يتم تثبيت عدة أنواع مختلفة من أنظمة الكشف عن الحرائق في الطائرات لاكتشاف حرائق المحرك، وهناك نوعان شائعان مستخدمان هما أجهزة الكشف عن البقع (spot detectors) وأنظمة الحلقة المستمرة (continuously loop)، حيث تستخدم أنظمة الكشف عن البقع أجهزة استشعار فردية لمراقبة منطقة الحريق، ومن أمثلة ذلك هو نظام التبديل الحراري ونظام المزدوجات الحرارية ونظام الكشف عن الحرائق البصري ونظام الكشف عن الحرائق الحرارية بالهواء المضغوط.
أنظمة الكشف عن البقع في محرك الطائرات
عادةً ما يتم تثبيت أنظمة الحلقة المستمرة على الطائرات من نوع النقل وتوفر تغطية أكثر اكتمالاً للكشف عن الحرائق باستخدام عدة أنواع من أجهزة الاستشعار، حيث إنه من أهم أنظمة الكشف عن البقع هي:
أولًا: نظام التبديل الحراري
يتوفر عدد من أجهزة الكشف أو أجهزة الاستشعار، حيث لا تزال العديد من الطائرات النموذجية القديمة التي تعمل لديها نوع من نظام التبديل الحراري أو نظام مزدوج حراري، ويحتوي نظام التبديل الحراري على مصباح واحد أو أكثر يتم تنشيطه بواسطة نظام طاقة الطائرة والمفاتيح الحرارية التي تتحكم في تشغيل هذه المصابيح.
هذه المفاتيح الحرارية عبارة عن وحدات حساسة للحرارة تغلق الدوائر الكهربائية عند درجة حرارة معينة، وهي متصلة بالتوازي مع بعضها البعض، ولكن في سلسلة مع أضواء المؤشر، وإذا ارتفعت درجة الحرارة عن القيمة المحددة في أي قسم من الدائرة، فإن المفتاح الحراري يغلق، وتغلق الدائرة الكهربائية ويضئ المصباح للإشارة إلى نشوب حريق أو ارتفاع درجة الحرارة.
لا يلزم وجود عدد محدد من المفاتيح الحرارية، عادة ما يتم تحديد الرقم الدقيق من قبل الشركة المصنعة للطائرة، وفي بعض التركيبات، يتم توصيل جميع أجهزة الكشف الحراري بضوء واحد، وقد يكون لدى بعض الطائرات مفتاح حراري منفصل فيه لكل مصباح مؤشر، ويوجد مساران محتملان لتدفق التيار من المفاتيح إلى الضوء وتعتبر هذه ميزة أمان إضافية، حيث يُكمل تنشيط مرحِل الاختبار دائرة متسلسلة ويقوم يفحص جميع الأسلاك والمصباح الكهربائي.
يوجد أيضًا في الدائرة مُرحل خافت من خلال تنشيط مرحل التعتيم، يتم تغيير الدائرة لتشمل المقاوم في سلسلة مع الضوء وفي بعض التركيبات، يتم توصيل العديد من الدوائر من خلال مرحل التعتيم، وقد يتم تعتيم جميع أضواء التحذير في نفس الوقت.
ثانيًا: أنظمة المزدوجات الحرارية
يعمل نظام الإنذار بالحريق المزدوج الحراري على مبدأ مختلف تمامًا عن نظام التبديل الحراري، حيث تعتمد المزدوجة الحرارية على معدل ارتفاع درجة الحرارة، ولا تعطي تحذيرًا عند ارتفاع درجة حرارة المحرك ببطء أو حدوث ماس كهربائي، كما يتكون النظام من صندوق مُرحل وأضواء تحذير ومزدوجات حرارية، ويمكن تقسيم نظام الأسلاك لهذه الوحدات إلى الدوائر التالية:
- دائرة الكاشف.
- دائرة الإنذار.
- دائرة الاختبار.
مراحل صندوق الترحيل
يحتوي صندوق الترحيل على مرحلين، مرحل حساس ومرحل تابع ووحدة اختبار حراري، كما قد يحتوي هذا الصندوق من دائرة إلى ثماني دوائر متطابقة، وذلك اعتمادًا على عدد مناطق الحريق المحتملة، أيضًا تتحكم المرحلات في أضواء التحذير وفي المقابل، تتحكم المزدوجات الحرارية في تشغيل المرحلات وتتكون الدائرة من عدة مزدوجات حرارية متسلسلة مع بعضها البعض ومع مرحل حساس.
تتكون المزدوجة الحرارية من معادن غير متشابهة، مثل الكروميل والكونستانتان، وتسمى النقطة التي ترتبط فيها هذه المعادن وتتعرض لحرارة النار بالوصلة الساخنة، كما يوجد أيضًا تقاطع مرجعي محاط بمساحة هوائية بين كتلتين عازلة وقفص معدني يحيط بالمزدوجة الحرارية لتوفير حماية ميكانيكية دون إعاقة الحركة الحرة للهواء إلى الوصلة الساخنة.
إذا ارتفعت درجة الحرارة بسرعة، فإن الازدواج الحراري ينتج جهدًا بسبب اختلاف درجة الحرارة بين التقاطع المرجعي والتقاطع الساخن، وإذا تم تسخين كلا الوصلات بنفس المعدل، فلن ينتج عن ذلك جهد، أما في حجرة المحرك هناك ارتفاع تدريجي طبيعي في درجة الحرارة من تشغيل المحرك؛ لأنه يكون بصورة تدريجية ويتم تسخين كلا الوصلات بنفس المعدل ولا يتم إعطاء إشارة تحذير.
ومع ذلك، في حالة نشوب حريق فإن الموصل الساخن يسخن بسرعة أكبر من التقاطع المرجعي ويتسبب الجهد الناتج عن ذلك في تدفق تيار داخل دائرة الكاشف، وفي أي وقت يكون فيه التيار أكبر من 4 مللي أمبير (0.004 أمبير)، يتم إغلاق المُرحل الحساس، وهذا يكمل ويغلق دائرة من نظام طاقة الطائرة إلى ملف ترحيل رقيق، ثم يغلق المرحل التابع ويكمل الدائرة لمصباح التحذير لإعطاء تحذير مرئي من الحريق.ُ
يعتمد العدد الإجمالي للمزدوجات الحرارية المستخدمة في دوائر الكاشف الفردية على حجم مناطق الحريق ومقاومة الدائرة الإجمالية، والتي لا تتجاوز عادةً 5 أوم، وتحتوي الدائرة على مقاومات، حيث تمتص المقاومة المتصلة عبر محطات الترحيل التابعة الجهد المستحث ذاتيًا للملف لمنع الانحناء عبر نقاط الترحيل الحساس، وتكون مناطق اتصال المرحل الحساس هشة للغاية لدرجة أنها تحترق أو تلحم إذا كان الانحناء مسموحًا به.
عندما يفتح المرحل الحساس، تنقطع الدائرة إلى المرحل التابع وينهار المجال المغناطيسي حول الملف وعندما يحدث هذا، يحصل الملف على جهد من خلال الحث الذاتي، ولكن مع وجود المقاوم عبر أطراف الملف ويوجد مسار لأي تدفق تيار نتيجة لهذا الجهد وبالتالي، يتم التخلص من الانحناء عند ملامسات الترحيل الحساسة.
أنظمة الكشف عن الحرائق الضوئية
أجهزة الاستشعار البصرية، التي يشار إليها غالبًا باسم “أجهزة الكشف عن اللهب”، مصممة للتنبيه عندما تكتشف وجود انبعاثات إشعاعية بارزة ومحددة من اللهب الهيدروكربوني، وهناك نوعان من المستشعرات الضوئية المتاحة هما الأشعة تحت الحمراء (IR) والأشعة فوق البنفسجية، وبناءً على أطوال موجات الانبعاث المحددة تم تصميمها للكشف عنها.
الحماية من الحرائق الضوئية بالأشعة تحت الحمراء
تستخدم كاشفات اللهب الضوئية القائمة على الأشعة تحت الحمراء في المقام الأول في الطائرات المروحية الخفيفة ومحركات الهليكوبتر، ولقد أثبتت هذه المستشعرات أنها يمكن الاعتماد عليها واقتصادية للغاية لهذه التطبيقات.
مبدأ التشغيل
يعبر الإشعاع المنبعث من الحريق المجال الجوي ويصل بين النار والكاشف ويصطدم بالوجه الأمامي لهذا الكاشف ويوجد نافذة، حيث تسمح هذه النافذة بطيف واسع من الإشعاع بالمرور إلى الكاشف الذي يصطدم بوجه مرشح جهاز الاستشعار، ويسمح المرشح فقط للإشعاع في نطاق موجي ضيق يتمركز حول 4.3 ميكرومتر من الأشعة تحت الحمراء بالمرور إلى السطح الحساس للإشعاع لجهاز الاستشعار.
يرفع الإشعاع الذي يصيب جهاز الاستشعار درجة حرارته بشكل طفيف مما يؤدي إلى توليد جهد كهربائي حراري صغير، حيث يتم تغذية هذه الفولتية إلى المكبر الذي يقوم على توصيل الجهد الخارج بمختلف دوائر المعالجة الإلكترونية التحليلية، كما تم تصميم إلكترونيات المعالجة تمامًا وفقًا للتوقع الزمني لجميع مصادر اللهب الهيدروكربونية المعروفة، وتقوم على تجاهل مصادر الإنذار الكاذبة، مثل الأضواء المتوهجة وضوء الشمس، ويتم التحكم بدقة في مستوى حساسية الإنذار بواسطة دائرة رقمية.
