飛機發動機火警檢測及告警系統設計

郭建奇，張宇坤，范新明，陳 帥

（中國航空工業西安航空計算技術研究所，西安 710065）

飛機發動機在工作過程中，可能由于燃油泄漏、戰斗受損、電氣故障等原因導致火警，若不能及時檢測出火警并告警，機組人員將無法及時采取措施，該情況不僅可導致發動機嚴重受損，更直接危及到機上人員生命安全[1]。因此，發動機火警檢測系統已成為現代飛機的必備系統。

發動機火警探測系統作為現代飛機一個重要組成部分，就系統功能而言，主要存在兩種故障模式：“實警不報”和“虛警誤報”[2]。由于火警信號極其重要，這兩種故障模式，都可能導致非常嚴重的后果[3]。

1 火警告警總體設計

為避免“實警不報”故障模式，在本系統中采用了雙余度設計，由兩個完全同構的RIU（RIU1/RIU2）完成對發動機火警信號采集、判別、處理。為避免“虛警誤報”，在RIU 中優化了的輸出控制邏輯及安全態設計。

圖1 飛機發動機火警檢測系統

在本系統中，如上圖1所示，火警傳感器安裝在飛機發動機艙的不同位置，用于實時監測發動機溫度變化，其輸出信號為0～50mV 電壓。由RIU1/RIU2同時對火警傳感器信號進行采集、判別、處理。RIU1采集發動機1通道的3組火警傳感器；RIU2采集發動機2通道的3組火警傳感器。

發動機火警信號判別：任何一組傳感器電壓連續5個周期（每周期50ms）大于32mV，則RIU1/RIU2報發動機火警；若兩個通道6組全部連續3個周期小于28mV，則RIU1/RIU2撤銷發動機火警。

若發生火警故障，則同時進行如下處理：

（1）RIU1、RIU2通過1553B 總線向UMC 上報發動機火警故障；UMC 接收到RIU1或RIU2傳來的發動機火警故障后，若連續兩個周期（每周期50ms）均故障，則上報至航電、語音告警和應急處置；

（2）RIU1、RIU2同步通過硬線向燈光、語音告警系統輸出發動機火警告警（27V/開輸出信號，輸出27V 報發動機火警，輸出開路報無火警）。

2 RIU“發動機火警信號”輸出控制

針對RIU 的硬線輸出的“發動機火警”信號，為防止因RIU自身故障導致誤輸出，在RIU 中優化了輸出控制邏輯，由兩個控制信號進行控制。

控制流程如圖2所示，當RIU“輸出發動機火警”/“清除發動機火警”時，DSP 需進行如下操作：

圖2 “發動機火警信號”輸出控制邏輯

（1）向口地址0x0022寫0xAAAA，設置發動機火警控制A 信號有效。

（2）向口地址0x00F2寫0x5555，設置發動機火警控制B 信號有效。

（3）當A、B 均有效時，發動機火警輸出控制信號有效，控制繼電器動作，輸出發動機火警告警。（4）向口地址0x00A2寫0x5A5A 時，邏輯中將發動機火警控制A 信號和發動機火警控制B 信號均置為無效，此時發動機火警控制信號輸出無效，即清除發動機火警告警。

本設計中，在“輸出發動機火警”/“清除發動機火警”的時候需操作不同的口地址，寫不同的控制指令，基本可杜絕因DSP誤操作導致火警虛警的情況。

3 RIU 安全態設計

在本系統的RIU 設計中，通過微處理器監測電路（看門狗電路）、DIO 模塊邏輯、DSP 模塊邏輯及應用軟件，實現RIU 安全態設計。在RIU 檢測到自身工作異常無法正常執行任務時，將進入安全態。

圖3 RIU安全態設計

正常工作時，DSP 周期通過WDI 喂狗。當RIU 異常復位或軟件跑飛時，DSP 無法正常喂狗，將導致看門狗電路的狗叫并輸出WDO#信號有效，此時DSP 和DIO 模塊邏輯芯片（CPLD）接收到WDO#狗叫信號有效，RIU 進入安全態：

（1）通過DIO 邏輯，由硬線輸出RIU1/RIU2自身故障信號。

（2）通過DIO 邏輯關閉RIU 的發動機火警等離散量信號輸出。

（3）通過DSP 邏輯關閉RIU 的1553B 總線輸出。

（4）UMC 采到RIU 輸出的“RIU1/RIU2故障”信號后，不再采信該RIU 通過1553B 總線上傳的數據。

4 結束語

在本系統中，由RIU、UMC、燈光、語音等設備，組成一個完整的火警檢測及告警系統。本系統使用了雙余度RIU 監測火警傳感器，可有效避免“實警不報”的故障模式；在RIU 中采用的“發動機火警信號”硬線輸出邏輯，以及安全態設計，可有效避免RIU 因自身工作異常虛報火警，防止發生“虛警誤報”故障模式。本系統經機上試飛驗證，具有良好的任務可靠性，對火警檢測系統的設計具有一定參考意義。