一种飞机发动机舱高沸点灭火剂二次加压灭火系统和方法

本发明涉及飞机制造技术及飞机消防安全，更具体的说是涉及一种飞机发动机舱高沸点灭火剂二次加压灭火系统和方法。

背景技术：

1、民航运输在国民经济与社会发展中承担着重要作用，同时也在城市交通与国际交流中扮演着重要角色。民航运输的安全性一直备受重视，其中，飞机发动机是飞机防火工作非常重要的一环，而飞机发动机会因为燃油泄漏、机械故障、电气故障、系统故障、外部损伤、操作失误、过热等导致飞机发动机火灾。

2、三氟溴甲烷(“哈龙”1301)灭火剂因灭火效率高、释放后无残留、毒性低、成本低、无腐蚀、不导电、存储稳定等优点，被广泛应用于立体布局多遮挡、扑救要求相对严苛的飞机货舱和舰船等场所。然而，由于“哈龙”1301灭火剂对大气臭氧层存在严重的破坏作用，国际民航组织(icao)要求在2024年后新设计的飞机上不再使用“哈龙”1301，现服役飞机上“哈龙”的使用期限不超过2040年，但迄今为止世界范围内尚未开发出可完全替代“哈龙”1301的产品，国内外均面临旧产品即将退出而合适替代产品缺失的局面，因此，寻找新型环保的“哈龙”替代灭火剂产品，和设计研究“哈龙”替代灭火剂机载灭火系统，是有效实现机载“哈龙”替代的关键突破口。

3、现阶段，受到研究人员广泛关注的“哈龙”替代灭火剂主要有七氟丙烷(hfc-227ea)、全氟己酮(novec-1230)、2-btp和三氟碘甲烷(fic-13i1)。

4、针对上述洁净哈龙替代剂灭火系统的研究，业内已经研究开发了多种灭火装置和系统，如：

5、cn116236723a公开了一种基于洁净气液混合介质的飞机货舱协同灭火系统和方法。飞机货舱灭火剂存储装置包括全氟己酮储罐、2-btp储罐、压缩氮气惰性介质、以及水储罐。但该系统同时携带多种灭火介质会显著增加飞机载重，不利于飞机实现轻量化，且飞机空间有限，该系统含有多个储罐，在飞机上所占空间大。

6、cn111991733a涉及一种气液双流体混合雾化灭火装置和灭火方法，该装置包括灭火介质存储单元、动力输出单元、控制单元、输送管道及雾化单元以及运行参数监测单元，该发明双流体灭火介质包括高沸点气体灭火剂和水，通过气液混合充分雾化后灭火，灭火效率高且清洁环保，但其主要应用于储能电站和地下管廊等受限空间，并未考虑实际民机货舱环境与适航要求，不能作为民机货舱“哈龙”替代灭火系统。

7、cn208660189u公开一种全氟已酮混合式自动灭火系统。灭火介质采用全氟已酮，该灭火系统可自由组合、联网使用，安全、可靠的应用于高大空间或狭小空间的降温、灭火。但该系统和装置主要应用于高大空间或狭小空间的建筑，并没有涉及民机货舱“哈龙”灭火剂的替代方案。

8、cn112316350b公开一种应用于大型民机货舱火灾抑灭的水基验证系统平台，该系统包括标准实验舱、细水雾发生装置和控制模块，细水雾发生装置位于标准实验舱内，可精准模拟多种货舱火灾场景下的细水雾抑灭性能，但并未提供与飞机货舱实际应用场景下的连接与配置关系。

9、cn113616954a公开了一种飞机货舱细水雾灭火系统和方法，包括一个或多个消防水源、一个或多个消防气源、货舱灭火管道、灭火系统控制装置、驾驶舱灭火控制单元。该灭火系统采用单纯细水雾，其耗水量相对较大，且灭火效率有限，在民机货舱应用仍存在较大局限性，且尚未获得民机货舱灭火系统适航验证。

10、综上，为解决“哈龙”替代迫切技术需求，满足清洁环保和民机适航审定要求，提供一种新型飞机发动机舱高沸点灭火剂二次加压灭火系统和方法，是本领域技术人员亟需解决的问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供了一种飞机发动机舱高沸点灭火剂二次加压灭火系统和方法，用于至少解决背景技术中的部分技术问题。

2、为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、本发明一方面公开了一种飞机发动机舱高沸点灭火剂二次加压灭火系统，包括，灭火剂储存装置、发动机氮气辅热加压模块、灭火剂输送管道、多喷口喷嘴、发动机舱火灾探测模块、以及灭火控制模块；

4、其中，所述灭火剂储存装置用于储存液态三氟碘甲烷灭火剂以及驱动所述液态三氟碘甲烷灭火剂的压缩氮气；所述灭火剂储存装置通过灭火剂输送管道与多喷口喷嘴连接；所述发动机氮气辅热加压模块用于将机载制氮系统分离出的高压氮气引入多喷口喷嘴中，以实现对三氟碘甲烷灭火剂的二次加压；所述发动机舱火灾探测模块用于监测发动机舱内部的火灾状况，并产生火灾预警信息；所述灭火控制模块接收所述火灾预警信息，并实现所述液态三氟碘甲烷灭火剂的输送控制以及高压氮气的二次加压控制。

5、优选的，所述灭火剂储存装置安装在飞机货舱侧壁的内腔，包括成对设置的两个灭火剂储罐。

6、优选的，每个灭火剂储罐均通过两条灭火剂输送管道与多喷口喷嘴连接，每条灭火剂输送管道上均设置有流量传感器和爆破片阀门。

7、优选的，所述多喷口喷嘴包括用于第一发动机灭火的第一多喷口喷嘴，以及用于第二发动机灭火的第二多喷口喷嘴；所述第一多喷口喷嘴通过第一灭火剂输送管道与第一灭火剂储罐连接，通过第二灭火剂输送管道与第二灭火剂储罐连接；所述第二多喷口喷嘴通过第三灭火剂输送管道与第一灭火剂储罐连接，通过第四灭火剂输送管道与第二灭火剂储罐连接。

8、优选的，所述第一多喷口喷嘴和第二多喷口喷嘴上方的灭火剂输送管道上均安装有双止回阀。

9、优选的，所述发动机舱火灾探测模块包括安装在发动机舱内部的烟雾传感器、温度传感器、以及热成像摄像头。

10、优选的，所述灭火剂储存装置上安装有用于监测灭火剂储存装置内部压力的压力传感器、用于监测灭火剂储存装置内部温度的温度传感器、以及泄压阀。

11、优选的，所述灭火控制模块实现高压氮气的二次加压控制，具体包括以下步骤：

12、当灭火控制模块接收到火灾预警信息后，打开灭火剂输送管道上的爆破片阀门；

13、同时打开高压氮气输送管道上的电磁阀门，并根据以下公式实现高压氮气的输入控制:

14、y＝3×105-(0.0016x5-0.3358x4+26.291x3-1078.4x2+22129x+147027)

15、式中，y表示输入的高压氮气的压力，x表示爆破片阀门打开后多喷口喷嘴(4)中三氟碘甲烷灭火剂的喷射时间。

16、优选的，所述多喷口喷嘴包括多个拉瓦尔型喷口和一个混合腔室，每个拉瓦尔型喷口均与多喷口喷嘴的混合腔室连通。

17、本发明另一方面公开了一种飞机发动机舱高沸点灭火剂二次加压灭火方法，包括以下步骤：

18、s1、利用发动机舱火灾探测模块实时监测发动机舱内是否有火情，若发生火灾，则通过灭火控制模块发送灭火信号和二次加压氮气输入信号；

19、s2、灭火剂输送管道上的爆破片阀门接收灭火信号后打开，将三氟碘甲烷灭火剂输送到多喷口喷嘴进行喷射；高压氮气输送管道上的电磁阀门接收到二次加压氮气输入信号打开，将高压氮气输送到多喷口喷嘴对三氟碘甲烷灭火剂进行二次加压。

20、经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种飞机发动机舱高沸点灭火剂二次加压灭火系统和方法，具有以下有益效果：

21、1、本发明飞机发动机舱高沸点灭火剂二次加压灭火系统对灭火剂实现二次加压所用的氮气来自于发动机机载制氮系统分离出的高压氮气，无需在飞机上额外装载氮气罐。

22、2、本发明飞机发动机舱高沸点灭火剂二次加压灭火系统和方法在三氟碘甲烷进入喷嘴时，将高压氮气引入多喷口喷嘴，高压氮气与灭火剂一同流入喷嘴混合腔实现混合以及灭火剂的二次加压，提高其雾化效果、降低液雾粒径，促进灭火剂在发动机舱高温表面环境下的快速气化和高效灭火。

23、3、本发明飞机发动机舱高沸点灭火剂二次加压灭火系统和方法得益于有二次加压氮气的引入，不再仅仅依赖储罐内的高压氮气，故可适当降低储罐内氮气的充填量，提高储罐内三氟碘甲烷的充装质量，从而延长三氟碘甲烷的有效持续喷放时间，有助于提高灭火效率。

24、4、本发明飞机发动机舱高沸点灭火剂二次加压灭火系统仅在发动机舱灭火系统启动时，才允许发动机舱的氮气引入灭火系统，对发动机及其他结构、系统的正常功能没有影响。