CN103775831B - 飞机高温压力空气管道泄漏探测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种飞机高温压力空气管道泄漏探测系统，由沿管道轴向连续分布的若干探测单元串联成一体结构，管道贯穿在空气层护管中且管道与空气层护管之间形成空气层，固体绝热层包覆在空气层护管外，热敏探测线沿轴向布置在固体绝热层的下方并通过导流通道连通空气层；本探测系统适用于广泛使用高温压力管道的机载系统中，与现有的其他飞机高温空气导管泄漏监测装置相比，本发明只有当热敏探测线感应到存在高温气体时，检测到阻值产生迅速变化从而进行报警，因此识别度高、误报警率低；若泄漏仅为小泄漏量时，漏气的小气流量可迅速通过空气层挡板和导流通道直接喷向热敏探测线，识别能力强，响应迅速、简单可靠、可恢复式等优点。
Description
技术领域
本发明涉及飞机机载领域，具体涉及一种飞机管道泄漏检测系统。
背景技术
空气管理系统是飞机的重要机载系统之一，其作用是负责完成飞机座舱压力、温度、湿度、供气量、空气品质等参数的调节和控制、电子设备的冷却、发动机和机翼的防冰、燃油箱、液压油箱和饮用水的增压以及为发动机启动提供气源等。它主要包括引气、座舱压力调节、座舱温度调节、防冰和为满足地面环境控制要求的辅助动力装置等系统，各系统之间通过空气导管进行交联。飞机空气导管系统作为飞机的生命线，是飞机空气管理系统的重要组成部分，然而飞机空气导管管路在正常运行过程中，由于管道的腐蚀、外力作用等因素可能会产生管道泄漏的现象，该情况不仅影响下游供气子系统的正常工作，也会给管路周围的结构和部件带来安全隐患，若能及时的发现并维修则能预防更大的泄漏或飞机事故。因此，飞机管路泄漏探测系统的研究具有极为重要的现实意义。
目前，飞机上服役的高温空气导管泄漏监测系统存在以下问题：（1）误报警率高，现有的探测系统布置在整个管道系统的上方，同时在管道绝热层上设置了导流洞，当飞机发生振动或管道发生位移变形时，探测线位置易靠近导流洞而发生误报警；（2）小泄漏量下的识别能力差，当系统产生小泄漏量时，由于泄漏气流在流动过程中的能量衰减较快，因此现有的探测系统对小流量泄漏的捕捉能力较差，尽管小泄漏对下游子系统的性能或者周围环境的影响较小，但是若是该小泄漏是由管道裂纹或破裂引起，那么可能在飞行过程中由于飞行工况的改变而瞬间引起较为严重的安全事故；（3）系统响应时间慢，空气导管的管路泄漏探测系统是现代飞机火警探测系统的重要组成部分，根据FAA（美国联邦航空管理局）的条例规定，货舱内火警，过热探测系统必须在较短的时间内向机组成员发出报警，然而现有的探测系统布置在导管上方1至2英寸的距离，并且泄漏气流在传递过程中能量衰减较大，探测系统只有在被泄漏气流加热一段时间后才会进行响应。
发明内容
发明目的：本发明的目的在于为了克服现有技术的不足，提供一种结构简单、误报警率低、泄漏识别能力强、系统反应速度快的飞机高温压力空气管道泄漏探测系统。
技术方案：本发明所述的一种飞机高温压力空气管道泄漏探测系统，由沿管道轴向连续分布的若干探测单元串联成一体结构，每个探测单元包括空气层护管、固体绝热层、导流通道和热敏探测线，管道贯穿在所述空气层护管中且管道与空气层护管之间形成空气层，所述固体绝热层包覆在所述空气层护管外，所述热敏探测线沿轴向布置在所述固体绝热层的下方并通过所述导流通道连通空气层；管道有高温气体泄漏时，气流首先进入管道与空气层护管之间的空气层，然后通过导流通道喷向热敏探测线，当热敏探测线受到高于预警值温度的气体加热时，其热敏电阻值随着温度的上升迅速改变，此时可通过测量热敏探测线两端的电阻或电流是否变化来判断是否有气体泄漏。
进一步，相邻两个所述探测单元之间的空气层中由环状的空气层挡板隔开；发生泄漏时，泄漏气流的压强在每个探测单元中逐渐压强增大，压缩在由探测单元两端的空气层挡板、空气层护管和管道组成的一个很小的气流通道中并迅速通过导流通道喷向探测线，此时泄漏气流能集中且迅速的通过导流通道，气体能量衰减小的同时，减少系统的反应时间，报警准确迅速。
进一步，所述固体绝热层是由复合玻璃纤维材料制成的，隔热效果好，保证在气体泄漏时飞机的正常安全运行。
为了保证固体隔热层外表面温度低于泄漏报警温度124℃以下，所述固体绝热层的厚度至少为9mm，厚度可根据具体的隔热要求而定，厚度越大隔热效果越好。
进一步，热敏探测线利用其电阻值随温度变化的特性工作，故所述热敏探测线为沿轴线镶嵌有固体镍导线的因康镍合金管，因康镍合金管和固体镍导线之间填充有多孔氧化铝陶瓷圈，所述多孔氧化铝陶瓷圈浸过低熔点共晶盐，当环境温度达到报警温度时，陶瓷圈具有突然降低自身电阻的特性，外层因康镍合金管接地，内芯镍导线则与控制系统相连施加恒定的电压，正常温度下，陶瓷圈能阻止电流通过，一旦着火或者加热时，陶瓷圈熔点低，电阻值突然下降使得镍导线和因康镍合金管接通，从而引起电流信号变化，控制系统给出相应的警告信号；此外，多孔氧化铝陶瓷圈具有可恢复式特点，当探测线周围的温度降低到报警温度值以下时，它的形态又可恢复原有的固态并仍具有热敏特性，能重复使用。
优选的，可根据不同的报警温度来选择低熔点共晶盐，由于飞机上管道的报警温度一般设计为124℃，故低熔点共晶盐选择由相变材料Mg2SO4·10H2O和熔点控制剂NaCl组成。
优选的，每个所述探测单元的长度为5~6英寸；若探测单元过短，各个探测单元的安装较为麻烦，同时组装时产生过多的连接接头增大了气流外泄的可能；若探测单元过长，则造成泄漏气流在空气层中的能量损失过大，影响报警的识别度。
有益效果：本探测系统适用于广泛使用高温压力管道的机载系统中，与现有的其他飞机高温空气导管泄漏监测装置相比，本发明只有当热敏探测线感应到存在高温气体时，检测到阻值产生迅速变化从而进行报警，因此识别度高、误报警率低；若泄漏仅为小泄漏量时，漏气的小气流量可迅速通过空气层挡板和导流通道直接喷向热敏探测线，识别能力强，响应迅速、简单可靠、可恢复式等优点。
附图说明
图1为本发明的结构原理图；
图2为本发明的立体图；
图3为本发明空气层挡板的截面图；
图4为热敏探测线的结构示意图。
具体实施方式
下面对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。
实施例：本发明一种飞机高温压力空气管道泄漏探测系统，如图1所示，探测单元8沿管道1轴向连续分布进行串联形成一体结构，每个探测单元8长6英寸，包括空气层护管2、空气层挡板5、固体绝热层3、导流通道4和热敏探测线6，如图2所示，管道1轴向贯穿在空气层护管2中且管道1与空气层护管2之间形成空气层，固体绝热层3包覆在空气层护管2外，热敏探测线6沿轴向布置在固体绝热层3的下方并通过导流通道4连通空气层，相邻两个探测单元7之间的空气层由环状的空气层挡板5（如图3所示）隔开；卡箍7分为上下两个部分环绕在管道1的外圈，通过螺母和螺帽锁紧，导流通道4穿过下半部分与其焊接为一个整体。
其中，管道1半径为50.8mm，空气层护管2比所述管道1的半径大12.7mm，空气层护管2不仅给泄露探测增加了有利的气流通道同时也具有一定的绝热效果，能减少固体绝热层3的厚度即在取得相同的保温效果下该方式能减少相应的飞机质量，同时具有一定的防火作用。固体绝热层3厚9mm，由复合玻璃纤维制成，固体绝热层3与空气层的复合绝热方式能改善单一使用空气层绝热效果相对较差的现象，进一步阻隔高温外散，加强安全保证。导流通道4能将管道泄漏的气体直接导流到热敏探测线6上，减少泄漏气流卷吸周围空气而产生的压力和温度损失；同时，它竖直立于整个管道1的下方通向热敏探测线6，由于在温度较高的环境中，空气层中被加热的气流根据自然对流作用会形成上升的气流，若导流通道4及热敏探测线6布置在管道1的上方，会导致误报警。如图4所示，热敏探测线6由一根固体镍导线9贯穿镶嵌在因康镍合金管10中，两者之间填充多孔氧化铝陶瓷圈11，陶瓷圈11浸过由相变材料Mg2SO4·10H2O和熔点控制剂NaCl组成的低熔点共晶盐，当环境温度达到报警温度124℃时具有突然降低自身电阻的特性，外层因康镍合金管10接地，内芯固体镍导线9与控制系统相连并施加恒定的电压，正常温度下，陶瓷圈11能阻止电流通过，一旦着火或者加热时，陶瓷圈11电阻值突然下降使得镍导线9和因康镍合金管10接通，从而引起电流信号变化，控制系统给出相应的警告信号。
每个探测单元8的管道1中泄漏的高温气体在空气层中经两端空气层挡板5压缩，在由空气层护管2、管道1和空气层挡板5组成的气流通道中迅速通过导流通道4喷向热敏探测线6，热敏探测线6感应到124℃以上的气体，阻值迅速降低，根据阻值判断是否存在漏气。
该装置适合应用于飞机高温空气管道1的泄露探测，与其他飞机高温空气导管泄漏探测装置相比，具有响应迅速、简单可靠、识别度高等优点，对于保障飞行安全，提高飞机运行派遣率具有十分重要的意义。
如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本发明，但其不得解释为对本发明自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本发明的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上作出各种变化。
Claims (6)
1.一种飞机高温压力空气管道泄漏探测系统，其特征在于：由沿管道轴向连续分布的若干探测单元串联成一体结构，每个探测单元包括空气层护管、固体绝热层、导流通道和热敏探测线，管道贯穿在所述空气层护管中且管道与空气层护管之间形成空气层，相邻两个所述探测单元之间的空气层中由环状的空气层挡板隔开，所述固体绝热层包覆在所述空气层护管外，所述热敏探测线沿轴向布置在所述固体绝热层的下方并通过所述导流通道连通空气层。
2.根据权利要求1所述的飞机高温压力空气管道泄漏探测系统，其特征在于：所述固体绝热层是由复合玻璃纤维材料制成的。
3.根据权利要求1或2所述的飞机高温压力空气管道泄漏探测系统，其特征在于：所述固体绝热层的厚度至少为9mm。
4.根据权利要求1所述的飞机高温压力空气管道泄漏探测系统，其特征在于：所述热敏探测线为沿轴线镶嵌有固体镍导线的因康镍合金管，因康镍合金管和固体镍导线之间填充有多孔氧化铝陶瓷圈，所述多孔氧化铝陶瓷圈浸过低熔点的共晶盐。
5.根据权利要求4所述的飞机高温压力空气管道泄漏探测系统，其特征在于：所述低熔点共晶盐由相变材料Mg2SO4·10H2O和熔点控制剂NaCl组成。
6.根据权利要求1所述的飞机高温压力空气管道泄漏探测系统，其特征在于：每个所述探测单元的长度为5~6英寸。
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