航空发动机灭火系统及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及航空发动机领域，尤其涉及用于航空发动机的灭火系统及灭火方法。
【背景技术】
[0002]航空发动机作为飞机的主要火源，一般在设计阶段就对发动机着火危害进行防护。造成发动机着火的首要条件有三个:易燃物质、火源和空气。当代航空发动机大多已经采用隔离、探测等方式来控制前两个因素，使发动机的着火概率降低到安全范围以内。但是对于空气因素，由于发动机工作时机匣表面会达到较高的温度，需要不断向短舱内通风进行冷却，确保安装在机匣上的其他部件正常工作，因此设计中一般不会采用控制空气量的方式实现发动机火焰防护。
[0003]为了确保民用飞机的飞行安全，适航规章上将飞机上单次失效就可能导致火源、燃料和空气这三个着火要素同时出现的区域定义为指定火区，指定火区内安装有火警探测装置。当出现火情时，火警探测装置会向机组成员发出警告信号，机组成员按照规定程序执行灭火操作。某些情况下，发动机火情无法在规定时间内自然解除，这时需要向着火区域喷射灭火剂，实现可靠灭火。目前最常用的灭火剂是哈龙灭火剂，但是，由于这种灭火剂严重影响环境，国内外灭火系统制造商都在积极寻找更加环保的灭火剂，以替代哈龙灭火剂，但目前还未发现更合适的灭火剂。
[0004]众所周知，干冰和氮气等都具有明显的抑制燃烧能力，并且其性能稳定，对环境也没有危害，已作为生活中常用的灭火材料，但这两种物质的灭火效率都不如哈龙灭火剂。在航空发动机常用的灭火布局中，由于机匣表面冷却的需要，短舱内外保持恒压，不断有新鲜空气注入，这一方面补充了助氧剂，另一方面稀释了灭火剂，大大降低了灭火效果。因此，干冰、氮气等环保型灭火剂很难适用于当前的航空发动机灭火系统。如果航空发动机设计中考虑采用干冰、氮气等环保型灭火剂，就必须考虑对灭火系统的布局进行革新，需要新的航空发动机灭火系统和方法。
【发明内容】
[0005]以下给出一个或多个方面的简要概述以提供对这些方面的基本理解。此概述不是所有构想到的方面的详尽综览，并且既非旨在指认出所有方面的关键性或决定性要素亦非试图界定任何或所有方面的范围。其唯一的目的是要以简化形式给出一个或多个方面的一些概念以为稍后给出的更加详细的描述之序。
[0006]根据本发明的一方面，提供一种航空发动机灭火系统，该航空发动机的短舱设有指定火区，指定火区内布置有灭火剂喷嘴，该灭火剂喷嘴用于在发生火情时喷射灭火剂灭火，该系统包括:布置在该指定火区内的可开关的通风入口和通风出口，该通风入口和该通风出口用于注入和排出空气；以及布置在该指定火区内的可开关的排液口，该排液口用于排出泄漏的易燃液体；其中，该通风入口、该通风出口和该排液口在该航空发动机正常工作时处于打开状态，并且在该指定火区发生火情时切换为关闭状态以阻止空气流入该指定火区。
[0007]在一实例中，还包括布置在短舱内的压力传感器以用于检测短舱的内外压差，其中，响应于该短舱的内外压差达到阈值，该排液口从关闭状态被切换回打开状态以使该短舱的内外压差保持微正压。
[0008]在一实例中，该系统还包括:布置在该排液口处的阻氧喷嘴，响应于该排液口为了在火情时保持该短舱的内外压差为微正压而处在打开状态下，该阻氧喷嘴向该排液口喷射灭火剂以阻断空气从该阻氧喷嘴回入到该指定火区内。
[0009]在一实例中，该排液口包括活门，该排液口的活门是可打开和关闭的，其中该阻氧喷嘴喷出的灭火剂的射流与该排液口的活门的法线间的角度大于O度小于90度。
[0010]在一实例中，该灭火剂是具有冷却作用的环保型灭火剂。较优地，该环保型灭火剂包括干冰或氮气。
[0011 ] 在一实例中，该通风入口、和该通风出口分别包括活门，该通风入口和该通风出口的活门是可打开和关闭的。
[0012]根据本发明的另一方面，提供了一种用于操作航空发动机灭火系统的方法，包括:在发生火情时，关闭通风入口、通风出口、和排液口以阻止空气流入指定火区；以及打开灭火剂喷嘴以向该指定火区内喷射灭火剂。
[0013]在一实例中，该方法还包括:检测该短舱的内外压差；以及在该短舱的内外压差达到阈值时，使该排液口从关闭状态被切换回打开状态以使该短舱的内外压差保持微正压。
[0014]在一实例中，该排液口处布置有阻氧喷嘴，该方法还包括:打开该阻氧喷嘴向该排液口喷射灭火剂，以阻断空气从该排液口回流到该指定火区内。
[0015]在一实例中，该方法还包括:在火情解除时，关闭该灭火剂喷嘴和该阻氧喷嘴。
【附图说明】
[0016]在结合以下附图阅读本公开的实施例的详细描述之后，能够更好地理解本发明的上述特征和优点。在附图中，各组件不一定是按比例绘制，并且具有类似的相关特性或特征的组件可能具有相同或相近的附图标记。
[0017]图1是示出了根据本发明的一方面的航空发动机灭火系统的示意图；
[0018]图2是示出了根据本发明的一方面的阻氧喷嘴的设置的示意图；以及
[0019]图3是示出了根据本发明的一方面的操作航空发动机灭火系统的方法的流程图。
【具体实施方式】
[0020]以下结合附图和具体实施例对本发明作详细描述。注意，以下结合附图和具体实施例描述的诸方面仅是示例性的，而不应被理解为对本发明的保护范围进行任何限制。
[0021]图1是示出了根据本发明的一方面的航空发动机灭火系统100的示意图。如图1所示，航空发动机101位于短舱102内，后者将航空发动机101包裹起来。短舱102的作用主要可包括:a)提供流畅的气动外形，降低飞行阻力；b)为发动机101提供防护，防止飞行中外物冲击到发动机本体；c)包容可能发生的发动机火灾，防止火焰冲击到短舱外侧的部件。结构上，短舱102内侧与发动机机匣外侧之间留有一定间距，形成舱室，里面布置着发动机的油路、电缆、控制系统、附件等设备。在舱室内具备指定火区的条件的区域，可将该区域隔离为指定火区，指定火区由防火墙104隔开。如图所示，短舱102可包括指定火区103。
[0022]短舱102的指定火区103内可布置有通风入口 106和通风出口 107，以用于短舱102的通风之用。在航空发动机101处于正常工作状态时，通风入口 106和通风出口 107用于使得新鲜空气能够循环流入流出。航空发动机工作时，由于发动机附件等运行散热，使风扇舱内的温度不断上升。通过通风入口 106流入的空气就能对机匣表面起到冷却作用，以缓解发动机部件表面的高温。
[0023]指定火区103内还可布置有可开关的排液口 108。在工作过程中，航空发动机101有可能会泄漏出易燃液体。因此，在航空发动机101处于正常工作状态时，排液口 108可用于排出可能泄漏出的易燃液体。
[0024]指定火区103内还可布置有灭火剂喷嘴105。根据本发明的一方面，灭火剂喷嘴105可采用具有冷却作用的环保型灭火剂，例如，干冰、氮气等等。在指定火区103内出现火情，并且火情无法自然解除时，可使用灭火剂喷嘴105喷射灭火剂进行灭火。
[0025]根据本发明的一方面，通风入口 106和通风出口 107可以是可开关的，即具有打开状态和关闭状态。在航空发动机101处于正常工作状态时，通风入口 106和通风出口 107可以打开以起到正常通风的作用。在一实例中，通风入口 106和通风出口 107可采用活门设计，通过活门的打开和关闭来控制通风入口 106和通风出口 107的开关。
[0026]另外，排液口 108也可以是可开关的，在航空发动机101处于正常工作状态时，排液口 108可处于打开状态以起到排出可能泄漏出的易燃液体的作用。在一实例中，排液口108可采用活门设计，通过活门的打开和关闭来控制排液口 108的开关。
[0027]按照航空安全标准，指定火区103内一般都设有火警探测器(未示出)，当火警探测器检测到火情时，会向机组成员发出警告信号。如果火情较轻，能够自然解除，则无需启动灭火系统，如果火情较重，无法自然解除，则需要采用灭火剂消灭火情。
[0028]根据本发明的一方面，接到灭火指令后，通风入口 106和通风出口 107以及排液口108可被关闭，以阻止空气流入指定火区103内。另外，灭火剂喷嘴105可以打开以向短舱102内喷射灭火剂。通风入