波音飞机发动机火警系统的设计探究

沙臻鋆 东方航空技术有限公司 200335

在所有波音飞机的发动机上，工程师们设计了一套采用了各种各样的先进方案来对发动机进行火警保护的复杂系统。在这套系统中，主要分为火警探测和灭火两大子系统。

当波音公司在进行某个型号飞机的设计，试验和取证这一系列前期工作中，火警系统始终是设计师们最优先考虑的因素之一。在设计火警系统时，波音的设计思想可以概括为分割、隔离和控制这三大单元。具体来说就是抑制火焰生成的三个要素：燃油、火源和氧气。一个理想的火警系统可以将潜在的火源与飞机其他部分进行隔离，使得火焰无法在飞机上蔓延开来，并且在火情发生时能够对其进行有效的控制。

为了使分割、隔离和控制这三种措施得到有效的执行，设计师们同时采用了被动防御和主动防御两种方式。被动防御的方式主要有：使用阻燃材料；对发动机进行区域隔离和通风设计；使用短接和接地。主动防御则包括下列子系统：火警和过热探测系统；灭火系统；温度探测系统；空气燃油切断活门和非关键飞行系统的自动关断功能。波音飞机上的火警系统不仅符合适航当局的规章条例，同时也满足波音公司的内部设计要求。

在飞行中，发动机能否正常工作对于飞行安全至关重要，而一套可靠的火警系统对于发动机来说更是有着非同一般的意义。接下来将分别介绍波音公司如何使用被动防御和主动防御两种方式来为发动机本体、进气道、吊挂、反推和尾喷管等子部件提供保护。

被动防御系统

发动机区域：在波音飞机上，发动机和吊挂的结构件形成了几个相互独立的隔舱。根据不同隔舱可能遇到的情况，波音将每一个隔舱分别命名，例如火警区域、燃油泄漏区域和干舱区域。那些可能产生潜在火源或燃油泄漏的区域——即那些环绕着压气机、燃烧室和涡轮区域的发动机机匣部分——被定义为火警区域,。当发动机失效时，其内部的油液产生超温，齿轮箱及其附件也可能是潜在的危险区域。发动机防火墙将风扇、短舱吊挂和吊挂隔热层这些发动机附件的区域用相隔开，其他发动机部位则用隔框和蒸汽屏障隔离开。

波音主要采用利用下列方法来降低发动机区域的着火可能性：

●使供油管尽量远离电气线路和发动机气管；

●尽量使用阻燃材料；

●在潜在着火区域提供探测器和灭火管路；

●在供油管上装备关断活门；

●尽量降低燃油和燃油蒸汽在排放管路和通风管路的大量积聚。

除了上述手段以外，波音还特别采取了一系列的优化措施来降低火警的可能，这些措施主要有：

1.优化油液的排放:

发动机和短舱内的油液可以通过排放系统排出机外。排放系统包括有排放孔、排放管等，用来将多余的油液排出机外。

2.加强通风

在发动机上，将外部空气导入那些可能着火的区域，这样可以将那些积聚的燃油蒸汽尽量吹走。在发动机的核心区域，经过计量的气流能够对核心区域提供通风冷却。在有些发动机上设计有专用的进气管。在通风方式上，目前采用机械式风扇或被动式排气装置两种方法。

3.设计发动机防火墙

在临近发动机的吊挂区域，波音在结构上设计了从前部风扇机匣到后部尾喷管的独立防火墙。发动机风扇和反推区域内部都是由防火材料构成，在地面时，发动机上半部分（即发动机横截面的左右各45度区域）可以阻止火焰蔓延到吊挂和机翼结构。此外，使用防火胶将防火墙各处的缝隙和边缘密封可以有效防止火焰的传播。

4.接地和短接

所有波音飞机均集成有电气设备的接地保护系统，可以保护设备不受静电或雷击的影响。接地和短接的目的在于可防止电火花点燃燃油蒸汽，引起火情。

主动防御系统：

1.火警探测系统

典型的发动机火警探测系统包含火焰探测元件和过热探测元件。每一个元件包含两套探头及相关管路、支架和电插头。这些探测元件覆盖了发动机的所有区域以便发生火情时能够迅速作出反应。火焰探测元件和过热探测元件分别被设计成两条环路，每一个环路分别由控制卡和控制单元进行监控。探测元件上的信号通过一台“火警和过热的逻辑测试”进行处理后传送至驾驶舱，同时生成目视警告和声音警告来提醒驾驶员注意发动机的异常情况。驾驶舱的警告灯为红黄两色（红色代表火警，黄色代表过热），同时在发动机灭火手柄和燃油切断电门上也有灯光提示。在装备有EICAS（发动机指示和机组警告系统）的飞机上，驾驶舱显示器上还会出现EICAS信息来提醒驾驶员注意。发动机过热出现时同样会有EICAS信息出现。

2.灭火系统：

灭火系统主要包含下列部件：两个装有灭火剂的高压储存罐（灭火瓶）、分配管路、喷嘴、驾驶舱控制器及显示器。灭火瓶内装有HALON 1301灭火剂，驾驶员可以将灭火剂通过两条交叉的管路喷洒到任意一台发动机上。在某些型号的飞机上，灭火瓶安装在左右机翼的前缘位置，在其他型号上，灭火瓶安装在飞机机身或吊挂位置。每个发动机火警区域都设计有两个独立的灭火瓶来进行保护，并且每一个灭火瓶内的灭火剂足以扑灭一台发动机内的火情。

3.火警系统自测试设备：

波音对下列部件设计了一系列自检测试设备，这其中包括有：火警探测自检；灭火剂浓度自检；地面和飞行中排放系统自检；火警探测器温度监控范围自检等等。通过这些自检设备，维护人员可以方便快捷的检测火警系统是否处于良好的状态。

总结

波音在进行飞机的设计取证时，将火警系统的重要性提升到了最高级。