Z-9直升机应急漂浮系统自动触发应用研究

宋志民

（航空工业集团哈飞，黑龙江 哈尔滨 150000）

1 Z-9直升机应急漂浮系统现状

1.1 应急漂浮系统组成

Z-9直升机的应急漂浮系统包括永久性浮筒和充气式应急浮筒2部分。永久性浮筒是指油箱舱和尾梁舱，充气式应急浮筒具有2种状态，分别是2浮筒状态和4浮筒状态。2浮筒状态包括2个安装在直升机前部的前浮筒和1个安装在主起落架舱后部的气瓶组件，采用1个气瓶向2个前浮筒供气的工作模式；4浮筒状态包括2个安装在直升机前部的前浮筒、2个安装在直升机后部的后浮筒和2个分别安装在左、右主起落架舱后部的气瓶组件，采用每个气瓶向直升机一侧的前、后浮筒供气的工作模式。

1.2 控制系统工作原理

目前，Z-9直升机的应急漂浮系统只能采用手动触发一种工作模式。它的主要触发部件包括安装在仪表板上的控制盒和安装在正、副驾驶员总矩杆上的触发开关。控制盒有3种功能，它既是浮筒系统的准备开关，还具有浮筒触发线路的检测功能和浮筒触发功能。

在直升机即将进入水上飞行或准备进入水上飞行状态时，飞行员首先将控制盒上的准备开关置于“激活”位置，出现水上应急迫降的情况时，按压正、副驾驶员总矩杆或控制盒上的任何一个触发开关均可使浮筒充气。

2 浸水自动触发传感器

2.1 浮力式传感器

浮力式传感器是应用最早的触发传感器，它利用浮力原理实现对直升机落水与非落水状态的检测。传感器主要由壳体、浮力体、弹簧、簧片开关和永磁体等部件组成。当浸水传感器入水后，浮力体浮起，在永磁体的作用下使簧片开关接通，产生入水触发信号。

浮力式传感器技术比较成熟，但一般体形较大、重量较重，触发反应灵敏度和可靠性不够高。为了提高浮力式传感器自动触发的可靠性，一架直升机要在不同位置安装多个传感器，以实现触发系统的冗余控制。

2.2 光敏式传感器

光敏式传感器利用的是普通民用的光电液位检测器的检测原理，实现对直升机落水与非落水状态的检测功能。光敏式传感器一般由外壳、入水孔、信号处理部件、光敏检测部件组成。

该型传感器利用了光在不同介质截面的折射与反射原理进行检测。传感器顶部安装了一个特殊的内部放置有检测光线发生器和光电接收器的透明光学探头，它是传感器的关键部件。当探头浸没在水中时，光学探头发出的检测光线在探头与液体界面上发生折射和反射作用，一部分光在二次折射过程中进入水中，另一部分光经过2种介质界面经二次反射后返回传感器的光电接收器；当探头离开水，处于空气中时，由于光电探头的特殊结构和材料设计，传感器发出的检测光线在探头与空气界面上发生全反射，光线几乎全部返回光电接收器。

2.3 热敏式传感器

热敏式传感器是根据热电偶在不同介质中发热强度不同的原理来进行检测的。热敏式传感器的测量元件是由2个相同的热电偶构成的，其中一个热电偶通电后始终处于自发热状态，另一个热电偶则用于测量环境温度。

当自发热热电偶浸入水中时，它的自发热会比它在空气中的自发热要弱，自发热的强弱会产生一个相应的检测电压变化。由于自发热的强弱与环境温度有关，所以自发热热电偶电压状态的变化值要通过另一个热电偶测量到的环境温度信息进行修正，并与电压差的设定值进行比较，一旦超出设定的极限值，就说明传感器已经浸入水中，就会通过传感器控制盒发出信号触发气瓶充气阀。

2.4 电容式传感器

电容式传感器是根据不同介质的电容特性不同的原理进行检测的。它通过探测介质的电容特性分辨是否有介质存在。电容是在传感器和所处介质之间形成的，当电容传感器探头浸入液体时，电容会产生变化，将电容的变化值进行转换并输出通断信号即可实现入水检测判断。

3 自动触发关键技术

3.1 了解自动触发技术

自动触发技术主要涉及控制逻辑、传感器类型的选择、传感器安装位置的选取等方面的关键技术。1） 控制逻辑。要研究自动触发与手动触发以及准备开关之间的逻辑关系。2）传感器的选择。要针对不同传感器的技术特点和直升机构型的特点，选择合适的传感器类型。3）传感器安装位置。要针对水上迫降的特点、直升机构型情况和传感器触发原理等方面的内容，选择相对合理的位置进行安装。

3.2 传感器的选择

不同类型的传感器有不同特点，应用程度也不同，4种类型传感器的对比见表1。

表1 传感器对比表

通过对比不同传感器的特点，考虑到浮力式传感器的重量和体积较大、技术较为落后，电容式传感器应用效果有不确定因素需要验证等问题，推荐在Z-9系列直升机上应用光敏式传感器或热敏式传感器。

3.3 传感器的安装位置

传感器安装位置直接决定了自动触发的使用效果，位置如果不合理会导致自动触发功能不工作、工作延迟或误触发等问题。传感器安装位置一般应符合以下要求：安装位置周围空间开敞，水的浸入不受任何阻挡；安装位置应保证在直升机落水时传感器较早地接触水面，以便第一时间发出触发信号；安装位置的周围不应存在任何可能导致积水的结构；安装位置不能处于杯状空间内，避免落水瞬间形成空气空腔。针对Z-9系列直升机的构型特点，结合传感器安装位置选择要求，Z-9直升机上的最佳安装位置为主起落架舱内，这个位置空间开敞，可以保证第一时间触发。

4 自动触发控制逻辑

根据直升机应急漂浮系统的使用特点，由于直升机飞行过程中只有准备或即将执行水上飞行任务时，才需要应急漂浮系统处于随时可以触发的状态，其他飞行任务不需要使应急漂浮系统处于该状态，所以为了防止浮筒自动触发的误操作，自动触发控制也应该受到控制盒上的准备开关的限制。自动触发控制和原有的由正驾驶总矩杆充气按钮、副驾驶总矩杆充气按钮和控制盒充气按钮组成的手动触发控制是并列关系，任何一路触发信号启动都可以使气瓶打开，触发浮筒充气功能。

应急漂浮系统的准备开关位于控制盒上，只有将准备开关置于“激活”位置时，自动触发和手动触发的功能才能实现。自动触发传感器一旦检测到直升机入水的信息，就会将信号传递给传感器的控制盒，控制盒将输入信号进行检测、判断、放大等处理后，将触发电源信号传输到气瓶的充气阀，使气瓶充气阀打开，触发浮筒充气功能。

5 结语

近些年来，国内外正在研制和已经交付的多个机型中均在应急漂浮系统中引入了自动触发的功能，该功能的引入不仅补充了一种直升机应急漂浮系统的操作手段，提高了应急浮筒的触发可靠性，也提高了直升机水上飞行的安全性能，必将成为直升机应急漂浮系统的标准配置。但是，自动触发作为一项较新的课题，还有许多方面需要我们继续研究。