民用飛機引氣過熱探測告警溫度研究

陳彥偉　馬進濤

【摘 要】民用飛機引氣泄漏過熱探測系統是用于探測飛機高溫引氣管路泄漏，保護引氣管路周圍的結構或設備。探測器告警溫度的選取直接決定了探測器能否及時并準確的探測引氣管路泄漏。對共晶鹽引氣泄漏過熱探測器告警溫度的設置進行了研究，給出了共晶鹽過熱探測器告警溫度計算分析方法。

【關鍵詞】民用飛機；引氣；探測；共晶鹽；告警溫度

【Abstract】The bleed air leakage overheat system of civil aircraft is to detect the leakage of bleed air duct and protect aircraft structure and equipment around bleed duct. Whether the overheat sensor detect the leakage quickly and exactly is determined by the setup of alarm temperature. The analysis of alarm setup is researched in this paper.

【Key words】Civil aircraft； Bleed air； Detection； Eutectic salt； Alarm temperature

0 引言

引氣泄漏過熱探測器主要布置在飛機高溫引氣管路附近，引氣管路發生泄漏會造成周圍的環境溫度升高，當環境溫度超過探測器設置的告警溫度時，探測器就會發出告警，防止泄漏的高溫引氣對周圍的結構或設備造成損壞。本文主要針對共晶鹽引氣泄漏過熱探測器的告警溫度設置原理進行研究。

1 引氣泄漏過熱探測器系統介紹

1.1 設計要求

民用飛機上有大量的高溫引氣管，一般引氣管路內部的溫度都在250℃左右。一旦泄漏，對飛機結構或設備將造成損壞。相關的適航條款見25.1103（d）條款[1]：

對于渦輪發動機和輔助動力裝置的引氣導管系統，如果在空氣導管的引氣口與飛機的用氣裝置之間的任一部位上出現導管破損，不得造成危害。

1.2 引氣泄漏過熱探測器系統

引氣泄漏過熱探測器主要布置在飛機上高溫引氣管路周圍，被探測的引氣管路主要有發動機引氣管路，機翼防冰引氣管路，APU引氣管路以及空調包引氣管路等。根據引氣管路分區活門和探測關閥的需求，引氣泄漏過熱探測系統分為不同的探測區域，每兩個探測區域互相獨立。當某個區域的引氣管路發生泄漏并使得探測器周圍的環境溫度達到告警溫度時，探測器發出告警并由航電系統將此信息發給飛機機組人員，關閉泄漏區域的引氣管路活門。

1.3 引氣泄漏過熱探測器的工作原理

引氣泄漏過熱探測器按照布置區域分為點狀探測器和線狀探測器。線狀探測器又分為電阻型感溫探測器和電容型感溫探測器。以下主要以電阻型共晶鹽過熱探測器工作原理進行分析。共晶鹽過熱探測器部件的主要構成[2]有：

中心導體

共晶鹽層

鎳625外殼

探測器的中心導體是鎳合金材料，具有在大溫度范圍內保持恒定電阻的特性，反復暴露在高于共晶鹽的融化溫度之上的溫度時，中心線電阻不會變化。基本的結構如圖1所示。

在溫度到達設定的告警溫度之前，共晶鹽層電阻值變化不大；當到達告警溫度時，共晶鹽融化，其電阻值急速下降，從而達到設定的電阻值并給出告警。圖2為不同告警溫度下的共晶鹽探測器電阻和溫度的關系。

2 引氣泄漏過熱探測器告警溫度

2.1 告警溫度設置要求

引氣泄漏過熱探測器是否選擇合適的告警溫度決定了探測器的準確性和敏感性。如果告警溫度選用的過低，引氣導管稍有超溫，就有可能導致探測器虛警；如果告警溫度選用的過高，引氣導管發生微小泄漏不能及時報警，導致飛機結構或設備造成損壞。

為了保證探測器在飛機所有飛行工況下不產生誤報警，引氣泄漏過熱探測器告警溫度設置是首先要計算飛機在最嚴酷工況下計算探測器周圍最高的環境溫度。考慮到探測器的告警溫度有一定的制造誤差，每段探測器的告警溫度（Talarm）是在探測器最高的環境溫度（Taound）上加一個閾值（Δ）所確定。

Talarm=Taound+Δ

2.2 告警溫度的設置

根據2.1節，首先要計算探測器在最嚴酷工況下探測器周圍的最高環境溫度。探測器告警溫度的設置一般都在飛機研制階段，所以最嚴酷工況下的環境溫度只能根據理論推導進行計算分析。一般來說對于飛機最嚴酷工況的邊界條件如下表1所示。

通過計算流體力學的方法對飛機各個艙內進行流場和溫度分析，得出艙內引氣管路表面不同距離的溫度場。對于布置在不同的艙的同一段探測器，需考慮探測器每個艙內最高周圍環境溫度，見圖3。

測量每個艙內探測器距離管路的最小間距，對比艙內最小間距的最高環境溫度，得到探測器周圍最高環境溫度后，告警溫度的設定最終為探測器最高環境溫度加上一個閾值（56℃～83℃），并從符合條件的探測器規格的告警溫度中選取確定最終的告警溫度。根據不同探測需求，共晶鹽的告警溫度一般有120℃、150℃、180℃、200℃左右等。

3 總結

民用飛機上面有很多高溫引氣管，根據適航條款的要求，引氣管路周圍必須布置探測器用于探測引氣泄漏，避免高溫引氣對周圍的結構或設備造成損壞。本文介紹了引氣泄漏過熱探測系統，并以共晶鹽過熱探測器為例，介紹了共晶鹽探測器的工作原理和告警溫度設置方法。

【參考文獻】

[1]屈昕，田傲，邵飛.一種引氣管路泄漏過熱探測系統的設計方法[J].中國科技信息，2014.

[2]陳建國.A320系列飛機引氣滲漏探測線故障排除的新方法[J].航空維修與工程，2012.

[責任編輯：湯靜]