摘 要：飛機防火系統(tǒng)是保證飛機安全的重要電氣系統(tǒng)，主要實現(xiàn)對飛機各重點區(qū)域的溫度監(jiān)控，以及在飛機出現(xiàn)火情時進行人工或自動滅火。防火系統(tǒng)對飛機安全性起到重要作用，需要在航線維護、發(fā)動機啟動等工作中對防火系統(tǒng)進行一系列測試和維護。因此，文章通過對飛機防火系統(tǒng)的研究，結(jié)合B737等主流機型維修文件對防火系統(tǒng)的規(guī)定，分析防火系統(tǒng)的整體功能，通過軟、硬件的設(shè)計來完成實驗設(shè)備實現(xiàn)地面防火系統(tǒng)測試、操作等功能。

關(guān)鍵詞：飛機防火系統(tǒng)；溫度探測；煙霧探測；面板操作；滅火

引言

安全性是民用飛機設(shè)計過程中最需著重考慮的方面。不管是飛行中還是在地面上，火對飛機來說是最危險的威脅之一。防火系統(tǒng)是現(xiàn)代民用飛機上的應急備份系統(tǒng)，為飛機安全可靠地飛行提供重要保障?；鹁到y(tǒng)能否正常工作對飛機的安全性起到重要作用，需要在飛機的航前、航后、APU啟動、發(fā)動機啟動等工作中都要對火警系統(tǒng)進行一系列測試和維護。針對飛機火警系統(tǒng)的重要性及原理，按照飛機防火系統(tǒng)所要具備的功能，設(shè)計一套實驗箱，完成相關(guān)的操作和測試工作，并在一定程度上進行擴展。使得最后完成的實驗箱對防火系統(tǒng)的研究和培訓有一定的優(yōu)勢和重要的意義，因此研究飛機防火系統(tǒng)實驗箱的設(shè)計就成為一個有意義的研究內(nèi)容。

1 系統(tǒng)設(shè)計

1.1 總體設(shè)計

B737NG防火系統(tǒng)的分系統(tǒng)包括：探測系統(tǒng)、測試系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、警告系統(tǒng)、滅火系統(tǒng)等。

1.2 設(shè)計思路

綜合分析B737NG維修文件中對防火系統(tǒng)的規(guī)定，文章中實驗箱的主要設(shè)計思路為：（1）煙霧探測器及其控制電路負責探測煙霧信號，在感受到足夠濃度的煙霧信號時，向P8面板傳遞火警警告信號。（2）熱敏電阻型感溫環(huán)線負責感受發(fā)動機區(qū)的溫度，并在相應區(qū)域出現(xiàn)過熱/火警警告信號時及時傳送到P8板。（3）主控制器負責接收飛機各處的火警/過熱信號進行處理，然后發(fā)送P8火警面板加以顯示給機組成員，并由其通過手動或自動的方式發(fā)出滅火瓶釋放信號到滅火系統(tǒng)來釋放滅火瓶。

1.3 系統(tǒng)功能

電阻型感溫環(huán)線測試，光電式煙霧傳感器測試，P8火警面板操作功能，附加拓展功能：站位顯示功能，模擬排故功能。

2 實物設(shè)計與實現(xiàn)

為了使實驗箱能夠?qū)崿F(xiàn)B373NG防火系統(tǒng)的整體功能，實驗箱實物設(shè)計包括硬、軟件兩方面內(nèi)容。

2.1 設(shè)計方案

其中設(shè)計方案主要包括以下三方面：（1）外觀結(jié)構(gòu)：外觀結(jié)構(gòu)遵循小型化，綜合化，多人操作等原則。（2）電路原理圖設(shè)計：在前期工作的基礎(chǔ)上，在電路仿真軟件altium designer上設(shè)計核心控制電路原理圖。（3）硬件電路：根據(jù)原理圖，制作電路板，并進行電子元器件的焊接，同時將電氣附件與整體結(jié)構(gòu)組裝。

2.2 電路圖設(shè)計思路

針對B737NG飛機防火系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，其主控制器的設(shè)計為核心電路板，主要由以下幾部分構(gòu)成：溫度傳感器測試電路板、煙霧傳感器測試電路板、雙環(huán)路邏輯控制電路板、駕駛艙面板顯示及測試電路板、滅火系統(tǒng)指示電路板，具體的控制方式為：傳感器測試部分既可以獨立進行傳感器的測試，又可以為邏輯控制電路板提供報警信號，邏輯控制系統(tǒng)既可以處理傳感器給出的報警信號，又可以處理來自駕駛艙面板的測試信號，然后駕駛艙面板將處理過的信號給出顯示，最后可以在面板上操控滅火系統(tǒng)，給出滅火指示。

2.3 電路原理圖

以B737-NG系列各維修文件為參考，通過altium designer軟件自主設(shè)計控制器實現(xiàn)相應的功能。

2.3.1 煙霧傳感器控制電路

在設(shè)計中，將SW1作為總開關(guān)，SW2為測試開關(guān)，SW3為光電式煙霧探測器感應開關(guān)。當沒有火災時，信標燈發(fā)出的光不能直接照射在光電管上也不能通過反射或折射的方式照射在光電管上，SW3斷開，電路無警報。當失火產(chǎn)生煙霧，信標燈所發(fā)出的燈光通過反射折射的方式照射到光電管上，其內(nèi)部電阻獲得能量，使得另一路的報警電路工作，警鈴響，火警燈亮，通知機組成員相應位置失火。煙霧探測器控制電路提供用于地面測試的測試開關(guān)SW2，在地面撥動測試開關(guān)可以測試煙霧探測器的警鈴、警告燈及相關(guān)線路的好壞。

2.3.2 溫度傳感器控制電路

常溫時感溫環(huán)線的陶瓷半導體呈高阻值狀態(tài)（阻值約500K左右），阻礙電流流過電橋感溫環(huán)線側(cè)輸出的電壓低于電橋另一側(cè)輸出的基準電壓，電壓比較器不輸出信號。當感溫環(huán)線的某一段感受到350華氏度的高溫時，陶瓷半導體材料阻值將下降到小于100K，電橋感溫環(huán)線側(cè)輸出的電壓高于電橋另一側(cè)輸出的基準電壓，比較器輸出過熱報警信號，信號經(jīng)過放大電路傳送到火警控制盒，發(fā)出過熱警報，通知機組成員。

2.3.3 P8面板模擬電路

P8飛機火警面板主要是實現(xiàn)測試、警告和滅火瓶操作功能。

在設(shè)計中使用三個繼電器實現(xiàn)邏輯控制功能，故障信號則由開關(guān)手動模擬。當沒有故障信號時需要LOOP A和LOOP B同時有信號才能使繼電器2工作并將過熱信號輸入過熱警告電路，只有一路有過熱信號或者兩路均無過熱信號時繼電器2不工作或繼電器2工作但無過熱信號輸入過熱警告電路。當手動給出故障信號時，LOOP A與LOOP B中任意一個有過熱信號則繼電器3工作輸入過熱警告信號至過熱警告電路實現(xiàn)相應功能。

火警信號直接輸入火警警告電路和過熱警告電路，并接有二極管防止過熱警告信號輸入火警警告電路。

通過使用撥碼開關(guān)將過熱警告信號、火警警告信號輸入兩個發(fā)動機和APU模仿發(fā)動機1、發(fā)動機2、APU的過熱警告信號和火警警告信號。

2.3.4 滅火系統(tǒng)電路

滅火系統(tǒng)主要通過各指示燈來實現(xiàn)滅火瓶測試、滅火瓶釋放等指示功能。

本設(shè)計中，開關(guān)SW-SPDT S1按鈕供地面測試滅火瓶線路是否能正常運行。SW-DPST S2按鈕供地面測試滅火瓶釋放按鈕是否能正常工作，將SW-DPST S2按鈕撥至測試檔位，此時撥動滅火瓶釋放開關(guān)釋放燈點亮，而滅火瓶不釋放。SW-DPST S2按鈕和SW-SPDT S1按鈕均不在測試檔位時滅火系統(tǒng)處于正常工作狀態(tài)，工作指示燈亮，APU釋放按鈕、ENG1釋放按鈕、ENG2釋放按鈕分別控制相應的滅火瓶的釋放電路并接通相應的滅火瓶釋放指示燈。按下釋放按鈕時相對應的滅火瓶釋放，與此同時相對應的滅火瓶釋放指示燈點亮。

滅火系統(tǒng)配備滅火瓶的過壓欠壓探測器檢測滅火瓶的狀態(tài)，并通過相應的過壓欠壓指示燈給出指示。仿真中使用開關(guān)模擬過壓欠壓狀態(tài)。

2.4 硬件電路板及實物

根據(jù)煙霧探測器控制仿真電路、熱敏電阻型感溫環(huán)線控制仿真電路、P8板仿真電路、滅火系統(tǒng)仿真電路，焊接制作相應的電路板來實現(xiàn)仿真中的功能。將上述電路板組裝，并裝配到實驗箱中進行調(diào)試，即完成該實驗箱的設(shè)計與實現(xiàn)。

3 結(jié)束語

文章通過對B737/NG手冊防火系統(tǒng)部分的研究，分析了飛機防火系統(tǒng)的相關(guān)知識和飛機防火系統(tǒng)的各子系統(tǒng)的功能，然后使用altium designer軟件設(shè)計并實現(xiàn)了飛機防火系統(tǒng)的煙霧探測器控制電路、熱敏電阻型感溫環(huán)線控制電路、P8火警面板模擬電路、滅火系統(tǒng)電路等主控制核心電路板，并對照原理圖，在僅使用常用民用元件的情況下完成了選擇元器件、排版、布線、焊接、調(diào)試的任務，制作了核心電路板，實現(xiàn)了防火系統(tǒng)的部分功能。

具體來說，本項目主要完成了以下工作：（1）通過研究B737NG維修手冊等相關(guān)資料，掌握了飛機防火系統(tǒng)的基本原理和作用，以及實際機務工作中有關(guān)防火系統(tǒng)的工作內(nèi)容。（2）依據(jù)對原理等的研究，明確了文章設(shè)計的防火系統(tǒng)實驗箱所要實現(xiàn)的功能，并使用altium designer軟件完成對核心控制器的電路設(shè)計。（3）制作電路板，并完成調(diào)試，同時對飛機防火系統(tǒng)實驗箱的機械構(gòu)型進行了初步設(shè)計。

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作者簡介：周明帥（1995-），男，四川省廣漢人，本科在讀，漢族，中國民航大學電子信息與自動化學院，學生。