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氧化锆传感器在机载惰性气体生成系统方面的应用

2017年5月5日14时许,上海浦东国际机场。世界的目光聚焦在一架白色大型飞机上。

启动、滑行,机头昂起,直插云霄……我国拥有自主知识产权、具备国际主流水准的干线飞机——C919成功首飞。

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国之重器,今朝梦圆。

就在几天前,2017年12月17日,第二架国产大型客机C919在上海浦东国际机场成功试飞。

自飞机诞生以来,它的安全性一直是重中之重,因为只要它有一丝故障,就关系到飞机上所有人的生命。即便是我国科研人员费劲心力研发的C919大型客机,即使已经有两架飞机试飞成功,也要经历长达数年的适航取证能真正进入市场。此前,我国国产新支线客机ARJ21就用了6年的时间,完成了数百项考试科目才获得中国民航局颁发的适航认证。这一历程,C919同样需要经历。因此飞机在安全性方面不应该有一丝一毫问题。

飞机燃油系统起火或爆炸是引起飞机失事的主要原因之一。飞机燃油系统的防火防爆能力,直接关系到飞机生存力和易损性,也关系到飞机的利用率、成本以及人员安全。燃油箱若有防爆能力,即使中弹或其他原因引起火灾,也不至于机毁人亡,飞机经修复后仍可继续使用,这就相应提高了飞机的利用率和生存力,降低了飞机的易损性。飞机燃油箱防爆技术的采用还可以增加救生时间,使飞机在燃油箱出现故障的情况下有足够的时间返航。另外还可以在应急情况下保护飞机。

随着飞行技术的发展,飞机上将普遍采用燃油热管理技术,使燃油温度提高,相应地增加了飞机燃油箱起火爆炸的几率。因此,使燃油箱始终处于安全状态是非常重要的。

目前国际上普遍采用的飞机油箱安全技术是惰化系统。飞机燃油箱惰化技术在国外得到迅速发展,并开始应用到战斗机、直升机和运输机上。惰化技术的应用等有效地提高了飞机的安全性、生存力、利用率和可靠性。

飞机燃油箱惰化技术是利用空气分离装置,将飞机发动机引气进行分离,产生油箱惰化所需富氮气体,并将该富氮气体充入油箱,以实现油箱气相空间氧气浓度控制。在飞机飞行的全过程中,使该氧浓度始终低于燃油燃烧所需的氧浓度下限,从而达到防爆抑爆的目的。它是目前确保飞机油箱安全、抑制油箱燃爆事故发生的有效实用、经济的方法之一。

要把飞机燃油箱控制到多少浓度好呢?提到这个必须说下惰化界限。

惰化界限指的是支持燃烧的低氧气浓度。早期决定惰化界限的试验应用可见光作为标准来检验是否有燃烧反应发生。很多的试验表明,压力上升是检验是否发生燃烧的标准。 惰化系统的惰化界限被军方或者管理机构做了说明,多种核实惰化界限的试验得出一致的结论。试验表明当海平面氧气浓度低于9.8%时会发生明显的反应,但是只有氧气浓度上升到12%才能使压力上升。 试验也表明惰化界限随着海拔的升高而升高。而且,越小的点火源需要更高的氧气浓度来发生燃烧反应。 虽然惰化界限试验结果是一致的,但是不同的客户需要不同的安全因素。美国军方在任何海拔应用的惰化界限为9%,地面上为12%。 军用惰化系统设计为统一的大小来保持整个飞行任务中氧气浓度低于惰化界限,所以燃料组份和温度带来的可燃界限的变化与存活性分析不相关。由于飞机飞行过程中海拔高度可以从0到上万米不等,因此都把9%氧浓度作为惰化界限。对于商用飞机系统,因为关系到更多人的生命安全,安全也是更高,也都采用9%的惰化界限。

飞机燃油箱在一定条件下可分为四个不同的层面:下面为液态燃油层,该层的燃油含有氧气,当压力变化和被晃动时,燃油会释放出氧气;紧靠液态燃油层为富油气体层,它不仅含有大量的油分子,还含有大量氧分子;再上面为含氧丰富的燃烧曾,盖层易燃;上面为贫油分子层,氧气浓度很淡不易燃烧。因此必须控制燃烧层和富油层的氧气浓度,保证氧气浓度低于9%,使燃油箱始终处于惰化状态。目前在飞机上油箱惰化系统主流都是采用机载惰性气体生成系统OBIGGS(On-Board Inert Gas Generating System)。

下面是OBIGGS系统组成示意图:

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机载惰性气体生成系统核心部件之一就是氧气传感器,它直接决定了惰化的终效果。那用什么氧气传感器好呢?在航空条件下,压力、温度、加速度等环境因素负杂,注定了一般的氧气传感器不能用在航空领域。

航天航空领域气体检测一直是是传感器业界的难点,因为航空环境负杂,地面上可以用的传感器在航空环境下无法正常工作。深圳市工采网代理的英国进口SST氧化锆传感器能解决航空OBIGGS系统氧气检测的难题。英国著名传感器公司SST通过技术攻关,研制出了带接线法兰型氧化锆氧气传感器 O2S-FR-T5,可以说是为航空领域量身定做的。

英国SST 带接线 法兰型 氧化锆氧气传感器

O2S-FR-T5  法兰型氧化锆氧气传感器特征有:

  1. 氧压范围:2mbar-3bar
  2. 氧化锆检测元件
  3. 非消耗型技术
  4. 集成加热元件
  5. 不需要温度稳定
  6. 不需要参考气体
  7. 高精度
  8. 线性输出信号
  9. 可与外部接口板配合工作
  10. M18×1.5 螺丝安装

规格参数如下所示:

加热电压全透型 4.35VDC±0.1VDC(1.85A)
保持电压 2VDC(0.85A)
泵阻抗@700℃ < 6kΩ
允许气体温度 -100 到 250℃
气流速率 0 到 10m/s
允许的重复加速度 5g
允许的瞬时加速度 30g

随着我国航空工业的发展,国防、航天事业都取得了巨大进步,各种用途的飞机也越来越多。从上表可以看出,O2S-FR-T5氧化锆氧气传感器允许的瞬时加速度高达30g,体现了该系列传感器在航空复杂条件下的卓越性能,可以用到运输机、战斗机等军事用途,为我国国防事业保驾护航。深圳市工采网代理的英国SST O2S-FR-T5  法兰型氧化锆氧气传感器采用不锈钢封装、坚固耐用、精度高、稳定性好,完全能满足航空要求,为复杂航空环境下测量氧气提供了一个不错的解决方案,在未来市场前景广阔。

转载请注明出处:传感器应用_仪表仪器应用_智能硬件产品 – 工采资讯 http://news.isweek.cn/4962.html

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