波音飛機發動機火警系統的設計探究

沙臻鋆 東方航空技術有限公司 200335

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

當波音公司在進行某個型號飛機的設計，試驗和取證這一系列前期工作中，火警系統始終是設計師們最優先考慮的因素之一。在設計火警系統時，波音的設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，并且在火情發生時能夠對其進行有效的控制。

為了使分割、隔離和控制這三種措施得到有效的執行，設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；對發動機進行區域隔離和通風設計；使用短接和接地。主動防御則包括下列子系統：火警和過熱探測系統；滅火系統；溫度探測系統；空氣燃油切斷活門和非關鍵飛行系統的自動關斷功能。波音飛機上的火警系統不僅符合適航當局的規章條例，同時也滿足波音公司的內部設計要求。

在飛行中，發動機能否正常工作對于飛行安全至關重要，而一套可靠的火警系統對于發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

發動機區域：在波音飛機上，發動機和吊掛的結構件形成了幾個相互獨立的隔艙。根據不同隔艙可能遇到的情況，波音將每一個隔艙分別命名，例如火警區域、燃油泄漏區域和干艙區域。那些可能產生潛在火源或燃油泄漏的區域——即那些環繞著壓氣機、燃燒室和渦輪區域的發動機機匣部分——被定義為火警區域,。當發動機失效時，其內部的油液產生超溫，齒輪箱及其附件也可能是潛在的危險區域。發動機防火墻將風扇、短艙吊掛和吊掛隔熱層這些發動機附件的區域用相隔開，其他發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動機區域的著火可能性：

●使供油管盡量遠離電氣線路和發動機氣管；

●盡量使用阻燃材料；

●在潛在著火區域提供探測器和滅火管路；

●在供油管上裝備關斷活門；

●盡量降低燃油和燃油蒸汽在排放管路和通風管路的大量積聚。

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

1.優化油液的排放:

發動機和短艙內的油液可以通過排放系統排出機外。排放系統包括有排放孔、排放管等，用來將多余的油液排出機外。

2.加強通風

在發動機上，將外部空氣導入那些可能著火的區域，這樣可以將那些積聚的燃油蒸汽盡量吹走。在發動機的核心區域，經過計量的氣流能夠對核心區域提供通風冷卻。在有些發動機上設計有專用的進氣管。在通風方式上，目前采用機械式風扇或被動式排氣裝置兩種方法。

3.設計發動機防火墻

在臨近發動機的吊掛區域，波音在結構上設計了從前部風扇機匣到后部尾噴管的獨立防火墻。發動機風扇和反推區域內部都是由防火材料構成，在地面時，發動機上半部分（即發動機橫截面的左右各45度區域）可以阻止火焰蔓延到吊掛和機翼結構。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備的接地保護系統，可以保護設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：

1.火警探測系統

典型的發動機火警探測系統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管路、支架和電插頭。這些探測元件覆蓋了發動機的所有區域以便發生火情時能夠迅速作出反應。火焰探測元件和過熱探測元件分別被設計成兩條環路，每一個環路分別由控制卡和控制單元進行監控。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（發動機指示和機組警告系統）的飛機上，駕駛艙顯示器上還會出現EICAS信息來提醒駕駛員注意。發動機過熱出現時同樣會有EICAS信息出現。

2.滅火系統：

滅火系統主要包含下列部件：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。每個發動機火警區域都設計有兩個獨立的滅火瓶來進行保護，并且每一個滅火瓶內的滅火劑足以撲滅一臺發動機內的火情。

3.火警系統自測試設備：

波音對下列部件設計了一系列自檢測試設備，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自檢；火警探測器溫度監控范圍自檢等等。通過這些自檢設備，維護人員可以方便快捷的檢測火警系統是否處于良好的狀態。

總結

波音在進行飛機的設計取證時，將火警系統的重要性提升到了最高級。