理論是如何通過飛機(jī)電氣系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)施的。本章重點(diǎn)討論用于探測火焰和煙霧的設(shè)備和系統(tǒng)以及噴灑滅火劑的手段。第15次課-飛機(jī)電氣系統(tǒng)-16.1概述

飛機(jī)上配備的防火系統(tǒng)和設(shè)備的種類可以按照飛機(jī)的具體區(qū)域劃分：

●發(fā)動(dòng)機(jī)/APU;

●貨艙；

●客艙。

16.1概述

燃燒可以定義為一種產(chǎn)生了光和熱的快速、復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)。飛機(jī)上的所有設(shè)備都經(jīng)過仔細(xì)設(shè)計(jì)和測試，使其著火和維持燃燒的可能性很低。引起和維持燃燒需要三個(gè)因素：

●燃料；

●熱；

●氧氣。

16.1概述

燃料包括固體、液體和氣體燃料。每種燃料都需要達(dá)到并保持一個(gè)最低溫度。氧氣通?？梢詮闹車髿庵蝎@得。配備的火警探測器和滅火劑的種類主要取決于有可能燃燒的燃料。16.1概述

火警的探測可以用下列一種或多種策略來實(shí)現(xiàn)：

●熱學(xué)傳感器；

●光學(xué)傳感器；

●煙霧探測器。16.1概述

滅火可以用下列一種或多種策略來實(shí)現(xiàn)：

●限制或去除燃料；

●限制或去除氧氣；

●降低火的溫度；

●干擾著火的化學(xué)反應(yīng)。16.1概述

火警可以按照燃燒的燃料類型分類，這反過來又決定了探測和滅火策略。每種滅火劑都有不同的特性。水減少火的熱量。它常常與添加刺乙二醇混合，以便能夠在零下溫度使用。氣化液能夠減少火的熱量，但它們的主要貢獻(xiàn)是干擾火的化學(xué)反應(yīng)。二氧化碳和干粉都能降低燃料的溫度和含氧量。16.2發(fā)動(dòng)機(jī)/APU的防火

當(dāng)其他系統(tǒng)、程序和安全設(shè)置不能防止危險(xiǎn)情況進(jìn)一步發(fā)展時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)/APU火警探測器就會派上用場。熱學(xué)火警探測器感測火源輻射的熱能。它們可以是單元探測器（有時(shí)稱為點(diǎn)探測器）或線列探測器。光學(xué)火警探測器基于感測紫外(UV)或紅外(IR)能量。燃料和／或潤滑油輸送管路的破壞會使著火持續(xù)。用于給器件冷卻的通風(fēng)中帶有氧氣。

16.2發(fā)動(dòng)機(jī)/APU的防火

探測到著火以后，告警系統(tǒng)會啟動(dòng)一個(gè)告警電鈴并點(diǎn)亮飛行艙內(nèi)的紅色告警燈。當(dāng)機(jī)組人員確認(rèn)發(fā)動(dòng)機(jī)著火后操作一個(gè)滅火器手柄一先拉出再轉(zhuǎn)動(dòng)。16.2發(fā)動(dòng)機(jī)/APU的防火

滅火手柄的拉出通過下列操作啟動(dòng)關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)的微動(dòng)開關(guān)：

●閉合燃料關(guān)閉閥；

●斷開著火發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)電機(jī)磁場電路；

●關(guān)閉從發(fā)動(dòng)機(jī)到氣路系統(tǒng)的引出氣供應(yīng)；

●閉合液壓系統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)泵的關(guān)閉閥。16.2.1熱學(xué)防火

探測著火和過熱有各種技術(shù)，包括單元探測器（或稱點(diǎn)探測器）、線列探測器和光學(xué)傳感器。16.2.1熱學(xué)防火

16.2.1.1單元火警探測器

屬于基于雙金屬原理的自動(dòng)調(diào)溫式過熱開關(guān)。圖16.1示出了一種典型過熱開關(guān)的外部特征、內(nèi)部結(jié)構(gòu)和電氣簡圖。16.2.1熱學(xué)防火

16.2.1.1單元火警探測器

兩個(gè)觸頭與弓形彈簧片相連，安裝時(shí)它們被壓縮，并由開關(guān)的外殼分開。當(dāng)探測器受熱時(shí)，它開始膨脹，兩個(gè)觸頭閉合，因而接通告警電路。16.2.1熱學(xué)防火

16.2.1.1單元火警探測器

有些開關(guān)的端蓋上有一個(gè)調(diào)節(jié)螺釘，用于對探測器的工作溫度進(jìn)行微調(diào)。16.2.1熱學(xué)防火

16.2.1.1單元火警探測器

這種探測器可用于發(fā)動(dòng)機(jī)火警探測系統(tǒng)。它也可以用于引出氣過熱探測系統(tǒng)。這種探測器只能感測局部區(qū)域的火警和過熱；最好使用多個(gè)探測器，以提高探測的概率。16.2.1熱學(xué)防火

16.2.1.1單元火警探測器

小型燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)一般配備6個(gè)這樣的探測器。

大型飛機(jī)機(jī)翼前緣配備的過熱開關(guān)可能多達(dá)20個(gè)。這些開關(guān)采用并聯(lián)，見圖16.2。16.2.1熱學(xué)防火

16.2.1.1單元火警探測器

單元火警探測器的實(shí)際告警溫度通過弓形彈簧片的壓縮量來設(shè)定。在飛機(jī)設(shè)計(jì)階段，被保護(hù)區(qū)域的環(huán)境溫度是確定的。系統(tǒng)設(shè)計(jì)師應(yīng)仔細(xì)選擇火警探測器的告警溫度設(shè)定。16.2.1熱學(xué)防火

16.2.1.1單元火警探測器

如果設(shè)定得太接近標(biāo)稱環(huán)境溫度，就會有虛警的風(fēng)險(xiǎn)。設(shè)定的溫度如果比區(qū)域的標(biāo)稱環(huán)境溫度高得太多，開關(guān)動(dòng)作（如果發(fā)生的話）就會延遲。16.2.1熱學(xué)防火

16.2.1.1單元火警探測器

飛機(jī)的技術(shù)條件和設(shè)計(jì)多種多樣，但一般來說，探測器設(shè)定的啟動(dòng)溫度與環(huán)境溫度相差大約為50℃。在同一個(gè)回路中，有時(shí)會配備不同告警溫度的探測器，這考慮了不同區(qū)域環(huán)境溫度的變化。發(fā)動(dòng)機(jī)整流罩內(nèi)較冷的前部區(qū)域的典型沒置為230℃，后部區(qū)域?yàn)?70℃。16.2.1.2線列火警探測器

采用線列火警探測器可以實(shí)現(xiàn)對發(fā)動(dòng)機(jī)整流罩更大的覆蓋。飛機(jī)上使用3種類型的線列火警探測器，它們基于平均或分立的探測器。

16.2.1.2線列火警探測器

平均線列探測器的告警溫度取決于受熱元件的長度。

分立線列探測器系統(tǒng)的告警基本上與受熱元件的長度無關(guān)；它們是低熔點(diǎn)鹽。16.2.1.2線列火警探測器

平均線列探測器基于熱敏電阻或氣動(dòng)原理。兩種探測器都由細(xì)傳感器(直徑一般為2mm)構(gòu)成，布置在發(fā)動(dòng)機(jī)周圍。傳感器用卡子和絕緣管連接到發(fā)動(dòng)機(jī)上。16.2.1.2線列火警探測器

熱敏電阻式火警探測器以同軸電纜的形式制成，帶有抗銹蝕外殼（一般為不銹鋼）、鎳鉻中心導(dǎo)線和溫度敏感隔離（絕緣）層（一般為非常細(xì)的硅化合物顆粒）。16.2.1.2線列火警探測器

圖16.4示出了探測器的結(jié)構(gòu)特征、探測器回路和電阻一溫度特性。它構(gòu)成了一個(gè)完整的電路，即火警探測器回路。16.2.1.2線列火警探測器

熱敏電阻式火警探測器以同軸電纜的形式制成，帶有抗銹蝕外殼（一般為不銹鋼）、鎳鉻中心導(dǎo)線和溫度敏感隔離（絕緣）層（一般為非常細(xì)的硅化合物顆粒）。16.2.1.2線列火警探測器

當(dāng)該溫度達(dá)到告警溫度t2時(shí)，控制單元感測到一個(gè)預(yù)先確定的值?？刂茊卧幸粋€(gè)繼電器的觸頭閉合，從而啟動(dòng)告警電路。16.2.1.2線列火警探測器

火被撲滅后，傳感器溫度降下來，從而使絕緣層的電阻增加，繼電器斷開，告警電路放關(guān)閉。熱敏電阻火警探測器是一種平均式探測器，依據(jù)受熱元件的長度做出響應(yīng)，見圖16.5。我們可以看到，如果告警器在等效電阻為R2的地方啟動(dòng)，則表示較短的長度對應(yīng)較高的溫度。熱敏電阻火警探測器可以認(rèn)為是連在中心導(dǎo)線和外殼之間的無數(shù)個(gè)電阻。

如果其中一個(gè)這樣的想象電阻受熱，也就是說元件很短的長度受熱，R1必須達(dá)到一個(gè)較高的溫度，其電阻才能降到告警點(diǎn)。如果其中大量的想象電阻受熱，也就是說元件較長的長度受熱，由于電阻R1～R10是并聯(lián)，探測器就會在一個(gè)較低的溫度上達(dá)到告警點(diǎn)。

有些故障條件可能會引起虛假火警。潮氣進(jìn)入傳感器和／或傳感器導(dǎo)線短路都可能導(dǎo)致這種情況的發(fā)生。研制的控制單元現(xiàn)在可以區(qū)分著火條件和故障條件。通過密封接線端可以防止潮氣進(jìn)入連接器。

通過飛行艙內(nèi)的一個(gè)測試開關(guān)可以對系統(tǒng)進(jìn)行測試。測試電路啟動(dòng)后，可以檢查下列內(nèi)容：

●中心元件的連續(xù)性；

●絕緣材料的電阻；

●告警電路。16.2.1.2線列火警探測器

低熔鹽過熱探測器由裝滿一種鹽化合物的細(xì)導(dǎo)管(直徑一般為2mm)構(gòu)成。當(dāng)只有一段較短的元件受熱時(shí)，這種探測器特別有效。參見圖16.6，這種探測器的絕緣材料為在某個(gè)特定溫度上熔化的鹽化合物。在這個(gè)溫度下，所有的成分都去晶化，絕緣層改變狀態(tài)成為溶液。16.2.1.2線列火警探測器

和熱敏電阻系統(tǒng)一樣，一個(gè)控制單元監(jiān)測內(nèi)部導(dǎo)體和外殼之間的電阻。當(dāng)鹽熔化時(shí)，其電阻急劇下降，控制單元發(fā)出告警。當(dāng)內(nèi)部導(dǎo)體和外殼之間的電阻降低時(shí)，控制單元把這種情況感測為火警和／或過熱條件。

當(dāng)溫度降低時(shí)，鹽化合物變成固體，電阻增加，因而重置告警系統(tǒng)的輸出。這種探測器既用于發(fā)動(dòng)機(jī)火警探測，也用于引出氣過熱探測。分立探測器特別適用于下列位置熱氣泄漏的探測：

●機(jī)翼前緣；

●起落架輪艙；

●地板下部。16.2.1.2線列火警探測器

氣動(dòng)火警探測器包含—個(gè)充有有氮?dú)獾募?xì)傳感器導(dǎo)管和一個(gè)充氣的金屬氫化物芯線。導(dǎo)管在一端封閉，另一端與壓力感測裝置（響應(yīng)器）相連。響應(yīng)器組件與傳感器導(dǎo)管電氣隔離，它包含兩個(gè)壓力開關(guān),一個(gè)電阻器和連接器，見圖16.7。

16.2.1.2線列火警探測器

當(dāng)傳感器導(dǎo)管的一大段受熱時(shí)，氮?dú)庠黾拥膲毫κ垢婢_關(guān)閉合；這樣就旁通了電阻器，監(jiān)控電路對這種條件發(fā)出告警信號。當(dāng)過熱條件去除時(shí)，氣壓降低，開關(guān)斷開。

有一小段傳感器導(dǎo)管受熱，氨氣壓力就不足以啟動(dòng)告警開關(guān)。芯線由金屬氫化物構(gòu)成，快速受熱時(shí)會釋放出氫氣，這樣就有足夠的壓力啟動(dòng)告警開關(guān)。當(dāng)傳感器溫度降下來時(shí)，氫氣被吸收到芯線中，壓力降低，告警開關(guān)斷開。

光學(xué)探測器感測火焰發(fā)出的光，與人識別著火的方法基本相同。光學(xué)火警探測器的設(shè)計(jì)就是探測這兩個(gè)頻段中的一種或兩種輻射。所用探測技術(shù)的種類取決于多種因素，包括：

●對火警的響應(yīng)速度；

●探測器所處位置的環(huán)境溫度；

●虛警最有可能的來源。16.2.2光學(xué)火警探測

飛機(jī)貨艙(即行李艙）最有可能的火源來自有機(jī)材料，廣泛使用的探測方法是煙霧探測器。這種場合的主要設(shè)計(jì)考慮是確保煙霧及時(shí)到達(dá)探測器。開放區(qū)域的煙霧探測器依賴懸浮顆粒在火源和探測器之間通過對流進(jìn)行的傳遞。貨艙／行李區(qū)中來自燃燒材料的煙霧常常分層。在貨艙／行李區(qū)火警的早期階段，熱能不足以使煙霧通過對流到達(dá)探測器。煙霧最終會聚集在貨艙／行李區(qū)的天花板區(qū)域，因此，探測器就應(yīng)布置在這個(gè)區(qū)域。較大的貨艙／行李區(qū)會安裝幾個(gè)探測器，以縮短探測時(shí)間（探測時(shí)間可能高達(dá)60s）。有的飛機(jī)從幾個(gè)地點(diǎn)提取空氣樣本，提供給集中式管路煙霧探測器。16.2.2光學(xué)火警探測煙霧探測器使用的基本原理有兩個(gè)：電離作用和光電效應(yīng)。16.3.1.1電離式煙霧探測囂

當(dāng)燃燒的電離產(chǎn)物通過一個(gè)電場時(shí)，電離式煙霧探測器對其進(jìn)行監(jiān)測。這種煙霧探測器能夠探測小得眼睛常常看不到的煙霧顆垃。它使用非常少量的放射性同位素作為阿爾法輻射源。輻射通過一個(gè)充滿空氣的腔體，腔體位于兩個(gè)電極之間。輻射使得電極之問有一個(gè)恒定的低電流。進(jìn)入腔體的煙霧吸收阿爾法粒子，因而降低電離，中斷電流；電流的中斷用于啟動(dòng)一個(gè)告警電路。電離式煙霧探測器與光學(xué)探測器相比，制造成本較低。但它們也有一些缺點(diǎn)：

●如果灰塵和／或小水滴進(jìn)入腔體，它們也會告警；

●探測器的靈敏度隨著壓力（即高度）和老化而變化。16.3.1煙霧探測器原理

光電煙霧探測器測量腔體內(nèi)光的衰減和反射。采樣空氣經(jīng)管道或?qū)Ч芩徒o探測器，見圖16.11。采樣空氣通過一個(gè)迷宮式腔體，光電探測器與光束成直角布置。當(dāng)煙霧顆粒進(jìn)入腔體時(shí)，有些光被反射，從顆粒上散布出去，使能量落入第二個(gè)探測器。16.3.1.2光電式煙霧探測器

有些飛機(jī)使用開放區(qū)域探測器，煙霧樣品直接通過腔體。開放區(qū)域貨艙煙霧探測器如圖16.12所示布置在飛機(jī)上。16.3.1.2光電式煙霧探測器

貨運(yùn)飛機(jī)一般使用如圖16.13所裝的管道式煙霧探測器。這種結(jié)構(gòu)在每個(gè)區(qū)域有一對煙霧探測器，與帶小孔的集管相連。一個(gè)集中式真空集管把空氣吸入所有煙霧探測器。當(dāng)煙霧進(jìn)入任何一個(gè)采樣小孔時(shí)，告警系統(tǒng)根據(jù)區(qū)域發(fā)出告警信號。16.3.1.2光電式煙霧探測器

滅火器用于發(fā)動(dòng)機(jī)、APU、貨艙、客艙和飛行艙。飛機(jī)上使用的滅火荊的類型以及滅火器的啟動(dòng)方法取決于滅火器的應(yīng)用場合。使用滅火劑的類型主要取決于著火的類型，其他要考慮的因素包括有害性和存儲溫度。滅火器由一個(gè)金屬殼體制成，它帶有滅火劑和把滅火劑噴灑到火焰上的手段。有些滅火劑（如水和干粉）通過高壓氣體噴灑出來。自些滅火劑（如二氧化碳）在室溫下為氣體，可在高壓下以液體形式存放。容器配有噴灑頭，噴灑頭帶有閥門，打開時(shí)就可以噴灑滅火劑。噴灑閥可以手動(dòng)、電動(dòng)或遇熱自動(dòng)打開。16.4.2客艙／飛行艙

手持滅火器可以攜帶，使用時(shí)先拔下安全銷，再按壓手柄。這種本能的按壓動(dòng)作戳破了噴灑頭內(nèi)的一層隔膜，滅火劑在高壓下由隔膜的破口噴出。

客艙廁所內(nèi)的垃圾桶很容易由丁乘客扔煙頭而著火。這種危險(xiǎn)在禁止吸煙的飛機(jī)上基本上被消除，但單個(gè)的滅火器仍然在使用。滅火器配有導(dǎo)管，導(dǎo)管頭部裝有熱熔堵頭。當(dāng)管頭暴露在預(yù)定溫度（一般為75℃）時(shí)，堵頭熔化，滅火劑自動(dòng)噴向火焰。16.4滅火16.4.1概述發(fā)動(dòng)機(jī)/APU和貨艙滅火器同定在飛機(jī)或發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)上，位于相應(yīng)防火區(qū)域外部。滅火劑通過管路輸送到防火區(qū)。在有些飛機(jī)上，這樣的管路接到一個(gè)集管，來輸送滅火劑。容器（常常稱為滅火瓶）要么是圓柱形，要么是球形。一種典型的發(fā)動(dòng)機(jī)滅火瓶安裝16.4.3發(fā)動(dòng)機(jī)/APU和貨艙這種滅火器充有氣化液，與干燥的氮?dú)庖黄鹪?0℃下加壓到450Ib/in2(llb/in2=232.56Pa)。圖16.15示出了一種兩出口滅火器。噴灑頭帶有火藥筒組件，火藥筒由帶有加熱線圈的小型火工品裝置（有時(shí)稱為電爆管）構(gòu)成。16.4.3發(fā)動(dòng)機(jī)/APU和貨艙火警開關(guān)啟動(dòng)后．電流通過加熱器線圈，這使得火工品柱點(diǎn)燃，噴灑頭內(nèi)的壓力急劇增加，因而戳破易碎隔膜。滅火劑在壓力下經(jīng)隔膜的破口噴出。滅火劑噴出后，一個(gè)噴灑堵頭移向噴灑頭的端部，這使得一個(gè)指示銷展露出來。在飛機(jī)機(jī)身上，一個(gè)聚乙烯堵頭被頂?shù)饺鐖D16.16所示的位置，這就進(jìn)一步確認(rèn)滅火器已經(jīng)啟動(dòng)過。如果滅火器所處的溫度高出給定的溫度范圍，一個(gè)壓力釋放閥就會打開。里面的滅火劑被排出機(jī)外。16.4.3發(fā)動(dòng)機(jī)/APU和貨艙

根據(jù)滅火器構(gòu)造的不同，有些滅火劑可能會溢出噴灑頭。有些滅火器是密封的，有些帶有密封墊。一定要檢測氣壓和／或滅火劑的損失。一種確認(rèn)方法是定期給滅火器稱重。這種方法的缺點(diǎn)是帶來拆卸/安裝成本、運(yùn)往車間的搬運(yùn)成本以及備件的需求。大部分滅火器都有指示滅火劑壓力的手段，這可以是壓力表（一般為布爾登管式壓力計(jì)），或者是與指示系統(tǒng)相連的壓力開關(guān)，用于向機(jī)組人員提供告警——由于泄漏引起的壓力過低或者由于滅火器啟動(dòng)產(chǎn)生的壓力過低。

16.4.4滅火器維護(hù)練習(xí)題l．扭動(dòng)火警手柄就會閉合微動(dòng)開關(guān)，從而：(a)啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)滅火器(b)取消告警(c)關(guān)閉燃料2．低熔鹽熔化時(shí)，中心導(dǎo)線與外殼之間的電阻：(a)迅速下降，控制單元重置告警系統(tǒng)(b)迅速提高，控制單元發(fā)出告警信號(c)迅速下降，控制單元發(fā)出告警信號3．開放區(qū)域煙霧探測器的啟動(dòng)需要通過什么途徑使懸浮顆粒從火源傳遞到探測器？(a)對流(b)輻射(c)傳導(dǎo)4．雙路火警探測系統(tǒng)可以設(shè)置成只有當(dāng)下列哪種情況發(fā)生時(shí)才告警？(a)兩路都感測到火警，降低虛警的概率(b)任何一路感測到火警，降低虛警的概率(