民用飛機可燃液體防火分區(qū)方法研究

于水

【摘 要】本文依據(jù)相關(guān)的適航規(guī)章和民用飛機的設(shè)計特點，結(jié)合民用飛機各區(qū)域內(nèi)著火三要素的類型和特性，對可燃液體防火區(qū)域劃分的方法進行了研究，為民用飛機可燃液體防火區(qū)域劃分和進一步的防火分析提供了參考和依據(jù)。

【關(guān)鍵詞】可燃液體泄漏區(qū)；分區(qū)；著火三要素

【Abstract】Based on the airworthiness regulations and the design features of civil aircraft， considered about the type and characteristics of the three essentials of fire in each zone of civil aircraft， the zone classified method of flammable fluid fire prevention design has been researched within this article， which provides the reference and guidance for civil aircraft flammable fluid fire prevention zone classified and further fire safety analysis.

【Key words】Flammable fluid zone；Zone classified；Three essentials of fire

0 引言

民用飛機上有存儲可燃液體的油箱和管路，以及與可燃液體管路相連的設(shè)備，在可燃液體存儲和使用的過程中均有可能會產(chǎn)生可燃液體泄漏，可燃液體泄漏區(qū)分區(qū)就是根據(jù)可燃液體泄漏在各區(qū)域的存在特性，結(jié)合各區(qū)域點火源的特性，進行區(qū)域劃分，在此基礎(chǔ)上開展各區(qū)域的防火設(shè)計，進一步采取措施降低區(qū)域產(chǎn)生著火的風險。

本文根據(jù)適航規(guī)章的要求，以及適航建議的方法，結(jié)合民用飛機各區(qū)域的設(shè)計特點，對可燃液體泄漏區(qū)分區(qū)方法進行了研究和分析。

1 可燃液體防火概述

1.1 著火三要素

易燃材料、點火源、助燃劑（氧化劑）是著火的三個基本要素。著火是由三要素共同作用產(chǎn)生的，在正常狀態(tài)下，每一要素或其中兩個要素是以有控制的狀態(tài)存在的，但由于功能失效或意外，使某控制要素或其組合脫離了控制狀態(tài)，這些不受控制的基本要素同時存在，構(gòu)成潛在著火危險。

1.2 易燃材料

對于民用飛機，應考慮以下幾種易燃材料（包括易燃液體）對著火的影響： 燃油、潤滑油和酯類液體、液壓油、酒精和水的混合物、塑膠材料、復合材料、密封劑、絕緣/隔離涂層。

1.3 自燃點

易燃物的自燃點（自主點火溫度）是指在規(guī)定的條件下，易燃物質(zhì)發(fā)生自燃的最低溫度。對于飛機上的易燃液體，是指液體加熱到一定的溫度后，使其與空氣接觸，在不需引火的條件下，因劇烈的氧化而產(chǎn)生火焰自行燃燒的最低溫度。

1.4 點火源

點火源為一種熱源，預期會在飛機運行和環(huán)境條件下產(chǎn)生，該熱源有足夠的溫度和能量點燃易燃材料。

名義點火源：與故障狀態(tài)無關(guān)的點火源。

潛在點火源：與故障狀態(tài)有關(guān)的點火源。

AC25.863 draft 規(guī)定了設(shè)備的表面溫度為易燃物自燃點50°F 以下時，可以認為該溫度不會成為易燃物的點火源。

通常飛機中易燃液體（燃油）的最低自燃點為450°F（232°C），因此，將表面溫度超過400°F（204°C）的高溫表面/流體歸結(jié)為點火源。

此外，點火源還應考慮火花/電弧和明火，具體分類如下：

1）熱表面：設(shè)備在正常工作狀態(tài)或故障狀態(tài)下，大于等于204℃的高溫表面。常見熱表面類型點火源有發(fā)動機機匣/尾噴管/排氣管的表面區(qū)域、高溫引氣管路的表面區(qū)域和各種類型的過熱設(shè)備等；

2）熱流體：由于管路破裂或設(shè)備損壞導致釋放出大于等于204℃的高溫流體。典型的熱流體類型點火源是發(fā)生破裂的高溫引氣管路、接頭或閥門釋放出的高溫引氣；

3）火花/電?。河捎谀Σ痢㈦姎庠O(shè)備/電纜故障和靜電釋放等引起的火花/電?。?/p>

4）明火：設(shè)備在正常工作狀態(tài)或故障狀態(tài)下產(chǎn)生的火焰。常見的明火類型點火源有尾噴管點火、發(fā)動機/APU 喘振產(chǎn)生的明火和故障下的電氣設(shè)備/電纜著火等。

2 可燃液體防火分區(qū)

2.1 分區(qū)概述

飛機各個區(qū)域通常都存在可作為助燃劑的空氣，根據(jù)著火的機理，飛機火災通常都是由于易燃液體或其蒸氣的點燃而引起的。為了降低著火產(chǎn)生的風險，需要對各區(qū)域內(nèi)易燃液體及其蒸氣以及點火源的存在狀態(tài)進行分析和評估，在對各區(qū)域可燃液體泄漏及點火源產(chǎn)生的可能性評估的基礎(chǔ)上，對全機各區(qū)域進行可燃液體防火區(qū)域劃分，確定著火危害產(chǎn)生的可能性并采取相應的防護措施，以達到最小化著火產(chǎn)生的可能性及盡量降低著火產(chǎn)生的危害的目的。

2.2 分區(qū)方法和流程

根據(jù)民用飛機各區(qū)域可燃液體泄漏源和點火源的存在狀態(tài)，綜合考慮各區(qū)域的防護設(shè)計特征和著火風險影響，全機可以劃分為以下五種類型：

1）指定火區(qū)

CCAR 25.1181規(guī)定的區(qū)域；

2）火區(qū)

通常情況下存在可燃液體泄漏源，且存在名義點火源的區(qū)域；

3）易燃區(qū)

通常情況下任何包含可燃液體及其蒸氣的容器或區(qū)域內(nèi)，不包含點火源，一般為燃油箱、液壓油箱、滑油箱、存放和使用燃油液壓油導管和組件等；

4）可燃液體泄漏區(qū)

通常情況下存在可燃液體泄漏，但不存在名義點火源的區(qū)域，一般為氣密艙后部的機身內(nèi)部區(qū)域、前起輪艙、機翼除油箱以外的部分等飛機上預期存在可燃液體泄漏的非增壓區(qū)域。

5）非危險區(qū)

與可燃液體及其蒸氣采取了隔絕措施，通常情況下不存在可燃液體泄漏的區(qū)域，一般為飛機的增壓部分，包括駕駛艙、客艙、貨艙、增壓區(qū)內(nèi)的設(shè)備艙等區(qū)域。

3 關(guān)于分區(qū)的相關(guān)說明

3.1 細化分區(qū)

通常在完成上述可燃液體防火分區(qū)后，還會針對某些區(qū)域內(nèi)的可燃液體泄漏源和點火源采取一定的防護隔離措施，在原來的分區(qū)基礎(chǔ)上，進行細化分區(qū)。

細化分區(qū)可能會產(chǎn)生原有區(qū)域類型的變化，舉例如下：

1）氣密隔框后增加隔離液壓管路的隔框，在隔框后的區(qū)域內(nèi)燃油管采取雙層管路設(shè)計，配置獨立的排液路徑，因此隔框后的區(qū)域不存在可燃液體泄漏源，僅存在潛在點火源，可以視為非危險區(qū)。

2）某些機型的發(fā)動機尾噴口區(qū)域，在一定范圍內(nèi)只存在高溫，設(shè)計時避免了可燃液體到達該范圍內(nèi)，可以視為非危險區(qū)。

3.2 其他分類說明

對于指定火區(qū)和火區(qū)，通常采用適航規(guī)章和咨詢通告中對于指定火區(qū)建議的防火設(shè)計措施，對于易燃區(qū)也有適用的防爆適航條款和咨詢通告要求，而非危險區(qū)并不屬于可燃液體防火設(shè)計考慮的范疇，因此在對25.863條款進行設(shè)計和驗證時，可燃液體泄漏區(qū)的劃分、評估、分析和驗證尤為關(guān)鍵。

而可燃液體防火分區(qū)除了以上5種類型外，有時也會根據(jù)需要，在進行著火風險評估和分析的過程中，引入以下幾類分區(qū)的概念：

1）鄰近指定火區(qū)

鄰近指定火區(qū)是指火區(qū)的物理鄰近區(qū)域，一般包括與發(fā)動機連接的吊掛、支柱、防火墻后面的短艙區(qū)域、不屬于指定（下轉(zhuǎn)第288頁）（上接第277頁）火區(qū)的風扇整流罩以及APU部件的鄰近區(qū)域。通常情況下，防火墻可作為指定火區(qū)和鄰近指定火區(qū)劃分的一道邊界，考慮到防火墻的高溫特性，鄰近指定火區(qū)的防護措施通常參考指定火區(qū)的要求進行，如布置上的分離、指定的通風量、排液、耐火要求等。

2）包含液壓系統(tǒng)部件的區(qū)域

由于燃油管采取了雙層管路設(shè)計，因此可能的可燃液體泄漏源主要存在于包含液壓系統(tǒng)部件的區(qū)域，在此分區(qū)基礎(chǔ)上，針對這些區(qū)域內(nèi)可能的泄漏源特性，結(jié)合區(qū)域內(nèi)點火源的特性，進行著火風險分析，對于指定的管路或接頭進行設(shè)計更改或優(yōu)化，或采取相應的點火源防護措施。

3）包含電子電氣設(shè)備的區(qū)域

對于所有包含電子電氣設(shè)備的區(qū)域，尤其是可能存在可燃液體泄漏源的區(qū)域進行重點評估和分析，涉及電子電氣設(shè)備數(shù)量多、導線復雜的區(qū)域，其潛在點火源相關(guān)的故障狀態(tài)分析相對復雜，可采取與可燃液體泄漏的隔離措施，避免電子電氣設(shè)備與可能的可燃液體漏液接觸。

4 結(jié)束語

本文的研究對民用飛機全機防火設(shè)計具有參考和指導意義，根據(jù)民用飛機各區(qū)域的布置和設(shè)計特征，結(jié)合著火三要素進行可燃液體防火分區(qū)，是民用飛機防火設(shè)計和驗證的前提，對各區(qū)域可能引起著火的要素進行識別，并在后續(xù)設(shè)計中考慮相應的防護措施，有利于全機防火驗證工作的順利開展和完成。

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