0引言
防火系统是现代飞机发生火情时的第一道防线，为飞机安全可靠飞行提供重要保障。防火系统一般由火警探测系统、告警系统和灭火系统组成。
火警探测器是火警探测系统的核心组成元件，现代飞机（包括军用飞机和民用飞机）防火系统的探测器种类繁多，其中包括双金属式、热电偶式、热敏电阻式、光电式、光学式、离子式、气动式等等，部分探测器的外形如图1所示。按照火警探测器的感受介质可主要分为感温型、感烟型和感光型；从外形上和探测范围火警探测器又可分为单点式火警探测器、连续型火警探测器。
图1 现代飞机火警探测器
1 感温型火警探测器
1.1 单点式火警探测器
上世纪60年代的飞机发动机及APU舱火警探测主要采用单点式火警探测器，单点式火警探测器主要分为双金属片式、热电偶式和热敏电门式三种类型。单点式火警探测器探测范围较小，且虚警率较高，当需要探测的范围较大时，要求安装数量更多的点状火警探测器和更多的连接线缆，带来很多不便和安全隐患。
1.1.1 双金属片式
双金属片式火警探测器是常开型温度继电器。它利用双金属片作为驱动元件，在正常情况下，在反力弹簧的作用下动触点与静触点之间是断开的，当周围温度在170℃～200℃时，碟形双金属片便向内弯曲，并推动动触点与静触点接通。
1.1.2 热电偶式
热电偶式火警探测器采用温升速度探测机制，由两种不同材质的金属如镍铬合金或铜镍合金组成。热电偶式火警探测器的一端直接感受热源温度称为热端，另一端置于隔热的密闭空间内为参考端。正常工作时，温度逐步上升因此热端和参考端的温升速度一致，因此不会产生告警信号。但是一旦发生火情，热端的温度上升速度远高于参考端，因此温差会使热电偶两端产生电势差，从而为检测电路提供电流。典型的热热电偶式火警探测器系统电路图如图3所示。
图3 热电偶式火警探测器系统电路图
1.1.3 热敏电门式
热敏电门式火警探测器应用广泛，采用过热检测机制。主要由两片热膨胀率不同的金属片组成。当温度升高时，热膨胀率较高的金属片将产生变形并向膨胀率较低的金属片移动。当两金属片接触时，之前常开的电路将闭合从而产生火警信号。膨胀率较低的金属片通常为含64%钢铁和36%镍的因瓦合金。膨胀率较高的金属片多为不锈钢[1]。热敏电门式火警探测器本质上为双金属片式火警探测器，典型热敏电门式火警探测器如图4所示。波音757-400飞机APU引气过热探测采用热敏电门式火警探测器。
图4 热敏电门式火警探测器
1.2 连续型火警探测器
为了在较大的防火区高效的探测火警，避免使用大量的单点式火警探测器，上世纪80年代，飞机上出现了连续型火警探测器。连续型火警探测器比单点式火警探测器能对防火区形成完整的覆盖，连续型火警探测器通常也称为感温环线。感温环线主要根据各种物理量的转变来实现火情的实时检测，常用的感温环线可以分为电阻型感温环线、电容型感温环线和气动型感温环线3种。
1.2.1 电阻型感温环线
电阻型感温环线采用过热检测机制，目前主要有两种形式，分别由Kidde公司(图5)和Fenwal(图6)公司生产，这两种形式的探测器均依赖于感知基材的电阻变化。Kidde探测器为双线制式，两个电线被特殊的陶瓷材料包覆，最外层是材质为铬镍铁合金的保护屏蔽层[1]。其中一条电线焊接在屏蔽层上用做地线，另一条则为信号线；当温度变化时，温敏材料温度电阻随之变化从而产生驱动电流，火警控制组件接收到驱动电流，其内部继电器工作，使火警信号装置报警。电阻型感温环线探测系统原理如图7所示。
图5 Kidde电阻型感温环线
图6 Fenwal电阻型感温环线
Fenwal感温环线结构与Kidde感温环线结构类似，但为单线制式，屏蔽层被用做地线。包覆信号线的陶瓷材料被可溶盐浸渍，当达到预设的温度值，可溶盐溶解将导致电阻的迅速下降并产生驱动电流。
从上世纪80年代至今，国外军机如C-5、A400M、E2D、F18、F22等飞机的引气管路泄漏过热探测均采用电阻型感温环线（共晶盐式过热探测器）实现局部过热报警功能并形成系列温度点配置。
1.2.2 气动型感温环线
图7所示为现在一种典型的气动型感温环线结构，它利用密封在不锈钢毛细管内的惰性气体高温膨胀的原理对发动机舱进行过热报警，利用密封在不锈钢毛细管内经过贮氢钛丝，在火焰烧灼条件下释放氢气，管内气体压力增加对发动机舱进行着火报警[5]。
现代飞机普遍使用气动型感温环线、电阻型感温环线作为发动机舱和APU舱火警探测，气动型感温环线、电阻型感温环线已经使用了将近四十年历史，通过历史飞行数据证明，这两种探测器的可靠性指标很高，MTBF值超过1000000h。典型民用飞机火警探测器类型详见表1[3]- [6]。
2 感烟型火警探测器
感烟型火警探测器主要用于飞机货舱、盥洗室和电子设备的舱烟雾探测。常见的烟雾探测器类型有:一氧化碳探测器、光电式烟雾探测器、离子型烟雾探测器。
2.1 一氧化碳烟雾探测器
一氧化碳探测器用来探测空气中一氧化碳气体的浓度，常用于驾驶舱和客舱的火警探测[6]。
1)黄色硅胶指示管
黄色硅胶指示管内装黄色硅胶(复合钼硅酸盐化合物，并由硫酸钯作催剂)，是一种可更换的指示管。当空气中含有一氧化碳时，管内黄色硅胶与一氧化碳发生化学反应变为绿色，绿色的深浅与一氧化碳浓度成正比。
2)棕黄色纽扣状指示盘
棕黄色纽扣状指示盘正常时为棕黄色，遇到一氧化碳后变为深灰色再变为黑色，其变化颜色的时间与碳浓度有关。
3 总结
航空火警探测器作为火警探测系统的核心组成元件，从上世纪60年代的点探测式再到80年代的连续型探测式，21世纪初，随着机载设备的快速发展，感光型火警探测器具有响应迅速的突出优势，被新一代飞机选用，目前为止，出现了图像识别、超高温光纤传导等先进火警探测技术，今后航空火警探测器的发展将会围绕火警探测器的产品可靠性、报警准确性以及对外部环境适应性展开，智能化水平更高的多传感器复合探测器被逐步推广，其优势是灵敏度可以根据环境自调节，适应环境的能力很强。此外，烟-温复合、烟-气复合、烟温气三复合的烟雾探测器也逐步使用。
参考文献
[1]王雅云.飞机发动机防火系统概述[J].第六届中国航空学会青年科技论坛，2014:1029-1034.
[2]廖加伟，董勤，王洪军.CE525 型飞机发动机防火系统浅析[J].科技视界,
2013,(12)032:50.
[3]柳昌龄.MA600飞机APU火警探测系统可靠性研究[J].科技创新导报,2017,(02)10:10-11.
[4]王宇.波音737NG飞机发动机过热/火警探测系统故障放行分析[J].航空维修与工程，2015，(05)15:46-48.
[5]尹梅莉，田永堂.飞机发动机舱火警探测系统改进研究[J].航空科学技术，2014，(25)12:35-38.
[6]罗英,张德银,罗文田,闫群.飞机货舱火警探测缺陷与改进模拟实验[J].探测与控制学报，2009，(12)31:74-79.