波音飛機發(fā)動機火警系統(tǒng)的設(shè)計探究

沙臻鋆 東方航空技術(shù)有限公司 200335

在所有波音飛機的發(fā)動機上，工程師們設(shè)計了一套采用了各種各樣的先進方案來對發(fā)動機進行火警保護的復(fù)雜系統(tǒng)。在這套系統(tǒng)中，主要分為火警探測和滅火兩大子系統(tǒng)。

當波音公司在進行某個型號飛機的設(shè)計，試驗和取證這一系列前期工作中，火警系統(tǒng)始終是設(shè)計師們最優(yōu)先考慮的因素之一。在設(shè)計火警系統(tǒng)時，波音的設(shè)計思想可以概括為分割、隔離和控制這三大單元。具體來說就是抑制火焰生成的三個要素：燃油、火源和氧氣。一個理想的火警系統(tǒng)可以將潛在的火源與飛機其他部分進行隔離，使得火焰無法在飛機上蔓延開來，并且在火情發(fā)生時能夠?qū)ζ溥M行有效的控制。

為了使分割、隔離和控制這三種措施得到有效的執(zhí)行，設(shè)計師們同時采用了被動防御和主動防御兩種方式。被動防御的方式主要有：使用阻燃材料；對發(fā)動機進行區(qū)域隔離和通風(fēng)設(shè)計；使用短接和接地。主動防御則包括下列子系統(tǒng)：火警和過熱探測系統(tǒng)；滅火系統(tǒng)；溫度探測系統(tǒng)；空氣燃油切斷活門和非關(guān)鍵飛行系統(tǒng)的自動關(guān)斷功能。波音飛機上的火警系統(tǒng)不僅符合適航當局的規(guī)章條例，同時也滿足波音公司的內(nèi)部設(shè)計要求。

在飛行中，發(fā)動機能否正常工作對于飛行安全至關(guān)重要，而一套可靠的火警系統(tǒng)對于發(fā)動機來說更是有著非同一般的意義。接下來將分別介紹波音公司如何使用被動防御和主動防御兩種方式來為發(fā)動機本體、進氣道、吊掛、反推和尾噴管等子部件提供保護。

被動防御系統(tǒng)

發(fā)動機區(qū)域：在波音飛機上，發(fā)動機和吊掛的結(jié)構(gòu)件形成了幾個相互獨立的隔艙。根據(jù)不同隔艙可能遇到的情況，波音將每一個隔艙分別命名，例如火警區(qū)域、燃油泄漏區(qū)域和干艙區(qū)域。那些可能產(chǎn)生潛在火源或燃油泄漏的區(qū)域——即那些環(huán)繞著壓氣機、燃燒室和渦輪區(qū)域的發(fā)動機機匣部分——被定義為火警區(qū)域,。當發(fā)動機失效時，其內(nèi)部的油液產(chǎn)生超溫，齒輪箱及其附件也可能是潛在的危險區(qū)域。發(fā)動機防火墻將風(fēng)扇、短艙吊掛和吊掛隔熱層這些發(fā)動機附件的區(qū)域用相隔開，其他發(fā)動機部位則用隔框和蒸汽屏障隔離開。

波音主要采用利用下列方法來降低發(fā)動機區(qū)域的著火可能性：

●使供油管盡量遠離電氣線路和發(fā)動機氣管；

●盡量使用阻燃材料；

●在潛在著火區(qū)域提供探測器和滅火管路；

●在供油管上裝備關(guān)斷活門；

●盡量降低燃油和燃油蒸汽在排放管路和通風(fēng)管路的大量積聚。

除了上述手段以外，波音還特別采取了一系列的優(yōu)化措施來降低火警的可能，這些措施主要有：

1.優(yōu)化油液的排放:

發(fā)動機和短艙內(nèi)的油液可以通過排放系統(tǒng)排出機外。排放系統(tǒng)包括有排放孔、排放管等，用來將多余的油液排出機外。

2.加強通風(fēng)

在發(fā)動機上，將外部空氣導(dǎo)入那些可能著火的區(qū)域，這樣可以將那些積聚的燃油蒸汽盡量吹走。在發(fā)動機的核心區(qū)域，經(jīng)過計量的氣流能夠?qū)诵膮^(qū)域提供通風(fēng)冷卻。在有些發(fā)動機上設(shè)計有專用的進氣管。在通風(fēng)方式上，目前采用機械式風(fēng)扇或被動式排氣裝置兩種方法。

3.設(shè)計發(fā)動機防火墻

在臨近發(fā)動機的吊掛區(qū)域，波音在結(jié)構(gòu)上設(shè)計了從前部風(fēng)扇機匣到后部尾噴管的獨立防火墻。發(fā)動機風(fēng)扇和反推區(qū)域內(nèi)部都是由防火材料構(gòu)成，在地面時，發(fā)動機上半部分（即發(fā)動機橫截面的左右各45度區(qū)域）可以阻止火焰蔓延到吊掛和機翼結(jié)構(gòu)。此外，使用防火膠將防火墻各處的縫隙和邊緣密封可以有效防止火焰的傳播。

4.接地和短接

所有波音飛機均集成有電氣設(shè)備的接地保護系統(tǒng)，可以保護設(shè)備不受靜電或雷擊的影響。接地和短接的目的在于可防止電火花點燃燃油蒸汽，引起火情。

主動防御系統(tǒng)：

1.火警探測系統(tǒng)

典型的發(fā)動機火警探測系統(tǒng)包含火焰探測元件和過熱探測元件。每一個元件包含兩套探頭及相關(guān)管路、支架和電插頭。這些探測元件覆蓋了發(fā)動機的所有區(qū)域以便發(fā)生火情時能夠迅速作出反應(yīng)。火焰探測元件和過熱探測元件分別被設(shè)計成兩條環(huán)路，每一個環(huán)路分別由控制卡和控制單元進行監(jiān)控。探測元件上的信號通過一臺“火警和過熱的邏輯測試”進行處理后傳送至駕駛艙，同時生成目視警告和聲音警告來提醒駕駛員注意發(fā)動機的異常情況。駕駛艙的警告燈為紅黃兩色（紅色代表火警，黃色代表過熱），同時在發(fā)動機滅火手柄和燃油切斷電門上也有燈光提示。在裝備有EICAS（發(fā)動機指示和機組警告系統(tǒng)）的飛機上，駕駛艙顯示器上還會出現(xiàn)EICAS信息來提醒駕駛員注意。發(fā)動機過熱出現(xiàn)時同樣會有EICAS信息出現(xiàn)。

2.滅火系統(tǒng)：

滅火系統(tǒng)主要包含下列部件：兩個裝有滅火劑的高壓儲存罐（滅火瓶）、分配管路、噴嘴、駕駛艙控制器及顯示器。滅火瓶內(nèi)裝有HALON 1301滅火劑，駕駛員可以將滅火劑通過兩條交叉的管路噴灑到任意一臺發(fā)動機上。在某些型號的飛機上，滅火瓶安裝在左右機翼的前緣位置，在其他型號上，滅火瓶安裝在飛機機身或吊掛位置。每個發(fā)動機火警區(qū)域都設(shè)計有兩個獨立的滅火瓶來進行保護，并且每一個滅火瓶內(nèi)的滅火劑足以撲滅一臺發(fā)動機內(nèi)的火情。

3.火警系統(tǒng)自測試設(shè)備：

波音對下列部件設(shè)計了一系列自檢測試設(shè)備，這其中包括有：火警探測自檢；滅火劑濃度自檢；地面和飛行中排放系統(tǒng)自檢；火警探測器溫度監(jiān)控范圍自檢等等。通過這些自檢設(shè)備，維護人員可以方便快捷的檢測火警系統(tǒng)是否處于良好的狀態(tài)。

總結(jié)

波音在進行飛機的設(shè)計取證時，將火警系統(tǒng)的重要性提升到了最高級。