CN104700547A - 一种用于飞机发动机的火警预警装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于飞机发动机的火警预警装置，采用冗余电压比较探测技术、输出闭环检测技术、交联通讯监视技术对飞机发动机火警进行检测，包括：带有热感电阻传感器的电桥电路、逻辑控制单元、信号输出线路、交联输出线路和交联输入线路；逻辑控制单元对热感电阻传感器电阻值的变化进行比较、判断，及时探测到火警告警和线路故障，同时设备上电时和运行中都对输出端口读入比较，实时检测输出状态以及时发现检测盒故障，交联监视电路实时监视相邻火警预警装置状态，当发生故障时发出装置故障信号。

Description

一种用于飞机发动机的火警预警装置

技术领域

本发明涉及火警探测和预警技术领域，而且更具体的涉及一种用于飞机发动机的火警预警装置。

背景技术

飞机发动机在工作过程中因机件出现严重磨损，燃油泄漏，电气短路等情况可能会出现火警，若不加以控制，不仅加以控制，不仅会严重损坏发动机，还会直接危及飞行安全。因此现代飞机均设置了发动机的火警探测系统，在发动机发生火情时，及时准确地发出火警信号，使消防系统可对发动机实施灭火。如图1所示，现有技术的飞机发动机火警预警系统主要由三部分组成：火警探测器，处理火警探测信号的逻辑电路和告警系统组成。

火警探测器用于探测火警，向电路发送火警信号。火警探测器布置在发动机的风扇机匣，燃烧室机匣和发动机与飞机相连接的吊舱上，保证发动机在任何位置发生火情，都可以及时被探测到。为保证火警预警系统的可靠性，每个位置上均设有两个相同但彼此独立的火警探测器，这些探测器按照图1的结构组成两个相同但彼此独立的探测环路，每个环路的探测器的输出端采用并联连接，只要其中一个探测器发出火警信号，环路就输出火警信号，当其中一个探测器发生故障，环路就发出故障信号。火警探测电路根据火警探测器环路发出的信号判断火警的真伪，然后向告警系统输出告警信号，告警系统接收来自火警探测电路发出的信号，当发动机发生火警时向飞行员发出告警。告警系统主要触发座舱顶板和发动机启动面板上的火警信号灯，同时通过飞行警告计算机(FWC)和显示管理计算机，分别触发相应主警告灯和警报音并在飞机中央电子监视器上显示发动机告警。

上述发动机火警预测系统采用气动式探测器实现火警探测器的自检，气动式探测器通过气室内气压的变化，触发报警电门，由于飞机在行驶过程当中遇到的大气情况十分的复杂，不同飞行高度温度差异非常的大，气动式探测器本 身就存在着相当大的误报和发送假故障的可能性。当多台火警探测器同时发生故障时，系统本身也无法判定是火灾还是探测器或电源本身发生故障所导致。此外，向告警系统发送的报警信号也没有自检功能，当告警系统的传输线路发生故障导致报警信号无法及时传达时，系统也无法产生警报。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中发动机火警预测系统的不足，提供一种用于飞机发动机的火警预警装置，能精确判断火警与硬件故障同时具有交联自检功能和信号自检功能。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种用于飞机发动机的火警预警装置，包括数个可被视为一电阻的热感电阻传感器，还包括：

电桥电路，包括第一电压比较器和第二电压比较器，测量热感电阻的电压变化，第一电压比较器输出电平信号U1，第二电压比较器输出电平信号U2；

控制逻辑电路，控制逻辑电路接收第一电压比较器与第二电压比较器输出的电平信号U1和U2，当U1和U2均为高电平时，控制逻辑电路判断正常状态；当U1为高电平U2为低电平时，控制逻辑电路判断为火警，向信号输出线路发出第一开关量信号；当U1为低电平U2为高电平时，控制逻辑电路判断为火警预警装置故障，发出第二开关量信号；当U1和U2均为低电平时，控制逻辑电路判断为线路短路或断路，发出第三开关量信号。

数个信号输出线路，其输入端连接控制逻辑电路的开关量输出接口，输出端连接告警装置，包括第一信号输出线路、第二信号输出线路和第三信号输出线路，所述第一信号输出线路将第一开关量信号发送到第一告警装置，第二信号输出线路将第二开关量信号发送到第二告警装置，第三信号输出线路将第三开关量信号发送到第三告警装置。

进一步的，所述电桥电路包括，热感电阻传感器、外置电源、第一电压比较器和第二电压比较器；热感电阻传感器、第一电阻、第二电阻与外置电源相互串联，第三电阻、第四电阻以及第五电阻、第六电阻与热感电阻传感器、第 一电阻、第二电阻相并联，第一电压比较器与第二电压比较器输入端的正极与第三电阻串联，第一电压比较器输入端的负极与第三电阻串联，第二电压比较器输入端的负极与第五电阻串联，第一电压比较器和第二电压比较器的输出端与控制逻辑电路连接。

进一步的，所述信号输出线路包括一带有光电隔离电路的三极管，所述三极管的基级与控制逻辑电路的输出端口相连接以接收开关量信号，所述三极管的集电极输出开关量信号到告警装置，并通过光电隔离电路将开关量信号输回控制逻辑电路形成闭环回路。

进一步的，所述控制逻辑电路接收信号输出线路传送回的开关量信号，并将发出的开关量信号与发送回的开关量信号进行比对，如果不一致判断为控制逻辑电路故障，控制逻辑电路将第三开关量信号发送到第三告警装置。

进一步的，所述控制逻辑电路还包括一对可以互相匹配的交联输出线路和交联输入线路，所述交联输出线路输出一脉冲信号，交联输入线路接收所述交联输出线路输出的脉冲信号。

进一步的，所述控制逻辑电路检测交联输入线路，当将交联输入线路无脉冲信号输入时，控制逻辑电路将第三开关量信号发送到第三告警装置。

技术效果

1.本发明的一种用于飞机发动机的火警预警装置，通过对热感电阻传感器的电压比较，实现火警、线路、供电和传感器故障的检测，降低系统警报误报率，提高故障检测的精确度。

2.信号输出电路与控制逻辑电路形成一个闭合回路实现开关量信号的自检，防止告警线路故障导致的告警误报问题。

3.电桥电路采用冗余设计，保证对热感电阻传感器电压变化检测的精确性，防止线路故障造成的误报。

4.多台火警预警装置可以通过交联连接，互相检测工作状态，实现多台飞机发动机火警预警装置的联动监控。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术的一种飞机发动机火警预警装置的系统结构图；

图2本发明的系统原理框图；

图3本发明电桥电路的电路图；

图4本发明信号输出电路的电路图；

图5本发明交联监视的工作原理图；

图6本发明多台预警装置的交联连接示意图；

图7本发明多台预警装置的交联连接示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供的一种用于飞机发动机的火警预警装置，其技术原理在于通过监测安装于飞机发动机仓热感电阻传感器的电压变化，判断发出火警信号、火警预警装置故障信号或线路故障信号。火警预警装置还具有交联接口，多台火警预警装置可通过交联接口进行线路连接，以相互进行故障监测，当一台火警预警装置出现故障时，与之相连的另一台火警预警装置可以检测出异常，发出装置故障信号。

如图1所示，本发明的一种用于飞机发动机的火警预警装置包括：热感电阻传感器1、电桥电路2、逻辑控制单元3、信号输出线路4、交联输出线路5a、交联输入线路5b。

热感电阻传感器1可根据监控需求安装于飞机发动机的风扇机匣，燃烧室机匣以及发动机与飞机相连接的吊舱等关键位置，保证发动机在任何位置发生火情，都可以及时被探测到。热感电阻传感器1可以等效为一个电阻，其电阻值根据发动机仓内的温度变化而变化。热感电阻传感器1与火警预警装置内部的电阻连接组成一个电桥电路2，所述电桥电路2测量热感电阻传感器的电压变化。

如图3所示，电桥电路2包括：热感电阻传感器Rx、外置电源Vcc1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电压比较器C1和电压比较器C2。热感电阻传感器Rx、电阻R1、电阻R2与外置电源相互串联；电阻R3、电阻R4以及电阻R4、电阻R6与热感电阻传感器Rx、电阻R1、电阻相R2并联，电压比较器C1与电压比较器C2的输入端的正极与热感电阻传感器Rx串联，电压比较器输入端C1的负极与电阻R3串联，电压比较器C2输入端的负极与电阻R5串联，电压比较器C1和电压比较器C2的输出端与控制逻辑电路连接。

热感电阻传感器Rx的电阻值随着温度的变化而变化，电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5和电阻R6的电阻值固定。电压比较器C1的正极测量比较热感电阻传感器Rx、电阻R1和电阻R2的电压值，电压比较器C1的负极测量电阻R3、电阻R4的电压值。当电压比较器C1的正极输入电压大于负极输入电压时，电压比较器C1输出高电平信号，当电压比较器C1的正极输入电压小于负极输入电压时，电压比较器C1输出低电平信号。电压比较器C2的正极测量比较热感电阻传感器Rx、电阻R1和电阻R2的电压值，电压比较器C2的负极测量电阻R5、电阻R6的电压值，当电压比较器C2的正极输入电压大于负极输入电压时，电压比较器C2输出高电平信号，当电压比较器C2的正极输入电压小于负极输入电压时，电压比较器C2输出低电平信号。

优选的，如图1所示，本发明的火警预警装置可采用两套相同电桥电路2，同时与热感电阻传感器1连接形成冗余设计，实现两套电桥电路2对热感电阻传感器电阻值的检测，控制逻辑电路1实时对两套电桥电路2的输出电平信号进行比对，当两套电桥电路2输出的电平信号出线不一致时，控制逻辑电路1判断火警预警装置出现故障。

控制逻辑电路3与电压比较器C1和电压比较器C2连接，采用可编程大规模集成电路，通过组合逻辑根据电压比较器C1和电压比较器C2输出的电平信号状态，判断发动机舱是否出现火警、线路短路或断路或者火警预警装置故障状态。其组合逻辑如下表所示：

控制逻辑电路3根据故障状态向对应的信号输出线路4发出开关量电平信号，信号输出线路4包括火警告警输出线路4a，预警装置故障告警输出线路4b和线路故障告警输出线路4c。

如图4所示，控制逻辑电路3的输入引脚与电桥电路连接，控制逻辑电路3的输出引脚分别与火警告警输出线路4a，预警装置故障告警输出线路4b和线路故障告警输出线路4c连接。所述信号输出线路4包括一带有光电隔离电路的三极管6，所述三极管6的基级与控制逻辑电路3的输出端口相连接以接收开关量信号，所述三极管6的集电极输出开关量信号到告警装置，并通过光电隔离电路将开关量信号传输回控制逻辑电路3形成闭环回路。控制逻辑电路3接收到信号输出线路传送回的开关量信号之后，将接收到的开关量信号与之前发送回的开关量信号进行比对，如果不一致判断为控制逻辑电路3故障，向预警装置故障告警输出线路发出开关量信号。

优选的，控制逻辑电路3由电源Vcc2供电，还具有开机自检功能。控制逻辑电路3在上电开机之后首先出发电路自检，如果发现异常，即判断为火警预警装置故障，向预警装置故障告警输出线路4c发出开关量信号。

如图5所示，本发明的一种用于飞机发动机的火警预警装置还具有交联监视功能。控制逻辑电路连接有交联输入线路5a和交联输出线路5b。安装于飞机多台发动机的火警预警装置可通过交联连接实现对火警预警装置之间的故障监 视和告警。交联输出线路5a通过比较电路发出类似心跳的脉冲信号，交联输入线路5b检测相邻火警预警装置发出的“心跳”脉冲信号，当无“心跳”脉冲信号输入时，控制逻辑电路3判断为火警预警装置故障，并向预警装置故障告警输出线路4c发出开关量信号。

如图6所示，两台火警预警装置可通过交联输入线路5a和交联输出线路5b进行交叉连接。正常情况下，火警预警装置监视通过交联输入线路5a送来的另一台检火警预警装置的“心跳”脉冲信号，当另一台火警预警装置异常时，“心跳”脉冲信号停止，火警预警装置发出另一台火警预警装置的故障告警。同样，当检火警预警装置自身故障时，也停止送出心跳信号，另一台火警预警装置也可以检测到“心跳”脉冲信号消失，并报火警预警装置故障。

如图7所示，多台火警预警装置也可通过交联输入线路5a和交联输出线路5b进行串联，形成一个闭合环路。环路中每台火警预警装置监控相邻的另一台火警预警装置，实现多发飞机的发动机火警预警装置之间的监控。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种用于飞机发动机的火警预警装置，包括数个可被视为一电阻的热感电阻传感器，其特征在于，还包括：

电桥电路，包括第一电压比较器和第二电压比较器，测量热感电阻的电压变化，第一电压比较器输出电平信号U1，第二电压比较器输出电平信号U2；

控制逻辑电路，控制逻辑电路接收第一电压比较器与第二电压比较器输出的电平信号U1和U2，当U1和U2均为高电平时，控制逻辑电路判断正常状态；当U1为高电平U2为低电平时，控制逻辑电路判断为火警，向信号输出线路发出第一开关量信号；当U1为低电平U2为高电平时，控制逻辑电路判断为火警预警装置故障，发出第二开关量信号；当U1和U2均为低电平时，控制逻辑电路判断为线路短路或断路，发出第三开关量信号。

数个信号输出线路，其输入端连接控制逻辑电路的开关量输出接口，输出端连接告警装置，包括第一信号输出线路、第二信号输出线路和第三信号输出线路，所述第一信号输出线路将第一开关量信号发送到第一告警装置，第二信号输出线路将第二开关量信号发送到第二告警装置，第三信号输出线路将第三开关量信号发送到第三告警装置。

2.如权利要求1所述的一种用于飞机发动机的火警预警装置，其特征在于,所述电桥电路包括，热感电阻传感器、外置电源、第一电压比较器和第二电压比较器；热感电阻传感器、第一电阻、第二电阻与外置电源相互串联，第三电阻、第四电阻以及第五电阻、第六电阻与热感电阻传感器、第一电阻、第二电阻相并联，第一电压比较器与第二电压比较器输入端的正极与第三电阻串联，第一电压比较器输入端的负极与第三电阻串联，第二电压比较器输入端的负极与第五电阻串联，第一电压比较器和第二电压比较器的输出端与控制逻辑电路连接。

3.如权利要求2所述的一种用于飞机发动机的火警预警装置，其特征在于，所述信号输出线路包括一带有光电隔离电路的三极管，所述三极管的基级与控制逻辑电路的输出端口相连接以接收开关量信号，所述三极管的集电极输出开关量信号到告警装置，并通过光电隔离电路将开关量信号输回控制逻辑电路形成闭环回路。

4.如权利要求3所述的一种用于飞机发动机的火警预警装置，其特征在于，所述控制逻辑电路接收信号输出线路传送回的开关量信号，并将发出的开关量信号与发送回的开关量信号进行比对，如果不一致判断为控制逻辑电路故障，控制逻辑电路将第三开关量信号发送到第三告警装置。

5.如权利要求4所述的一种用于飞机发动机的火警预警装置，其特征在于，所述控制逻辑电路还包括一对可以互相匹配的交联输出线路和交联输入线路，所述交联输出线路输出一脉冲信号，交联输入线路接收所述交联输出线路输出的脉冲信号。

6.如权利要求5所述的一种用于飞机发动机的火警预警装置，其特征在于，所述控制逻辑电路检测交联输入线路，当将交联输入线路无脉冲信号输入时，控制逻辑电路将第三开关量信号发送到第三告警装置。

7.如权利要求6所述的一种用于飞机发动机的火警预警装置，其特征在于，所述电桥电路采用冗余设计，包括第一电桥电路和第二电桥电路，所述控制逻辑电路对第一电桥电路和第二电桥电路发送的电平信号进行比对，如不一致向第三信号输出线路发出第三开关量信号。