在飛機(jī)上各個區(qū)域內(nèi)安裝探測器是為了監(jiān)控、探測失火或過熱的情況。火警探測系統(tǒng)通常由火警傳感器、火警控制盒、火警信號裝置和連接導(dǎo)線等組成,用以探測火警或準(zhǔn)火警條件,并以燈光或音響等形式發(fā)出火警信號,以便機(jī)組人員及時采取滅火措施。有的還能在發(fā)出信號的同時,自動接通滅火電路。在某些飛機(jī)上,已經(jīng)采用不同探測原理的多重火警探測裝置與電子計算機(jī)一起工作,以提高報警的準(zhǔn)確性和可靠性。
(1)火災(zāi)探測方法為了發(fā)現(xiàn)火情和過熱的情況,探測器被放置在不同的區(qū)域進(jìn)行監(jiān)控。在飛機(jī)上,應(yīng)用下列中的一種或幾種方法,便可以對火情進(jìn)行探測:①過熱探測器;②溫升速率探測器;③火焰探測器;④煙霧探測器;⑤輻射敏感探測器;⑥一氧化碳探測器;⑦光束探測器;⑧空勤人員或乘客的觀察。
(2)對火警探測系統(tǒng)的要求對于失火的迅速探測,最常用的三種探測器是溫升速率探測器、輻射敏感探測器和過熱探測器。通常,空勤人員或乘客只是作為探測著火的輔助手段,而理想的火警探測系統(tǒng)應(yīng)盡可能地滿足下列要求:①在任何飛行或地面狀態(tài)下,系統(tǒng)不應(yīng)該發(fā)出錯誤的警報;
②迅速顯示著火信號和準(zhǔn)確的著火位置}③準(zhǔn)確指示火的熄滅和火的重燃;
④飛機(jī)駕駛艙中有探測系統(tǒng)的電氣試驗設(shè)備;
⑤探測器在油、水、振動、極限溫度的環(huán)境中運(yùn)行或運(yùn)輸中不易損壞;
⑥探測器質(zhì)量輕并且易于安裝;
⑦探測器的電路直接由飛機(jī)電源系統(tǒng)控制,沒有變換器;
⑧無火警提示時,所需的電流最小;
⑨每個探測系統(tǒng)都能夠接通駕駛艙的警告燈,提示出著火的部位,并有發(fā)生警告系統(tǒng);
⑩每臺發(fā)動機(jī)都有單獨(dú)的探測系統(tǒng)。
(3)火警探測系統(tǒng)的組成及作用火警探測系統(tǒng)是由火警傳感器、火警控制盒、火警信號裝置所組成。
①火警傳感器 火警傳感器是將表征火警條件的物理量轉(zhuǎn)換為另一種物理量的裝置。
根據(jù)工作效應(yīng)的性質(zhì),通常可分為發(fā)生器式火警傳感器和參量式火警傳感器(調(diào)制式火警傳感器)兩大類。發(fā)生器式火警傳感器本身是一種電能發(fā)生器,可以直接將表征火警或準(zhǔn)火警條件的物理量轉(zhuǎn)換為電動勢,參量式火警傳感器能把表征火警條件的物理量轉(zhuǎn)換為電氣參量(即電阻、電感、電容量)的變化。
目前,飛機(jī)上常用的火警傳感器類型有:雙金屬片式火警傳感器;熱電偶式火警探測器;熱敏電門式火警探測器;電阻感溫線式火警探測器;電容感溫線式火警探測器;氣體感溫線式火警探測器;光電式煙霧探測器。
此外,還有離子式火警傳感器、輻射敏感探測器、光敏火警傳惑器、光導(dǎo)纖維火警探測器等。對各種類型的火警傳感器的主要要求是精度、靈敏度、互換性和可靠性。
②火警控制盒 火警控制盒是監(jiān)控火警傳感器的參數(shù)變化,輸出一個表示火警存在信號的裝置。
火警控制盒實際上是個繼電器或繼電器板。根據(jù)所用火警傳感器類型的不同,火警控制盒可分為:極化繼電器(靈敏繼電器)式;晶體管電路式;固體電路插件板式。
近來,已經(jīng)有裝設(shè)計算機(jī)電路的火警控制盒,借以鑒別和判斷火勢條件或故障條件,進(jìn)一步提高系統(tǒng)的準(zhǔn)確性和可靠性。
③火警信號裝置 火警信號裝置是指示發(fā)生火警的警告裝置,通常為紅色指示燈。一般還伴有音響信號裝置,它可為電磁式振鈴、耳機(jī)或揚(yáng)聲器。在裝有電子顯示系統(tǒng)的飛機(jī)上,還伴有“No. 1ENG FIRE”(一發(fā)火警)等文字信息。
(4)火警探測器的工作原理①雙金屬片式火警探測器 它是一種點(diǎn)式火警探測器,點(diǎn)式火警探測器是指單個探測器,只能用于探測一個點(diǎn)(小區(qū)域內(nèi))的火警或過熱情況,要想探測一個較大的區(qū)域,需要增加探測器的數(shù)量。雙金屬片式火警傳感器是由雙金屬片作動的電門,當(dāng)溫度升高到設(shè)定值時,雙金屬片產(chǎn)生變形,作動電門閉合,接通警告電路。
雙金屬片式火警傳感器實際上是一種熱繼電器,或稱之為熱能接觸開關(guān),用以探測環(huán)境高溫或火焰引起的高溫條件。雙金屬片在溫度變化時產(chǎn)生變形,而使觸點(diǎn)動作輸出信號。這種火警傳感器的熱慣性大,其電觸點(diǎn)常呈現(xiàn)裸露狀態(tài),易受點(diǎn)污而影響其電接觸可靠性,有逐漸被淘汰的趨勢。
②熱電偶式火警探測器 熱電偶式火警探測器也是一種點(diǎn)式火警探測器,它的功用是:當(dāng)出現(xiàn)火情耐發(fā)出火警信號,使喇叭響,火警信號燈亮。
熱電偶式火警信號系統(tǒng)的工作是利用傳感器(熱電調(diào))將周圍介質(zhì)溫度的變化轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)大小的熱電勢,輸出控制信號而使系統(tǒng)工作。
熱電偶是由兩種不同的金屬構(gòu)成的。這兩種金屬連接起來的一端暴露在可能失火的地方。此端可感受火的熱量,稱為熱端。還有一個基準(zhǔn)端封閉在兩個絕熱裝置之間的靜止空氣里。有一個金屬外殼包圍著這個熱電偶,使其得到機(jī)械保護(hù)而不妨礙空氣流通到熱端去。
熱電偶只能感受由于火焰引起的溫升速率而輸出相應(yīng)的熱電勢。在緩慢的溫升速率下這種傳感器輸出的熱電勢很小,甚至無輸出,從而能區(qū)分火焰或呈超溫現(xiàn)象的準(zhǔn)火警狀態(tài)。假如熱電偶冷、熱端接點(diǎn)受熱速度相同,例如在發(fā)動機(jī)短艙里,發(fā)動機(jī)的工作使溫度正常、逐漸升高,熱電偶兩端接點(diǎn)的加熱速度相同,就不會產(chǎn)生熱電勢,因而沒有警告信號發(fā)生。如果溫度很快上升,由于在基準(zhǔn)端和熱端之間的溫度差,熱電偶便產(chǎn)生一個熱電勢,從面輸出火警信號。
③熱敏電門式火警探測器熱敏電門也稱熱控開關(guān),是雙金屬片式火警傳感器的一種改進(jìn),熱敏電門一般包括有一個快速動作的雙金屬圓盤敏感元件,它通過彈簧觸臂提供接通和斷開開關(guān)動作,所有元件密封在一個不銹鋼殼體內(nèi)。熱敏電門標(biāo)定在預(yù)調(diào)溫度,并使其在預(yù)置溫度時閉合電門觸點(diǎn),在溫度減至預(yù)調(diào)溫度以下時即斷開電門觸點(diǎn)。
④電阻感溫線式火警探測器 電阻感溫線式火警探測器是一種連續(xù)的環(huán)式系統(tǒng),連續(xù)火警探測器也稱火警線,它具有一定長度,能探測沿其長度附近區(qū)域,更能完整地覆蓋著火區(qū)域。它是過熱系統(tǒng),在一定溫度條件下接通電路,在閉環(huán)系統(tǒng)中不存在溫度變化率的靈敏性。
兩種廣泛使用的閉環(huán)系統(tǒng)是基德系統(tǒng)和芬沃爾系統(tǒng)。
在基德閉環(huán)系統(tǒng)里,敏感元件的構(gòu)造是,在鉻鎳鐵耐熱耐蝕合金管里裝有特種陶瓷材料的電阻芯子,在芯子中嵌入兩條金屬絲。
在基德敏感系統(tǒng)里,兩條金屬絲中的一條,每一端被焊接到一個盒子上,作為內(nèi)部地線。第二條金屬絲是一個熱導(dǎo)線(其電位比地線高)。當(dāng)陶瓷芯子材料的電阻隨溫度而改變時,熱導(dǎo)線提供一個電流信號。
另一個閉環(huán)系統(tǒng)是芬沃爾系統(tǒng)。其敏感元件的構(gòu)造是,在鉻鎳鐵耐熱耐蝕合金管里,用一連串的陶瓷墊圈穿在一條金屬絲上。
芬沃爾探測器里的陶瓷墊圈是用共晶鹽浸過的。共晶鹽具有這樣的特性:當(dāng)敏感元件達(dá)到它的警告溫度時,會突然降低它的電阻。在基德和芬沃爾兩種系統(tǒng)里,陶瓷或共晶鹽芯子材料的電阻在正常溫度條件下都能防止電流流動。在失火或過熱情況下,芯子的電阻下降,并且在信號金屬絲和地線之間有電流流動,警告系統(tǒng)也開始工作。
基德敏感元件接到一個繼電器控制裝置上,這個裝置經(jīng)常測量整個敏感閉環(huán)的總電阻,該系統(tǒng)既感受平均溫度,又感受個別的熱點(diǎn)。
芬沃爾系統(tǒng)使用一個磁放大控制裝置。這個系統(tǒng)是非均勻的,但是當(dāng)它的敏感元件的任何部位達(dá)到警告溫度時,都將發(fā)出警告的聲音。
這兩個系統(tǒng)都連續(xù)地監(jiān)控有火警影響的艙里的溫度,并且這兩個系統(tǒng)在排除了過熱狀態(tài)或在火勢熄火之后,將自動地復(fù)原,以接受下一次失火或過熱警告。
⑤電容感溫線火警探測器 電容感溫線火警探測系統(tǒng)包括一個火警感溫線環(huán)、控制器和相關(guān)的警告設(shè)備等。
火警線由一定長度的感溫元件組成,也可由幾段連接而成。每一段火警線都有一根不銹鋼的外管,管內(nèi)裝有中心電極,用溫度敏感充填材料使中心電極與外管內(nèi)壁隔絕。敏感元件受熱時有接受和儲存充電電能的能力。因此,火警線具有與溫度成比例的電容,即火警感溫線環(huán)是電容性的,其電容隨周圍溫度的升高而增大。當(dāng)火警感溫線環(huán)受熱到某一溫度時,電容達(dá)到某一數(shù)值,就使控制器警告系統(tǒng)的線路接通。
控制器裝在一個密封的圓筒里,圓筒由三段不銹鋼焊接在一起。一段成空殼形,接線板便封在那里;中段有兩個圓片由小柱間隔開,其上安裝電氣元件;第三段呈深杯狀,它包住中段及其上面的元件。
每一段火警線的兩端都接到接線柱上,當(dāng)元件被切斷時,仍可保證系統(tǒng)繼續(xù)有效地工作。每個接線柱又與相關(guān)的控制器相接,通過控制器里的繼電器的接觸點(diǎn),把電輸送到警告裝置。
如果火警線短路,控制器不會把假信號傳送出去。例如,當(dāng)元件被折斷使中心電極與接地的外管相接觸時,這種情況就可能發(fā)生。當(dāng)感溫線環(huán)里或其接頭部位發(fā)生短路時,這種電阻性短路會造成一個增大了的信號,它低于警告值但高于復(fù)原值,所以,敏感元件環(huán)或其線路的短路不會造成假警告。
⑥氣體感溫線式火警探測器 氣體感溫線式火警探測器主要由感應(yīng)管和反應(yīng)器等零件組成。感應(yīng)管是一個不銹鋼的殼體,內(nèi)部包有感溫裝置。每個探測器包括一個感應(yīng)裝置,它裝在一個不銹鋼殼體內(nèi),并連接到不銹鋼敏感元件(反應(yīng)器)上。兩部分密封焊接為一個整體,敏感元件由一個電氣接頭和兩個壓力感應(yīng)電門組成。
每個壓力感應(yīng)電門由一個金屬膜片作動,它是敏感元件內(nèi)唯一活動的零件,是報警電路系統(tǒng)中的電接觸部分。細(xì)小的感應(yīng)管內(nèi)充滿了氦氣。中間的內(nèi)芯物質(zhì)是充有氫氣的材料,具有固有的吸收和釋放氫氣的特性。當(dāng)外界溫度上升,感應(yīng)管內(nèi)氣體受熱壓力增大,當(dāng)增大到預(yù)定值后,氣體壓力便推動膜片,報警電門閉合,接通報警電路。
氣體式探測器有兩種感應(yīng)功能。它能感應(yīng)一般性“平均”過熱,也能感應(yīng)局部性由火焰或熱氣引起的“局部”過熱。
⑦光電式煙霧探測器 煙霧探測系統(tǒng)是監(jiān)測貨艙和行李艙是否有征兆著火的煙霧存在。煙霧探測儀表安裝在座艙里的重要位置上,以收集空氣標(biāo)本。煙霧探測系統(tǒng)用于那些預(yù)測到會出現(xiàn)一種火警形武的地方,這種火警形式是在溫度的變化達(dá)到足以使一個熱探測系統(tǒng)工作之前,就能預(yù)料到會產(chǎn)生大量煙霧。
煙霧探測裝置按探測的方法可分為三類。第一類是測量一氧化碳?xì)獾臒熿F探測裝置。第二類是測量在空氣中光的可透性的煙霧探測裝置。第三類是用直接觀察空氣的情況,目測煙霧的出現(xiàn)的煙霧探測裝置。
煙霧探測器必須保持可靠,因此當(dāng)艙內(nèi)煙霧剛開始聚集時,它就應(yīng)該指示出來,煙霧探測器的通氣窗口、通風(fēng)孔和管道等一定不能被阻塞。
a.-氧化碳探測器 一氧化碳探測器用來探測一氧化碳?xì)怏w的濃度,很少用于監(jiān)測貨艙和行李艙。然而,它們已廣泛地被用在飛機(jī)的駕駛艙和客艙里的一氧化碳出現(xiàn)的試驗中。
一氧化碳是一種無色、無臭、無味、無刺激的氣體。它是不完全燃燒的副產(chǎn)品,在所有的煙霧里和燃燒含碳物質(zhì)所冒的煙中都不同程度的存在著。即使是含量非常少的一氧化碳?xì)怏w也是危險的,一氧化碳濃度為0. 02%的氣體,在幾小時之內(nèi),可以使人感到頭痛、精神疲倦和體乏無力。
有幾種輕便的測試儀(取樣器)。一種類型是有一個可更換的指示器管,管內(nèi)含有一種用復(fù)合相硅酸鹽化合物浸透,并且用硫酸鈀作催化劑的黃色硅膠。在使用中,空氣的標(biāo)本通過探測器管道被吸人,當(dāng)空氣里含有一氧化碳時,這個黃色硅膠就轉(zhuǎn)變?yōu)榫G色。綠色的深淺度與測試該處空氣中的一氧化碳的濃度成正比。
另外一種類型的指示器可以作為一種標(biāo)志來顯示。這個標(biāo)志或安裝在儀表板上,或安裝在座艙的墻壁上。它是一個裝有藥片的紐扣狀物品,其顏色從棕黃色到深灰色再變到黑色。這種轉(zhuǎn)變的時間與一氧化碳的濃度成正比。一氧化碳濃度為0. 5%時,這種顯示在l5~30min的時間內(nèi)將是明顯的。一氧化碳濃度為0.01%時,藥片的顏色從棕黃色轉(zhuǎn)變到灰色用2~5min,到深灰色用15~20min。
b.光電煙霧探測器 光電式煙霧探測器是利用煙霧對光線的吸收釉反射原理,以及有關(guān)的警告電路和元件,根據(jù)煙霧的濃度改變其輸出的電信號,用以探測危及安全的一種防煙霧信號設(shè)備。
煙霧探測器包括試驗燈、信標(biāo)燈、光電管、連接電路以及具有一個進(jìn)氣口和一個排氣口的煙霧集散室,室內(nèi)元件的安排使得信標(biāo)燈垂直于光電管的視線投射光束。當(dāng)室內(nèi)出現(xiàn)煙霧氣,來自信標(biāo)燈的光線被煙霧顆粒反射到光電管,結(jié)果使光電管的電阻減少,于是有足夠的電流經(jīng)過控制放大器,啟動報警信號。只要煙霧集散室內(nèi)有煙霧存在,使投射的光比透過的清新空氣的光弱5%,放大器電路就工作。煙霧反射來自信標(biāo)燈的光,只反映煙霧特性,不減少光的投射度。
光電式煙霧探測系統(tǒng)主要提供對飛機(jī)主貨艙、下貨艙等增壓密封艙的探測和報警,除上述元件之外,系統(tǒng)還必須配備一整套進(jìn)氣和排氣導(dǎo)管,與探測器煙霧集散室的進(jìn)氣口和排氣口相通,并保證當(dāng)飛機(jī)座艙增壓后,在飛機(jī)內(nèi)外壓差作用下系統(tǒng)管路的空氣能不斷地通往機(jī)外。
正常工作時,當(dāng)系統(tǒng)通電,飛機(jī)座艙增壓后,煙霧探測系統(tǒng)就自動地工作。各感受口和排氣口之間的壓差使機(jī)艙的空氣不斷地流入感受口,而后依次通過各探測器的煙霧集散室和排氣口通往機(jī)外。探測器中的信標(biāo)燈由于系統(tǒng)電源的接通而點(diǎn)亮,它作為一個光源發(fā)出一束光線,照射經(jīng)過探測器煙霧集散室的空氣。當(dāng)空氣中積有煙霧時,這些煙霧顆粒就將這束光線的紅外線反射到光電管(或光敏電阻)上。當(dāng)空氣中積有5%的煙霧時,光電管的電阻值減少,并向煙霧探測放大器提供一個信號。該放大器是一個固態(tài)電路,以放大從煙霧探測器來的信號,激勵敏感繼電器電路產(chǎn)生警告信號輸出,進(jìn)而接通煙霧警告燈、主火警燈和警鈴。主火警燈與警鈴是與火警控制系統(tǒng)共用的,可以按壓主火警燈電門以切斷主火警燈和警鈴,而煙霧警告燈要一直亮到煙霧消失。