民用飛機(jī)引氣過熱探測告警溫度研究

陳彥偉　馬進(jìn)濤

【摘 要】民用飛機(jī)引氣泄漏過熱探測系統(tǒng)是用于探測飛機(jī)高溫引氣管路泄漏，保護(hù)引氣管路周圍的結(jié)構(gòu)或設(shè)備。探測器告警溫度的選取直接決定了探測器能否及時(shí)并準(zhǔn)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(shè)置進(jìn)行了研究，給出了共晶鹽過熱探測器告警溫度計(jì)算分析方法。

【關(guān)鍵詞】民用飛機(jī)；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(jī)高溫引氣管路附近，引氣管路發(fā)生泄漏會造成周圍的環(huán)境溫度升高，當(dāng)環(huán)境溫度超過探測器設(shè)置的告警溫度時(shí)，探測器就會發(fā)出告警，防止泄漏的高溫引氣對周圍的結(jié)構(gòu)或設(shè)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(shè)置原理進(jìn)行研究。

1 引氣泄漏過熱探測器系統(tǒng)介紹

1.1 設(shè)計(jì)要求

民用飛機(jī)上有大量的高溫引氣管，一般引氣管路內(nèi)部的溫度都在250℃左右。一旦泄漏，對飛機(jī)結(jié)構(gòu)或設(shè)備將造成損壞。相關(guān)的適航條款見25.1103（d）條款[1]：

對于渦輪發(fā)動機(jī)和輔助動力裝置的引氣導(dǎo)管系統(tǒng)，如果在空氣導(dǎo)管的引氣口與飛機(jī)的用氣裝置之間的任一部位上出現(xiàn)導(dǎo)管破損，不得造成危害。

1.2 引氣泄漏過熱探測器系統(tǒng)

引氣泄漏過熱探測器主要布置在飛機(jī)上高溫引氣管路周圍，被探測的引氣管路主要有發(fā)動機(jī)引氣管路，機(jī)翼防冰引氣管路，APU引氣管路以及空調(diào)包引氣管路等。根據(jù)引氣管路分區(qū)活門和探測關(guān)閥的需求，引氣泄漏過熱探測系統(tǒng)分為不同的探測區(qū)域，每兩個(gè)探測區(qū)域互相獨(dú)立。當(dāng)某個(gè)區(qū)域的引氣管路發(fā)生泄漏并使得探測器周圍的環(huán)境溫度達(dá)到告警溫度時(shí)，探測器發(fā)出告警并由航電系統(tǒng)將此信息發(fā)給飛機(jī)機(jī)組人員，關(guān)閉泄漏區(qū)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(qū)域分為點(diǎn)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(jìn)行分析。共晶鹽過熱探測器部件的主要構(gòu)成[2]有：

中心導(dǎo)體

共晶鹽層

鎳625外殼

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

在溫度到達(dá)設(shè)定的告警溫度之前，共晶鹽層電阻值變化不大；當(dāng)?shù)竭_(dá)告警溫度時(shí)，共晶鹽融化，其電阻值急速下降，從而達(dá)到設(shè)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(guān)系。

2 引氣泄漏過熱探測器告警溫度

2.1 告警溫度設(shè)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(zhǔn)確性和敏感性。如果告警溫度選用的過低，引氣導(dǎo)管稍有超溫，就有可能導(dǎo)致探測器虛警；如果告警溫度選用的過高，引氣導(dǎo)管發(fā)生微小泄漏不能及時(shí)報(bào)警，導(dǎo)致飛機(jī)結(jié)構(gòu)或設(shè)備造成損壞。

為了保證探測器在飛機(jī)所有飛行工況下不產(chǎn)生誤報(bào)警，引氣泄漏過熱探測器告警溫度設(shè)置是首先要計(jì)算飛機(jī)在最嚴(yán)酷工況下計(jì)算探測器周圍最高的環(huán)境溫度?？紤]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(huán)境溫度（Taound）上加一個(gè)閾值（Δ）所確定。

Talarm=Taound+Δ

2.2 告警溫度的設(shè)置

根據(jù)2.1節(jié)，首先要計(jì)算探測器在最嚴(yán)酷工況下探測器周圍的最高環(huán)境溫度。探測器告警溫度的設(shè)置一般都在飛機(jī)研制階段，所以最嚴(yán)酷工況下的環(huán)境溫度只能根據(jù)理論推導(dǎo)進(jìn)行計(jì)算分析。一般來說對于飛機(jī)最嚴(yán)酷工況的邊界條件如下表1所示。

通過計(jì)算流體力學(xué)的方法對飛機(jī)各個(gè)艙內(nèi)進(jìn)行流場和溫度分析，得出艙內(nèi)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(gè)艙內(nèi)最高周圍環(huán)境溫度，見圖3。

測量每個(gè)艙內(nèi)探測器距離管路的最小間距，對比艙內(nèi)最小間距的最高環(huán)境溫度，得到探測器周圍最高環(huán)境溫度后，告警溫度的設(shè)定最終為探測器最高環(huán)境溫度加上一個(gè)閾值（56℃～83℃），并從符合條件的探測器規(guī)格的告警溫度中選取確定最終的告警溫度。根據(jù)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(jié)

民用飛機(jī)上面有很多高溫引氣管，根據(jù)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(jié)構(gòu)或設(shè)備造成損壞。本文介紹了引氣泄漏過熱探測系統(tǒng)，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(shè)置方法。

【參考文獻(xiàn)】

[1]屈昕，田傲，邵飛.一種引氣管路泄漏過熱探測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法[J].中國科技信息，2014.

[2]陳建國.A320系列飛機(jī)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(zé)任編輯：湯靜]