CESSNA525_M2飞...及与CJ1飞机构型差异对比_陈磊.pdf

2 0 2 3年第8期C E S S N A 5 2 5M 2飞机防火系统原理分析及与C J 1飞机构型差异对比陈 磊(中国民用航空飞行学院绵阳分院,四川 绵阳 6 2 1 0 0 0)摘 要:C E S S NA 5 2 5M 2飞机是国内比较常见的公务机,同时也被用作飞行训练的教练机。本文参照M 2飞机维护手册防火系统章节,介绍M 2飞机防火系统的工作原理。对发动机火警探测系统和灭火系统两部分进行分析,便于我们更好地掌握M 2飞机防火系统的原理,并且对比了与C E S S NA 5 2 5C J 1飞机防火系统的构型差异,对飞机运行中出现的防火系统故障可提供一定的排故参考。关键词:C E S S NA 5 2 5M 2飞机;防火系统;原理分析;构型差异 中图分类号:V 2 3 文献标识码:A 文章编号:1 6 7 4-9 5 7 X(2 0 2 3)0 8-0 0 2 8-0 3C E S S N A 5 2 5M 2A i r c r a f tF i r eP r o t e c t i o nS y s t e mP r i n c i p l eA n a l y s i sa n dC o m p a r i s o nw i t hC J 1A i r c r a f tC o n f i g u r a t i o nC h e nL e i(M i a n y a n gB r a n c ho fC i v i lA v i a t i o nF l i g h tU n i v e r s i t yO fC h i n a,S i c h u a nM i a n y a n g6 2 1 0 0 0)A b s t r a c t:C E S S NA 5 2 5M 2a i r c r a f t i sar e l a t i v e l yc o mm o nb u s i n e s sa i r c r a f t i nC h i n a,a n d i t i sa l s ou s e da sat r a i n i n ga i r c r a f t f o r f l i g h t t r a i n i n g.T h i sp a p e r i n t r o d u c e s t h ew o r k i n gp r i n c i p l eo fM 2a i r c r a f t f i r ep r o t e c t i o ns y s-t e mw i t hr e f e r e n c e t ot h e f i r ep r o t e c t i o ns y s t e ms e c t i o no fM 2a i r c r a f tm a i n t e n a n c em a n u a l.T h ea n a l y s i so f t h ee n g i n e f i r ed e t e c t i o ns y s t e ma n df i r ee x t i n g u i s h i n gs y s t e mw i l lh e l pu sb e t t e ru n d e r s t a n dt h ep r i n c i p l eo f t h eM 2a i r c r a f t f i r ep r o t e c t i o ns y s t e m,a n dc o m p a r e t h ec o n f i g u r a t i o nd i f f e r e n c e sw i t ht h eC E S S NA 5 2 5C J 1a i r c r a f t f i r ep r o t e c t i o ns y s t e m,w h i c hc a np r o v i d e s o m e t r o u b l e s h o o t i n g r e f e r e n c e f o r t h e f i r ep r o t e c t i o ns y s t e mf a i l u r e s i na i r-c r a f to p e r a t i o n.K e yw o r d s:C E S S NA 5 2 5M 2a i r c r a f t;F i r ep r o t e c t i o ns y s t e m;P r i n c i p l ea n a l y s i s;C o n f i g u r a t i o nd i f f e r e n c e作者简介:陈磊(1 9 9 5),男,汉族,江苏盐城人,助理工程师,本科,学士,主要从事通用航空器维修工作。对于飞机来说,不管在飞行中还是在地面上,火情是最危险的威胁之一;飞机的失火是飞机使用、维护过程中发生次数最多的事故情况之一,因此世界各国对飞机防火系统的设计、分析工作都十分重视。C E S S NA 5 2 5 M 2型飞机是国内比较常见的公务机,同时也多被用作飞行训练的教练机。防火系统用于发动机舱发生火警或过热状况时给飞行员提供火警警告并在飞行员操作下对相应发动机舱进行灭火。C E S S NA 5 2 5 M 2飞机防火系统分为两个主要部分:火警探测系统和灭火系统。火警探测系统用于探测和指示发动机舱内火警或过热状况,火警探测系统主要部件包括探测装置和火警警告灯。火警探测装置安装在左和右发动机舱,由火警探测传感器和相应组件构成,如果出现火警或过热情况,驾驶舱遮光板下对应的红色发动机火警(E N GF I R E)警告灯点亮。灭火系统在发动机舱发生火警或过热状况时对两个发动机舱进行灭火。主要部件包括开关灯、两个液压关断活门、两个燃油关断活门、一个灭火瓶、两 个 防 火 墙 关 断 开 关 以 及 集 成 在 发 电 机 中 断 开G C U内部励磁继电器的控制电路。左发和右发防火系统工作原理相同,由一个灭火瓶连接,将灭火剂释放到任意一台发动机短舱中或同时释放到两台发动机短舱中(防火系统原理如图1所示)。图1 M 2飞机防火系统原理图1 火警探测系统每当发动机机舱发生火警或出现过热状况时,发动机火警探测系统探测到火警并向机组人员发出火警指示。发动机火警探测系统包括两组灯开关:一组灯开关警告机组人员发动机机舱过热(红色火警灯);另一组灯开关用于将灭火剂释放到机舱中(白色灭火瓶预位灯),以扑灭火82DOI:10.19475/ki.issn1674-957x.2023.08.011内燃机与配件 w w w.n r j p j.c n情。拆下发动机整流罩即可接近火警探测系统。左、右发动机火警探测系统工作原理是相同的。为了测试火警探测系统环路完整性,M 2飞机拥有火警环路测试功能,通过操作G DU(触摸控制显示组件)进入飞机系统页面测试页面选择火警测试实现,从飞机汇流条取电,测试电门接通,环路完整性电门闭合,音响提示火警警告音,红色火警灯点亮(如图2电路图所示,红色电路走势),火警测试功能只能检测探测环路的完整性功能,注意火警测试回路不经过探测器原件,不能证明探测器元件的功能是否完好。图2 火警探测系统原理图火警探测系统包括以下部件:火警探测装置、火警灯开关、灭火瓶预位灯开关。发动机火警探测装置由传感器和对应组件构成,报警器和完整性电门安装于相应装置上。组件和传感器管均由耐高温不锈钢制成,可承受极端温度且不会损坏或降解材料。两个火警灯(LE N GF I R E(左发动机火警)、RE N GF I R E(右发动机火警)位于遮光 板 下 方,火 警 灯 燃 亮 时 为 红 色。两 个B O T T L EA RME D灭火瓶预位灯位于对应的两个火警灯下方,灭火瓶预位灯燃亮时为白色(如图3所示),当灭火瓶预位灯点亮时,表明发动机灭火器瓶处于待命状态可以用来释放灭火剂进行灭火。图3 火警灯、灭火瓶预位灯、火警警告布局图火警传感器外部为耐高温不锈钢材料,内部充满氦气并且拥有一个充有氢气的核心装置,探测器有两种方式可检测到过热情况:发动机平均温度升高使传感器加温导致内部氦气气压上升,气压推动横膜使电气触点接通警告电路;探测器传感器也包含一个充满氢气的核心装置,一旦元件内分散的局部温度超过预设的温度,则核心装置释放氢气使传感器核心气压增高并接通警告电路(如图2电路图所示,蓝色电路走势)。火警探测警告温度范围由飞机制造厂家设置,外场不能改变。对平均温度和分散温度的探测过程是可逆的。由于温度下降使气压减小,从而警告电门恢复到普通位置并断开警告电路。当探测电路探测到发动机机舱发生火警或出现过热状况时,左发动机火警和右发动机火警报警开关灯组件通电。当灯燃亮(红色)时,表明相关发动机机舱已达到过热状态或发生火警,驾驶舱内喇叭会发出火警警示音,警告窗口出现E N G I N EF I R EL-R警告。2 灭火系统发动机灭火系统用于扑灭发动机舱内的火警或过热情况。由一个固定灭火瓶、释放管路、灭火瓶释放控制装置和相关电路组成,灭火瓶包括压力表和两个释放组件(如图4所示)。此外,连接到发动机风扇导管组件的防火墙可防止灭火剂从发动机舱后端逸出。灭火剂对发动机舱部件没有损坏,因此无需更换发动机部件。发动机灭火瓶位于行李舱上方的尾锥中,在发动机横梁的后方。瓶体由一个8 6立方英寸(1 4 0 9立方厘米)的球形钢容器构成,该容器带有压力表、一个安全释压口和加注口以及两个排放阀和出口。瓶体有灭火剂释放管,用于向左侧或右侧发动机供应灭火剂,灭火瓶只能释放一次。灭火剂为一溴三氟甲烷或C B r F 3,灭火剂无腐蚀性且对发动机舱部件没有任何损坏,因此无需更换发动机部件或完成单独的发动机清洁工作。瓶体的压力表指示灭火瓶内的压力,压力表旁边有压力温度校正表,用来校准即时温度对应的压力指示。灭火瓶采用了一个组合式加注接头和安全释压口组件,如果环境温度异常升高,加注接头内的易熔止回阀将熔化,加注接头将释放瓶内的灭火剂。灭火瓶爆炸帽是电点火控制的。按下灭火瓶预位灯开关后,爆炸帽阀芯产生高压,使壳体组件破裂,从而消除阀塞的锁定力,冲开灭火瓶塞,将灭火剂释放到释放管路中并通过释放管到达发动机机舱。冲开的塞子和爆炸帽外壳组件隔离在滤网篮中。灭火瓶瓶体为高压容器,需定期完成水压测试。图4 M 2左发动机火警断燃油、断液压油、断电原理图922 0 2 3年第8期发动机灭火系统的控制逻辑与探测系统的控制逻辑是连贯的。当探测系统电路探测到发动机机舱发生火警或出现过热状况时,左发动机火警和右发动机火警灯组件通电,火警灯燃亮为红色。当灯燃亮(红色)时,表明相关发动机机舱已达到过热状态或发生火警。需要注意的是火警灯包括一个开关和一个保护罩,打开保护罩才能按下开关灯。当按下左发动机火警或右发动机火警灯时,两个B O T T L EA RME D开关灯通电燃亮(白色),飞机尾锥中的灭火器瓶处于待命状态;同时通过继电器内部线圈励磁吸合开关来关断对应的防火墙、燃油活门、液压活门,通过断开G C U内部励磁继电器来断开对应的发电机励磁(如图4所示),使发动机处于断燃油、断液压油、断电的状态,阻止发动机火情进一步扩大恶化。此时按下(左侧或右侧)燃亮的B O T T L EA RME D开关灯(白色),灭火瓶上的对应侧爆炸帽电路接通,爆炸帽阀芯产生高压,使壳体组件破裂,从而消除阀塞的锁定力,冲开灭火瓶塞,接通灭火剂释放到对应侧释放管路,再将灭火剂释放到对应侧的发动机舱。因为爆炸帽功能是不可逆的,所以当爆炸帽爆破后,灭火瓶中灭火剂的释放也是不可逆的。在灭火剂释放完后,白色灭火瓶预位灯熄灭,这表明瓶子已放空不再可用,必须对释放完灭火剂的灭火瓶送回授权维修单位重新加注灭火剂。释放管路将释放的灭火剂从灭火瓶分散到选定发动机舱,左右机舱区域拥有单独的释放管路。3 M 2飞机防火系统与C J I飞机防火系统构型差异C E S S NA5 2 5C J 1飞机的防火系统的火警探测部分与M 2飞机构型原理相同;灭火部分存在较大差异。相较于传统的C E S S NA5 2 5C J 1/C J 2飞机,M 2飞机采用的是G 3 0 0 0航电系统,信息显示集成于两个P F D(主飞行显示器)和一个MF D(综合系统显示器)上。C J 1飞机在按下左发动机火警或右发动机火警灯时,防火墙关断和灭火准备通过对应的燃油压力低(F U E LL OW P R E S S)、液压流量低(HY D F L OW L OW)、防 火 墙 关 断(F/W S HUT-O F F)、发电机关断(G E NO F F)警告灯面板和白色灭火瓶预位灯(B O T T L E A RME D)A RM灯来进行指示;M 2飞机按下左发动机火警或右发动机火警灯时,在P F D右下角警告信息窗口显示警告信息,白色灭火瓶预位灯(B O T-T L EA RME D)点亮(如图3所示)。两种机型的防火系统控制方式设计差异比较明显,由于C J I飞机配有两个灭火瓶,两个灭火瓶可以分别供应给两台发动机短舱灭火剂,所以当任一侧火警灯点亮时,按下点亮火警灯,两个白色灭火瓶预位灯都会点亮;C J 1飞机的两个灭火瓶瓶体都有两个释放管路,可以分别给左/右发供应灭火剂。而M 2飞机只有一个灭火瓶,两台发动机的灭火系统由对应侧的控制电路单独控制,当任一侧火警灯点亮时,按下点亮的红色火警灯,对应侧的白色灭火瓶预位灯才会点亮,且左/右发动机机舱区域拥有单独的释放管路供应灭火剂。相较于传统的C E S S NA5 2 5C J 1/C J 2飞机,M 2飞机的防火系统只配备了一个发动机灭火瓶,该设计改进的优势在于减少了飞机维护中时控件、时控项目的工作频次。灭火瓶的爆炸帽为时控件,到寿后需进行更换,灭火瓶本身为高压容器,需定期进行水压测试工作。M 2飞机只配备一个灭火瓶有效减少了爆炸帽的数量,减少了灭火瓶水压测试的频次,大大减轻了维修成本和维修人员工作。M 2飞机驾驶舱安装有一个手提式灭火瓶,手提式灭火瓶安装在副驾驶座位靠近地板处的一个快速装架上,处于正驾驶和副驾驶都能拿到的位置上,便于飞行人员在座舱发生火情等紧急情况下使用。手提式灭火瓶经过增压并装填有H a l o n1 2 1 1型灭火剂。灭火瓶带有一个手动按压开启活门,使用时抽出锁定销,捏住手动活门,即可释放灭火剂,与常用手提灭火瓶工作原理和使用方法一样。灭火剂对A、B和C类火灾有效,手提式灭火瓶必须定期进行称重,重量应为4.5 0磅。如果重量不够4.5 0磅或压力低于可用的范围,应测试手提灭火瓶瓶体有无渗漏并重新加充灭火剂。使用过手提灭火瓶后要立即加充,可以在任何一个本地获批准的防火设备维护商店进行加充灭火剂。区别于常见的民航客机,C E S S NA5 2 5 M 2飞机没有辅助动力装置(A P U)和下货舱,所以不需要对辅助动力装置(A P U)系统和下货舱进行单独的防火设计。飞机的防火系统至关重要,在发动机舱发生火警或过热状况时防火系统给飞行员提供火警警告并对相应发动机舱进行灭火,时刻保护着飞机的运行安全和人员的生命财产。防火系统是飞机安全性的重要保障,因此防火系统要具备快速地探测发动机等关键系统过热或着火情况,并能够对火情发生地点快速实施灭火,从而保证飞机的安全。随着火灾科学、集成电路和信息技术的不断进步,防火系统必將向集成化、智能化方向发展,从而不断提高系统的探测和灭火能力及效率。维修人员在日常对飞机的维护工作中也要加强对防火系统相关部件的检查,对于防火系统的故障要做到彻底排除。参考文献:1C I T A T I ON J E T 5 2 5&5 2 5 A S E R I E S MA I N T E-NAN C ES CHEMA T I C MANUA L.2C e s s n a 5 2 5飞机培训教程M.西南交通大学出版社,李自俊,2 0 1 1.3付尧明,向淑兰.现代民用飞机的发动机火警探测系统设计分析J.西安航空技术高等专科学校学 报.2 0 0 3,2.(0 3).4 王志超.民用飞机防火系统与研究J.民用飞机设计与研究.2 0 1 1,3.5 袁艳良.关于民用飞机防火系统研究J.中国战略新兴产业.2 0 1 7.(3 6).03