Система защиты летательного аппарата от пожара

Система защиты летательного аппарата от пожара включают в себя устройства о сигнализации возникшего пожара и средства непосредственного тушения.

В соответствии с требованиями Норм летной годности ЕНЛГ-С и ЕНЛГ-2 система сигнализации о пожаре должна удовлетворять следующим требованиям:

1. Число датчиков в пожарных отсеках должно быть в таком количестве, которые обеспечивали подачу сигнала о возникновении пожара не позднее 3 с после его начала.

2. Время срабатывания системы в технических отсеках после начала задымления (тлеющего пожара) не должно превышать 100 с.

3. Инерционность датчиков, установленных в технических и багажных отделелениях, не должны превышать 30 с при воздействии на них повышенной температуры и оповещать экипаж о прекращении пожара за минимальное время.

4. Датчики должны сохранять свою работоспособность при воздействии на них рабочих жидкостей различных систем летательного аппарата.

Кроме того, система сигнализации пожара (ССП) должна иметь наименьшую вероятность подачи ложных сигналов, которые во многих случаях приводят к тяжелым летным происшествиям.

С этой целью в пожароопасных отсеках устанавливают значительное количество датчиков (рис. 6.1), объединяя их в группы по 3...4 штуки. Вероятность подачи ложных сигналов также снижается при установке в тех же отсеках датчиков, действующих на разных физических принципах.

В общем случае ССП включает в себя (рис. 6.2):

- датчики первичной информации, реагирующие на тот или иной фактор, сопровождающий процесс горения;

- усилитель;

- исполнительный блок, осуществляющий включение ППС;

Рис. 6.2. Структурная схема системы сигнализации о пожаре: ДПИ – датчик первичной информации; У – усилитель; ИБ – исполнительный блок; БС – блок сигнализации; ОТ – огнетушители; Л – сигнальная лампа; С – сирена

- сигнализацию и сигнальные устройства, обеспечивающие подачу светового и звукового сигналов.

В зависимости от физического принципа, положенного в основу действия датчиков, их подразделяют на:

- тепловые;

- ионизационные;

- радиационные (световые).

Тепловые датчики первичной информации (ДПИ) реагируют на повышение или превышение некоторого предельного значения температуры в контролируемом отсеке. Ионизационные датчики срабатывают при наличии пламени, а радиационные — при наличии пламени или продуктов сгорания, например, дыма.

Кроме того, в зависимости от величины контролируемой зоны датчики первичной информации могут быть точечными, линейными и объемными.

Точечные датчики контролируют относительно небольшую зону, поэтому в пожароопасных отсеках устанавливается такое их количество, которое могло бы контролировать необходимый объем.

Рис. 6.3. Дифференциальная термопара:j 1 – защитный колпачок; 2– малоинерционные (горячие) спаи; 3– последовательно соединенные термопары; 4–инерционные (холодные); спаи; 5 – металлический стержень; 6– основание; 7 – эл. контакт; 8 – гайка накидная

Линейные датчики контролируют существенно большую зону. Размеры зоны определяются длиной датчика.

Наибольшую зону способны контролировать датчики объемного типа, сфера действия которых определяется углом обзора чувствительного элемента и конфигурацией отсека.

К точечным тепловым датчикам относятся дифференциальные термопары из спаев хромель - копель, хромель - алюмель (рис. 6.3). Для увеличения мощности сигнала в пределах одного датчика несколько термоспаев соединяются последовательно.

С целью увеличения надежности и быстродействия точечные датчики объединяют в группы по несколько штук. Инерционность ССП, использующей датчики такого типа, составляет до 1,5 с при воздействии пламени на все датчики группы одновременно и около 3...4,5 с при воздействии на один датчик. Такие датчики находят широкое применение, их устанавливают в гондолах двигателей (рис.6.3), отсеках ВСУ, технических отсеках. Например, в каждой гондоле двигателя самолета Ил-76Т установлено по 24 точечных тепловых датчика первичной информации, а в каждой гондоле двигателя самолета Ту-154 – по 18 датчиков.

Рис. 6.4а Линейный тепловой датчик 1 – наружная металлическая оболочка; 2 – центральный проводник; 3 – заполнитель, обладающий свойствами полупроводника. Рис. 6.4б. Установка линейного датчика в гондоле двигателя 1 – гондола двигателя; 2 – двигатель; 3 – линейный датчик.

Линейные тепловые ДПИ могут быть двух типов: датчики с переменным сопротивлением и объемные датчики.

Датчики с изменяющимся электрическим сопротивлением представляют собой кабель длиной 8...10 м и диаметром до 2 мм (рис. 6.4а). Между наружной металлической стенкой 1 и внутренним центральным проводником 2находится заполнитель 3, состоящий из смеси окиси магния MgO и кобальтового марганца CoMn, имеющей отрицательный температурный коэффициент сопротивления. При нагревании этого кабеля сопротивление датчика резко падает и в измерительной цепи появляется электрический ток, который регистрируется измерительной аппаратурой. Схема установки такого датчика в гондоле двигателя показана на рис. 6.4б. Состав наполнителя может изменяться в зависимости от того, на какую рабочую температуру рассчитан датчик.

Несмотря на довольно большую инерционность, составляющую 8...10 с, датчики такого типа нашли довольно широкое применение за рубежом: они установлены в отсеках силовых установок таких самолетов, как ДС-8, "Конкорд", "Боинг-707" и "Боинг-747".

Рис. 6.5а Линейный пневматический датчик:1 – капиллярная трубка; 2 – капилляр, заполненный газом; 3 – реле давления; 4 – штепсельный разъем. Рис. 6.5б. Принципиальная схема ионизационной системы сигнализации о пожаре: 1 – датчик; 2 – корпус ЛА; 3 – керамические изоляторы; 4 – усилитель; Л – сигнальная лампа

Работа датчиков объемного расширения газа основана на увеличении давления газа, находящегося внутри капиллярной трубки диаметром 1,5 мм, при местном повышении температуры ДПС (рис. 6.5а). На одном из концов капиллярной трубки 1 установлено реле давления 3,которое срабатывает при превышении некоторого давления, соответствующего рабочей температуре датчика, и замыкает сигнальную цепь. Такие линейные пневматические ССП установлены на самолетах "Боинг-727".

Обе линейные тепловые системы сигнализации обладают высокой достоверностью информации, надежностью, простотой эксплуатации, но имеют довольно большую инерционность.

Принцип действия ионизационных ДПИ основан на использовании эффекта ионизации воздуха при появлении пламени. Это вызывает изменение проводимости воздушного зазора между датчиком и корпусом ЛА (рис. 6.5б). Линейный ионизационный датчик 1 представляет собой стальную трубку, смонтированную на керамических изоляторах 3 в пожароопасном отсеке. Обычно их устанавливают в виде нескольких колец вдоль оси двигателя. Зазор между датчиком и корпусом ЛА обычно составляет 15...35 мм. Сигнал от датчика усиливается электронным усилителем 4 и поступает на сигнальное устройство в кабине экипажа. Быстродействие ионизационных ССП может достигать 1 с от момента возникновения открытого пламени. Недостатком является возможность ложных срабатываний при естественной ионизации воздуха на больших высотах и при облучении. Ионизационные ССП получили широкое распространение на сверхзвуковых самолетах.

Радиационные ССП основаны на регистрации излучения пламени в инфракрасной части спектра. В качестве чувствительных элементов в этом случае применяются фотодиоды и фоторезисторы с большой контрастностью и высоким тепловым сопротивлением. Для увеличения угла обзора датчика используются оптические системы. Основное преимущество радиационных ССП – их практическая безынерционность.

Рис. 6.8. Фотоэлектрический сигнализатор дыма: 1 – осветительная лампа; 2 – контрольная лампа; 3 – экран; 4 – фоторезистор; 5 – усилительный блок; а – исходное состояние; б – рабочее состояние при наличии дыма в рабочей полости

Наличие дыма в очагах пожара определяется фотоэлектрическими сигнализаторами наличия дыма, основой которых являются фоторезисторы (рис. 6.8, а). В качестве источника света применяется осветительная лампа 1. Между лампой и фотоприемником 4 устанавливается экран 3, который исключает прямое попадание света на чувствительный элемент 4. При появлении дыма и снижении прозрачности воздуха на 20…40% свет рассеивается от светозащитных решеток и попадает на фоторезистор, приводя в действие систему сигнализации (рис. 6.8, б). Сигнализаторы дыма такого типа находят широкое применение и устанавливаются в багажно-грузовых отсеках самолетов Ил-62М, Ил-86, Ту-154, Як-42, а также в грузовых кабинах самолетов Ил-76Т и Ту-154С.