直升机结构与系统课件

直升机结构与系统直升机结构与系统 第10章防火直升机结构与系统 第10章 防 火1直升机结构与系统第十章防火10.1火警和烟雾探测及警告系统10.1.1防火系统的功用和组成n防火系统分为火警探测系统和灭火系统两部分。火警探测系统对发动机和直升机机体潜在的着火区域的火警温度、过热温度、烟雾浓度，和高压热空气泄漏等状况进行监控，一旦监控数据达到警告值，立即发出目视和声响警告，并且指出需要采取措施的具体部位。灭火系统是根据火警警告部位，由飞行员（或自动）控制启动灭火系统，迅速有效地实施灭火。直升机“火区”部位的确定是由制造厂根据适航相关规定设置的，不同类型的直升机，“火区”划分也有差异。即使相同的“火区”划分，其具体的防火系统配置也各有不同。就大多数直升机而言，防火区域如图101所示。主要防火区域有驾驶舱和客舱、发动机舱及货舱（行李舱）。直升机结构与系统 第十章 防 火10.1 火警和烟2直升机结构与系统第十章防火10.1.2警告信息描述火警警告包括中央警告和局部警告，中央警告为红色的主警告灯和连续强烈的警铃；局部警告包括防火控制板上的红色警告灯，也包括ECAM（Electronic Centralized Aircraft Monitoring，空客飞机使用）或EICAS（Engine Indication and Crew Alerting System，波音、庞巴迪飞机使用）上的信息。一旦火情发生，火警探测系统立即向飞行员发出警告：处于明显位置的两个红色主警告灯亮，并伴有连续强烈的火警警铃，以催促飞行员立即查看处置。红色的主警告灯和连续强烈的警铃警告称为主警告。主警告只告诉飞行员有火警（或重要警告）出现，但不能指出具体的火警（或故障）部位。获知主警告后，飞行员需要通过查看ECAM或EICAS上的文字警告信息（如“LENGFIRE左发火警等），或通过查看防火控制板上的火警指示，以确定具体火警部位；还可以通过查看警告灯牌及其他相关指示，进一步复核这些信息的一致性。具体火警部位判明后，为避免主警告火警灯和连续强烈的火警警铃干扰飞行员的工作，应将主警告取消，可通过按压主火警灯或按压火警警铃切断按钮等方法取消主警告。取消主警告后，按照ECAM或EICAS上的文字信息或飞行操作手册或维护手册规定的灭火程序实施灭火。庞巴迪宇航公司(Bombardier Aerospace)是庞巴迪公司的子公司。以员工人数计它是世界上第三大的飞机制造商(仅次于波音及空中客车)，及以年度付运量计全球第四大商业飞机制造商(仅次于波音、空中客车及巴西航空工业)。直升机结构与系统 第十章 防 火10.1.2 警告3直升机结构与系统第十章防火10.2火警探测系统10.2.1火警探测系统的组成n火警探测系统由火警探测器、火警监控组件和火警信号装置3个部分组成。1.火警探测器直升机上的火警探测器是将表征火警条件的物理量转换为另一种物理量的器件。火警探测器主要通过温度烟烟雾来探测火警，用温度敏感探测器监测发动机的过热，用烟雾探测器监测货舱的火警。直升机上常用的火警探测器类型主要有：热敏电门式火警探测器；热电偶式火警探测器；火焰式火警探测器；电阻型火警探测器（感温环线）；电容型火警探测器（感温环线）；气体型火警探测器（感温环线）；一氧化碳探测器；光电式烟雾探测器；离子型烟雾探测器。通常将火警探测器按其探测范围分为“单元型”和“连续型”两大类。“单元型”火警探测器安装在最有可能发生火警的部位；而“连续型”火警探测器的分布尽可能覆盖整个防火区域。直升机结构与系统 第十章 防 火10.2 火警探测4直升机结构与系统第十章防火2火警监控组件火警监控组件用于监控火警探测器的参数变化，并输出一个表示火警存在的信号。火警监控组件位于电子设备舱。3火警信号装置火警信号装置是将监控组件的输出信号转换为目视和声响警告信息。它包括主警告（红色主警告灯和火警铃）和火警控制板上或ECAM或EICAS上的文字警告信息，这些警告信息指明具体的火警部位，以便飞行员采取有效的灭火程序。10.2.2火警探测原理1.单元型火警探测器（1）热敏电门式火警探测器热电偶式火警探测器热敏电门是一个双金属热敏开关，当温度达到某一值时，靠双金属片变形使触点闭合。直升机结构与系统 第十章 防 火2火警监控组件15直升机结构与系统第十章防火（2）热电偶式火警探测器热电偶元件是由两种不同的金属如铬镍合金和康铜接合（不能焊接）而成，其中一个接合端点置于可能着火的部位，感受高的温度，称为热端；另一接合端点置于仅感受周围环境温度的地方，称为冷端。着火时热端温度上升很快，而冷端温度基本不变，则在热端与冷端之间产生温差电势。检测这个电势的大小即可用于火警报警。直升机结构与系统 第十章 防 火（2）热电偶式火警6直升机结构与系统第十章防火（3）火焰式火警探测器火焰式火警探测器是利用光敏元件（电阻）感受火焰产生的红外线的原理来探测火警的。当探测器内的光敏元件感受到红外线时，电阻下降，该信号放大后驱动火警警告和音响警告电路。2连续型火警探测器为了在较大的防火区有效地探测火警，避免使用大量的单元型探测器，现代航空器通常使用连续型火警探测器。连续型火警探测器比单元型更能对防火区形成完整的覆盖，通常也称为感温环线。按感温环线的构成和工作原理，可以分为电阻型感温环线、电容型感温环线和气体型感温环线3种。（1）电阻型感温环线敏感元件的构造是在铬镍铁耐热腐蚀的合金管内装有在共晶盐中浸过的或特殊的陶瓷电阻芯子，在芯子中嵌有一根导线（称为芬沃尔环线）或两根导线（称为基德环线）。直升机结构与系统 第十章 防 火（3）火焰式火警探7直升机结构与系统第十章防火在基德环线内两根导线中的一根的两端与管壁相接并通过固定卡环接地。共晶盐陶瓷是具有随温度升高其电阻值降低特性的半导体材料。由电阻型感温环线组成的探测系统如图107所示。在正常温度时，芯内导线对地具有高电阻，因此没有电流流动。在过热或着火情况下，芯体电阻值显著下降，有电流流动，火警控制组件敏感这个电流信号，其内部继电器工作，使火警信号装置报警。（2）电容型感温环线电容型感温环线是由若干段感温元件连接而成。每个感温元件的外管为不锈钢，内装一根中心电极（导线），外管与中心电极间的电介质为温度敏感的填充材料，构成圆筒形电容。当达到警告温度时，电容值增大到某一数值，其充电或放电电流即可驱动警告信号装置报警。直升机结构与系统 第十章 防 火在基德环线内两根导8直升机结构与系统第十章防火（3）气体型感温环线图108所示为现在常用的一种气体型火警探测器，它主要由感温管和压力膜片电门组成。感温管的壳体是不锈钢细管，管内充满了氦气，在管子中心有一根钛金属线（具有在低温吸人而在高温放出氢气的特点）。直升机结构与系统 第十章 防 火（3）气体型感温环9直升机结构与系统第十章防火3烟雾探测器原理常见的烟雾探测器类型有：一氧化碳探测器、光电式烟雾探测器、离子型烟雾探测器和目测烟雾探测器等。（1）一氧化碳探测器一氧化碳探测器用来探测空气中一氧化碳气体的浓度，常用于驾驶舱和客舱的火警探测。1）黄色硅胶指示管它是一种可更换的指示管，管内装黄色硅胶（复合钼硅酸盐化合物，并由硫酸钯作催化剂）。当空气中含有一氧化碳时，管内黄色硅胶变为绿色，绿色的深浅与一氧化碳浓度成正比。2）棕黄色纽扣状指示盘正常时为棕黄色，遇到一氧化碳后变为深灰色再变为黑色，其变化颜色的时间与碳浓度有关。（2）光电式烟雾探测器光电式烟雾探测器广泛用于货舱和电子设备舱，它是利用烟雾对光的折射（及吸收）原理制成的。光电式烟雾探测器主要有两种形式：一种是折射式，如图109所示；另一种是比较式，如图1010所示。直升机结构与系统 第十章 防 火3烟雾探测器原理10直升机结构与系统第十章防火1）折射式光电烟雾探测器直升机结构与系统 第十章 防 火1）折射式光电烟雾11直升机结构与系统第十章防火2）比较式光电烟雾探测器直升机结构与系统 第十章 防 火2）比较式光电烟雾12直升机结构与系统第十章防火（3）离子型烟雾探测器离子型烟雾探测器采用少量的放射性材料，当两极加上电压后使探测器室内的空气电离，这样就会有一定的电流流过探测器。当有烟雾的空气通过探测器时，烟雾的微小粒子附着在离子上，使离子浓度降低，通过探测器的电流下降，当电流下降到预定警告值时，发出声光报警。图1011所示为离子型烟雾探测器的原理图。早期直升机的驾驶舱内装有一个烟雾观察筒，观察货舱是否有烟雾存在。利用文氏管将货舱空气通过观察筒，在飞行中，需要时打开指示灯，如果有烟雾存在，光线的散射会使灯亮；否则观察筒看不到光亮，即通过灯的亮暗判断烟雾是否存在。（4）目测烟雾探测器直升机结构与系统 第十章 防 火（3）离子型烟雾探13直升机结构与系统第十章防火10.2.3典型发动机火警探测系统的工作和说明每台发动机前后各有一个火警探测器；控制放大器和测试开关；警告灯和语音警告系统。火警发生时，前或后火警探测发生火警信号到控制放大器，经放大器放大后，使正副驾驶的火警“T”形把手的“#1ENGEMEROFF”或“#2ENGEMEROFF”的警告灯点亮，同时警告铃响。按压正副驾驶任何一个“FIREPRESS-TONEOFF”警告灯来关闭语音警告。直升机结构与系统 第十章 防 火10.2.3 典型14直升机结构与系统第十章防火10.3.1火的种类和灭火方法10.3直升机灭火系统1.燃烧三要素任何物质当剧烈发生氧化反应同时发光、发热时，则称为燃烧。燃烧的3个要素是燃料、氧气和热源，如图1013所示。燃烧的必要条件是：燃料在常温或某一高温下，任何物质只要能与氧化合，产生大量的热，那么这种被消耗掉的物质称为燃料，例如木材、燃油和铝合金等。氧气氧气在燃烧过程中是不可缺少的物质，氧气通过氧化过程与另一些物质进行化合。燃烧的充分条件是：热源起始引火。热源将有关物质加热到燃点温度，在此温度下，燃烧可以进行得足够快速而不需要再从外界获得热量。直升机结构与系统 第十章 防 火10.3.1 火的15直升机结构与系统第十章防火2灭火的基本途径防火的手段是使燃烧三要素的必要条件和充分条件得不到满足，以避免火灾。而灭火则是一旦着火时，迅速有效地使燃烧三要素中的一个或两个条件缺少或消除，使燃烧停止，将损坏最小化。灭火通常使用灭火剂，其灭火机理是：隔离氧气；物理冷却，使燃烧物温度降低到燃点以下；化学冷却，阻隔热量的传递，相当于使未燃物与已燃物隔开，使未燃物部分不满足燃烧的充分条件。3火的种类根据国际防火协会规定，可将火分成3个基本类型，即A类火、B类火和C类火，此外还有派生的D类火。A类火是由一般燃烧物如木材、布、纸、装饰物等燃烧引起。B类火是由易燃石油产品或其他易燃液体、滑油、溶剂、油漆等燃烧引起。C类火是由通电电器的短路引起的燃烧。发现电器短路着火，应立即设法切断电源。D类火是由易燃金属燃烧引起的。不把D类火看作基本类型火，因为它通常是由A、B或C类火引燃的。直升机结构与系统 第十章 防 火2灭火的基本途径16直升机结构与系统第十章防火4灭火剂根据不同的火源特性，常用的灭火剂主要有卤烃、干粉、惰性冷却气体和水。（1）卤代烃（氟利昂）灭火剂这是航空器和地面上广泛使用的灭火剂。其优点是：它适用于灭A、B和C类火，低毒，灭火后无残留物。但氟利昂破坏地球的臭氧层，从1994年开始地面上已不允许使用，但在航空器的灭火系统中可以使用直到有代替物为止。卤代烃的灭火机理是：卤代烃本身、卤代烃与比如燃油燃烧生成的物质进行化学反应所生成的新物质，都具有阻止热量传递的作用，这称为“化学冷却”或“能量传递中断”。这种阻隔相当于将未燃烧部分燃料与燃烧处隔离，使灭火更为有效。（2）干粉灭火剂干粉灭火采用干燥的化学粉末（如碳酸氢钠等）灭火剂进行灭火。从理论上讲，它适用于灭A、B、C、D各类火，特别适用于轮舱刹车片起火。干粉灭D类火后，有的干粉残留对铝等有腐蚀作用，应注意清除。干粉灭火的机理是粉末受热后释放CO2气体，从而隔离氧气灭火，也具有分解吸热冷却作用。直升机结构与系统 第十章 防 火4灭火剂17直升机结构与系统第十章防火（3）惰性冷却气体灭火剂二氧化碳（CO2）和氮气（N2）是两种很有效的惰性冷却气体灭火剂。常温下CO2为气态，经加压（7001000psi）以液态形式储存在灭火瓶内。喷射时CO2液化气吸热变为气态，具有降低燃烧物表面温度的冷却作用。释放出的CO2在转化为气态时体积膨胀约为500倍，可冲淡燃烧物表面的氧气。CO2的密度约为空气的1.5倍，可在燃烧物表面形成覆盖，以隔离氧气。氮气（N2）通过冲淡氧气和隔离氧气的方法灭火。由于N2提供的温度更低，并且N2提供的冲淡氧气的容积几乎等于二氧化碳的两倍，因此N2作为灭火剂更有效。N2的缺点是必须以液态储存，需要特殊的储存和管路设备，设备的特殊性和重量使得大型飞机才有可能使用N2灭火。（4）水或泡沫水类灭火剂水或泡沫水类灭火剂只适用于灭A类火，水的主要缺点是具有导电性，现代航空器上很少采用。水灭火的机理是水具有湿润和冷却作用。5火的种类与相应的灭火剂直升机结构与系统 第十章 防 火（3）惰性冷却气体18直升机结构与系统第十章防火10.3.2直升机灭火系统的类型直升机灭火系统分为固定灭火系统和手提式灭火器。固定灭火系统指固定安装的专用灭火系统，它包括灭火瓶、喷射导管和灭火控制组件，主要用于发动机灭火。某些直升机货舱也采用固定灭火系统灭火。直升机上也装有若干个手提灭火瓶，主要用于客舱或驾驶舱灭火。直升机部位的不同，需要采用不同的灭火方式，通常采用以下几种灭火方法：自动报警自动灭火；自动报警人工灭火；手提灭火瓶灭火。1手提式灭火器（1）手提式灭火器的使用（2）手提式灭火器的检查必须定期检查手提式灭火器灭火瓶到期必须更换，如果压力指示不正确或安全销安装不正确，必须更换灭火器，并对灭火瓶进行维护。直升机结构与系统 第十章 防 火10.3.2 直升19直升机结构与系统第十章防火（1）固定式灭火瓶典型的固定式灭火瓶由瓶体、压力表、易熔安全塞（释压活门）、易碎片、释放爆管（爆炸帽）、滤网、电插头和排放活门等组成，如图1015所示。2固定灭火系统在发动机、货舱安装有固定灭火系统，所有灭火系统有相同的操作方法和主要部件。固定灭火系统的主要部件有灭火瓶、带爆炸帽的释放活门、带喷嘴的管、灭火系统控制和监测电路。1）灭火瓶体当灭火瓶附近有破裂的引气管道或高温时，灭火瓶内的压力会随温度的升高而增加，为了防止灭火瓶超压而爆炸，所有灭火瓶都有超压释放功能。直升机结构与系统 第十章 防 火（1）固定式灭火瓶20直升机结构与系统第十章防火直升机结构与系统 第十章 防 火21直升机结构与系统第十章防火2）释放活门为了使用储存在灭火瓶内的灭火剂，灭火瓶上安装有释放活门及安装在释放活门内的一个爆炸帽。通常一个灭火瓶上安装有一个释放活门，但为了满足一个灭火瓶可以给不同的区域实施灭火的要求，一个灭火瓶上也可能有2个或3个释放活门，如图1017所示。所有释放活门都有同样的功能和组件，在释放活门中心有一个装有爆炸帽（内有约400mg炸药，属于C类爆炸物）的释放爆管。当释放爆管通电爆炸时，释放活门内的易碎片破裂，灭火剂通过破裂的易碎片离开灭火瓶释放。（2）发动机灭火系统发动机采用固定灭火系统，多数发动机采用自动报警人工灭火方式，也有的发动机采用自动报警自动灭火和人工灭火两组装置。发动机灭火系统包括灭火瓶、喷射导管和灭火控制组件。发动机灭火系统典型的配置为双喷射交叉灭火方案，也称为“二次作动”系统，即可以将两个灭火瓶内的灭火剂释放到一台发动机上，如图1018所示。通常在发动机平台（舱）上有两个并排放置的发动机灭火瓶。这种灭火瓶有两个释放活门，用释放爆管控制其喷射。例如1发着火，先用1号灭火瓶灭火，如火没有熄灭，再用2号灭火瓶灭火，这样不需在每一台发动机配置两个灭火瓶。直升机结构与系统 第十章 防 火2）释放活门（2）22直升机结构与系统第十章防火直升机结构与系统 第十章 防 火23直升机结构与系统第十章防火（3）行李舱灭火系统当直升机上的烟雾探测系统探测到行李舱火警时，行李舱灭火瓶的灭火剂通过行李舱顶的喷嘴释放。10.3.3灭火系统的维护灭火系统的维护工作主要包括如下项目：灭火瓶的检查和灌充；爆炸帽和排放活门的拆卸与安装；喷射管路渗漏和电气导线连续性测试等。详细具体的检查要求和方法要按照维护手册或制造厂家的说明书进行。1.灭火瓶的维护定期检查灭火瓶的压力，以确定灭火瓶的压力是否在制造厂所规定的最小极限压力和最大极限压力之间。需要定期检查灭火瓶的重量，称重时应拆下灭火瓶上的释放活门，如称得的灭火瓶重量与标签上相同，则说明灭火瓶没有泄露，如不同则说明灭火瓶已经释放（热释放或灭火释放）或泄漏，需要填充灭火剂。周围环境温度变化时，灭火瓶的压力也会变化，但要符合图1019所示的温度一压力曲线图。如果压力不在曲线极限值内，这个灭火瓶就要更换。直升机结构与系统 第十章 防 火（3）行李舱灭火系24直升机结构与系统第十章防火直升机结构与系统 第十章 防 火25直升机结构与系统第十章防火灭火瓶内的易碎片非常薄，大的震动和撞击都有可能使其破裂，导致灭火剂的不正常释放。因此，在拆卸释放活门和搬动灭火瓶时必须非常小心。灭火瓶释放爆管内的爆炸帽都有使用寿命，应当严格按照使用寿命时限要求及时更换到期的爆炸帽。爆炸帽由于静电产生的火花可能产生意外爆炸，会使维护人员受到伤害，当把释放活门从瓶上拆下或把灭火瓶从飞机上移开之前必须拆除爆炸帽。拆除爆炸帽的正确方法是在驾驶舱断开爆炸帽的跳开关：拧下电源插头，戴上合适的静电防护帽或将爆炸帽的电极用金属丝短接，小心拆下，最后要使用合格的容器储存和运输释放爆管。更换爆炸帽和释放活门必须小心，要严格按维护手册程序进行；不论何种原因拆下爆炸帽后不能错装，否则可能会造成触点接触不良。2灭火瓶爆炸帽导线连续性检查爆炸帽电路连续性检查在防火控制板上进行，这也是直升机定检规定的必检项目。3灭火后，必须按要求尽快清洁，以防止腐蚀。直升机结构与系统 第十章 防 火灭火瓶内的易碎片非26第10章结束直升机结构与系统第十章防火第10章结束直升机结构与系统 第十章 防 火27