運(yùn)輸類飛機(jī)艙內(nèi)材料防火適航要求及符合性驗(yàn)證試驗(yàn)方法

鄺麗麗 /

(上海飛機(jī)設(shè)計(jì)研究院，上海201210)

0 引言

客艙安全與飛機(jī)乘員的人身安全息息相關(guān)?？团摪踩w行安全和墜撞后生存，其首要重點(diǎn)是保障飛機(jī)乘員的安全和生存。針對(duì)客艙安全研究活動(dòng)的主要目的之一就是排除火災(zāi)隱患。

據(jù)由FAA牽頭、世界民航領(lǐng)域廣泛參與的客艙安全研究技術(shù)組CRSTG的統(tǒng)計(jì)，有40%的乘客在飛機(jī)墜撞事故中幸存，卻在隨后發(fā)生的火災(zāi)中死亡。EASA的客艙安全研究也表明，飛機(jī)墜撞后會(huì)起火，產(chǎn)生煙霧和毒氣，這種情況下導(dǎo)致乘員受傷和死亡的原因?yàn)闊熿F、毒氣的吸入及火焰燒傷。在飛機(jī)艙內(nèi)，為減重和提高裝飾件工藝性能而大量使用的非金屬材料正是導(dǎo)致飛機(jī)火災(zāi)的原因之一。

要求飛機(jī)艙內(nèi)材料防火，可以確保在墜撞時(shí)飛機(jī)座艙內(nèi)部形成“可存活的墜撞環(huán)境”，為機(jī)上乘員逃離飛機(jī)爭(zhēng)取盡可能長(zhǎng)的時(shí)間。因此，在運(yùn)輸類飛機(jī)型號(hào)研制中，理解適航當(dāng)局提出的防火要求，并找到對(duì)應(yīng)的符合性驗(yàn)證方法，對(duì)于保障型號(hào)的客艙安全至關(guān)重要。然而，中國(guó)民用航空規(guī)章CCAR第25部《運(yùn)輸類飛機(jī)適航標(biāo)準(zhǔn)》R4中，對(duì)艙內(nèi)材料提出防火要求的適航條款比較散亂，并且不易于理解。其附錄F提供的用于驗(yàn)證材料防火符合性的試驗(yàn)方法也并不全面。

本文梳理了CCAR第25部《運(yùn)輸類飛機(jī)適航標(biāo)準(zhǔn)》R4中對(duì)艙內(nèi)材料提出防火要求的適航條款，同時(shí)通過(guò)研究FAA頒布的咨詢通告和手冊(cè)，提取出用于驗(yàn)證艙內(nèi)材料防火要求符合性的試驗(yàn)室燃燒試驗(yàn)方法。最后將運(yùn)輸類飛機(jī)艙內(nèi)非金屬材料按照應(yīng)用對(duì)象進(jìn)行分類，給出了相應(yīng)的適航條款要求和符合性驗(yàn)證方法。

1 運(yùn)輸類飛機(jī)艙內(nèi)材料防火要求適航條款

中國(guó)民用航空規(guī)章CCAR第25部《運(yùn)輸類飛機(jī)適航標(biāo)準(zhǔn)》R4中對(duì)艙內(nèi)材料提出防火要求的適航條款[1]。

CCAR25.853條對(duì)座艙內(nèi)部設(shè)施的材料提出了阻燃、熱釋放速率、煙密度、耐火和火焰包容的要求。

CCAR25.855條(c)(d)款對(duì)貨艙和行李艙內(nèi)部設(shè)施的材料提出了阻燃和抗火焰燒穿的要求。

CCAR25.856條對(duì)隔熱/隔音材料提出了防火焰蔓延和抗火焰燒穿的要求。

CCAR25.1713條(c)款對(duì)電氣線路互聯(lián)系統(tǒng)EWIS的電氣導(dǎo)線和電纜絕緣層材料提出了阻燃的要求。

附錄F第Ⅰ部分提供了包括艙內(nèi)材料垂直燃燒試驗(yàn)、水平燃燒試驗(yàn)、45°燃燒試驗(yàn)和60°燃燒試驗(yàn)在內(nèi)的阻燃試驗(yàn)準(zhǔn)則和程序；第Ⅱ部分提供了座椅墊的阻燃試驗(yàn)準(zhǔn)則、程序；第Ⅲ部分提供了貨艙襯墊的抗火焰燒穿試驗(yàn)方法；第Ⅳ部分提供了客艙材料的熱釋放速率試驗(yàn)方法；第Ⅴ部分提供了客艙材料的煙密度試驗(yàn)接受準(zhǔn)則；第Ⅵ部分提供了隔熱/隔音材料的防火焰蔓延試驗(yàn)方法；第Ⅶ部分提供了隔熱/隔音材料的抗火焰燒穿試驗(yàn)方法。

由于中國(guó)民用航空規(guī)章CCAR第25部R4中,關(guān)于艙內(nèi)材料防火的適航條款要求還包括耐火要求、火焰包容要求和煙密度要求，而附錄F卻沒(méi)有提供相應(yīng)的符合性驗(yàn)證方法。因此，需要通過(guò)研究FAA的相關(guān)適航文件，找到所需的符合性驗(yàn)證方法。

FAA修正案25-83明確了耐火要求的符合性驗(yàn)證方法。FAA咨詢通告AC25-17A 《運(yùn)輸類飛機(jī)客艙內(nèi)部適墜性手冊(cè)》中的APPENDIX 8提供了驗(yàn)證火焰包容性的試驗(yàn)方法。FAA修正案25-66中的APPENDIX F提供了驗(yàn)證煙密度的試驗(yàn)方法信息。另外，F(xiàn)AA技術(shù)報(bào)告DOT/FAA/AR-00/12 《飛機(jī)材料燃燒試驗(yàn)手冊(cè)》中的6.0章提供了可接受的、驗(yàn)證客艙中材料煙密度的試驗(yàn)方法。

2 運(yùn)輸類飛機(jī)艙內(nèi)材料防火要求概述

運(yùn)輸類飛機(jī)艙內(nèi)材料的防火要求包括：阻燃要求、熱釋放速率要求、煙密度要求、耐火要求、火焰包容要求、抗火焰燒穿要求和防火焰蔓延要求。

從適航符合性驗(yàn)證的角度來(lái)說(shuō)，除了材料用量特別少而且對(duì)火勢(shì)蔓延影響不大的小零件(譬如旋鈕、手柄、滾輪、緊固件、夾子、墊片、耐磨條帶、滑輪和小的電氣零件)外，艙內(nèi)非金屬材料都必須符合阻燃要求。

蜂窩芯材層壓板類材料(包括天花板、壁板、隔板、廚房結(jié)構(gòu)、大櫥柜、座艙儲(chǔ)藏箱)還需額外符合熱釋放速率要求和煙密度要求。

座椅墊還需符合煤油燃燒器燃燒試驗(yàn)的燃燒性能要求。

貨艙天花板和側(cè)壁板燃燒后，火焰可能串入客艙，則需額外符合抗火焰燒穿要求。

廚房、盥洗室內(nèi)的廢物箱及廢物車必須為全封閉式，并需額外符合耐火要求和火焰包容要求。

機(jī)身的隔熱/隔音層需符合防火焰蔓延要求和抗火焰燒穿要求。

3 運(yùn)輸類飛機(jī)艙內(nèi)主要非金屬材料及其防火適航條款和符合性驗(yàn)證試驗(yàn)

運(yùn)輸類飛機(jī)艙內(nèi)，由非金屬材料構(gòu)成的部件主要包括：天花板、側(cè)壁板、地板、行李箱、旅客服務(wù)面板、廚房、盥洗室、衣帽間、儲(chǔ)藏室、座椅、襯墊、窗戶、門簾、地毯、空調(diào)管、隔熱/隔音層和電線/電纜絕緣層等。無(wú)論是何種機(jī)型，這些部件所使用的非金屬材料基本上都是一樣的。

3.1 客艙內(nèi)部非金屬材料壁板

典型的客艙內(nèi)部非金屬材料壁板如圖1所示。

注：①盥洗室/衣帽間/儲(chǔ)藏室壁板(帶掛毯裝飾的壁板)；②盥洗室/衣帽間/儲(chǔ)藏室下部壁板(帶護(hù)墻板裝飾的壁板)；③天花板/行李箱/盥洗室/衣帽間/儲(chǔ)藏室過(guò)道側(cè)壁板(帶塑料層壓板裝飾的壁板)；④側(cè)壁板(熱塑成形塑料或成形層壓板)；⑤側(cè)壁板(帶塑料層壓板裝飾的成形鋁)；⑥側(cè)壁板(帶護(hù)墻板裝飾的復(fù)合材料層壓板)；⑦客艙地板(帶地毯裝飾的地板)。圖1 典型的客艙內(nèi)部非金屬材料部件[2]

這些壁板材料基本上是由樹脂面板、膠粘劑、蜂窩芯材和裝飾層組成，根據(jù)其使用區(qū)域的要求不同而略有不同，如圖2所示。

圖2 客艙典型壁板構(gòu)造[2]

這些壁板和地板需符合CCAR25.853(a)款的阻燃要求。其符合性驗(yàn)證試驗(yàn)方法為附錄F第Ⅰ部分提供的60 s垂直燃燒試驗(yàn)準(zhǔn)則和程序。

另外，在客座量為20人及以上的飛機(jī)客艙內(nèi)部(在應(yīng)急著陸情況下通常關(guān)閉著的艙室內(nèi)部除外)，面積大于2 ft[2]的壁板還需符合CCAR25.853(d)款的熱釋放速率要求和煙密度要求[3]。熱釋放速率要求的符合性驗(yàn)證試驗(yàn)方法為附錄F第Ⅳ部分提供的熱釋放速率試驗(yàn)方法。煙密度要求的符合性驗(yàn)證試驗(yàn)方法為FAA技術(shù)報(bào)告DOT/FAA/AR-00/12《飛機(jī)材料燃燒試驗(yàn)手冊(cè)》6.0章提供的煙密度試驗(yàn)方法，或者美國(guó)試驗(yàn)和材料協(xié)會(huì)的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法ASTM F81483[4]。

3.2 廚房/盥洗室廢物箱

客艙中的廚房/盥洗室內(nèi)配置的廢物箱，如果使用非金屬材料制成，必須符合CCAR25.853(h)款的耐火要求和火焰包容要求。

耐火要求的符合性驗(yàn)證試驗(yàn)方法為附錄F第Ⅰ部分提供的30 s,45°燃燒試驗(yàn)準(zhǔn)則和程序[5-6]?；鹧姘菀蟮姆闲则?yàn)證試驗(yàn)方法為FAA咨詢通告AC25-17A《運(yùn)輸類飛機(jī)客艙內(nèi)部適墜性手冊(cè)》中 APPENDIX 8提供的驗(yàn)證火焰包容性的試驗(yàn)方法。

3.3 煙灰盒

廁所門附近，以及允許吸煙的機(jī)組艙、客艙內(nèi)的煙灰盒，如果使用非金屬材料制成，必須符合CCAR25.853(f)款和(g)款的耐火要求。

耐火要求的符合性驗(yàn)證試驗(yàn)方法為附錄F第Ⅰ部分提供的30 s,45°燃燒試驗(yàn)準(zhǔn)則和程序[5-6]。

3.4 座椅

客艙中的旅客座椅主要由非金屬材料的座椅套、阻燃層、泡沫墊、熱塑成形塑料、尼龍織帶和金屬材料的結(jié)構(gòu)框架幾個(gè)基本部分組成，如圖3所示。

圖3 典型的航空座椅非金屬材料[2]

座椅所有的非金屬材料都需符合CCAR25.853(a)款的阻燃要求。其符合性驗(yàn)證試驗(yàn)方法為附錄F第Ⅰ部分提供的12 s垂直燃燒試驗(yàn)準(zhǔn)則和程序。

另外，乘客和乘務(wù)員座椅的座椅墊(包括座椅套、阻燃層和泡沫墊在內(nèi))還需符合CCAR25.853(c)款的阻燃要求。其符合性驗(yàn)證試驗(yàn)方法為附錄F第Ⅱ部分提供的座椅墊阻燃試驗(yàn)準(zhǔn)則和程序。

3.5 襯墊

在客艙和貨艙中安裝的具備一定強(qiáng)度和柔韌度的襯墊，既能提供具有一定美觀度的輪廓形狀，還能保護(hù)其后的組件。這些襯墊一般由增強(qiáng)樹脂或者熱塑料制成。

客艙中的襯墊必須符合CCAR25.853(a)款的阻燃要求。其符合性驗(yàn)證試驗(yàn)方法為附錄F第Ⅰ部分提供的12 s垂直燃燒試驗(yàn)準(zhǔn)則和程序。

B、E級(jí)貨艙/行李艙中的襯墊必須符合CCAR25.855(d)款的阻燃要求。其符合性驗(yàn)證試驗(yàn)方法為附錄F第Ⅰ部分提供的12 s垂直燃燒試驗(yàn)準(zhǔn)則和程序，和30 s,45°燃燒試驗(yàn)準(zhǔn)則和程序。

C級(jí)貨艙中的襯墊材料需符合CCAR25.855(c)款的抗火焰燒穿要求。其符合性驗(yàn)證試驗(yàn)方法為附錄F第Ⅲ部分的抗火焰燒穿試驗(yàn)方法。

3.6 窗戶

目前所有的飛機(jī)窗戶都是由澆鑄成型的聚甲基丙烯酸甲酯(有機(jī)玻璃)經(jīng)拉伸制成的。拉伸的丙烯酸材料具有飛機(jī)窗戶所需的透光度、強(qiáng)度要求，而且具有重量輕和抗溶解特性。[2]

所有的窗戶材料都需符合CCAR25.853(a)款的阻燃要求。其符合性驗(yàn)證試驗(yàn)方法為附錄F第Ⅰ部分提供的15 s水平燃燒試驗(yàn)準(zhǔn)則和程序。

3.7 門簾

用于封閉或者分隔不同艙室的門簾通常用進(jìn)行過(guò)防火處理的羊毛或者滌綸織物制成。

門簾材料需符合CCAR25.853(a)款的阻燃要求。其符合性驗(yàn)證試驗(yàn)方法為附錄F第Ⅰ部分提供的12 s垂直燃燒試驗(yàn)準(zhǔn)則和程序。

3.8 地毯

客艙過(guò)道和座椅下面的地板表面覆蓋有地毯。地毯一般由滌綸毛(尼龍)面紗、丙綸毛(尼龍)面紗、棉毛(尼龍)面紗或者背涂阻燃劑的玻璃纖維基經(jīng)紗制成。為了阻燃，毛面紗須經(jīng)阻燃劑處理過(guò)，尼龍地毯背面必須涂強(qiáng)阻燃劑。容易被液體弄濕的區(qū)域(如廚房和盥洗室)的塑料地板覆蓋物一般由帶有增強(qiáng)纖維背襯和防滑表面的乙烯基制成。[2]

地毯材料需符合CCAR25.853(a)款的阻燃要求。其符合性驗(yàn)證試驗(yàn)方法為附錄F第Ⅰ部分提供的12 s垂直燃燒試驗(yàn)準(zhǔn)則和程序。

3.9 貨艙/行李艙地板

貨艙/行李艙地板由面板、膠粘劑、蜂窩芯材組成。

B、C、E級(jí)貨艙/行李艙地板必須符合CCAR25.855(d)款的阻燃要求。符合性驗(yàn)證試驗(yàn)方法為附錄F第Ⅰ部分提供的12 s垂直燃燒試驗(yàn)準(zhǔn)則和程序，和30 s,45°燃燒試驗(yàn)準(zhǔn)則和程序。

3.10 空調(diào)管

在客艙和貨艙中的空調(diào)管一般由增強(qiáng)纖維樹脂、熱塑料或者硬制泡沫塑料制成。

空調(diào)管材料需符合CCAR25.853(a)款的阻燃要求。其符合性驗(yàn)證試驗(yàn)方法為附錄F第Ⅰ部分提供的12 s垂直燃燒試驗(yàn)準(zhǔn)則和程序。

3.11 隔熱/隔音層

整個(gè)飛機(jī)增壓區(qū)內(nèi)部完全用隔熱/隔音層覆蓋，這些是一架飛機(jī)中用量最大的非金屬材料。這些隔熱/隔音層一般由被包覆層包裹的玻璃纖維棉絮(一般用防水酚醛粘合劑粘合)組成。在超過(guò) 700℉ 的區(qū)域，使用的隔熱/隔音層由被包覆層包裹的硅粘合劑粘合的玻璃纖維棉絮組成。在超過(guò) 2 000℉ 的區(qū)域，使用的隔熱/隔音層由陶瓷纖維棉絮組成。在空調(diào)管等位置，隔熱/隔音層由無(wú)需包覆層的泡沫或者氈制品組成。[2]

隔熱/隔音層材料需符合CCAR25.856(a)款的防火焰蔓延要求?？妥繛?0人及以上的飛機(jī)，其安裝在機(jī)身下半部分的隔熱/隔音層還需額外符合CCAR25.856(b)款的抗火焰燒穿要求。防火焰蔓延要求的符合性驗(yàn)證試驗(yàn)方法為附錄F第Ⅵ部分提供的防火焰蔓延試驗(yàn)方法，抗火焰燒穿要求的符合性驗(yàn)證試驗(yàn)方法為附錄F第Ⅶ部分提供的抗火焰燒穿試驗(yàn)方法。

3.12 電線/電纜絕緣層

飛機(jī)上的電線和電纜絕緣層構(gòu)成了大量的非金屬材料。在耐壓殼內(nèi)的電線和電纜絕緣層主要使用聚酰亞胺材料或者耐磨損的芬芳聚酰胺織物。在高溫和燃油區(qū)，使用專用的聚四氟乙烯材料。在非常高溫或者要求抗燒穿的區(qū)域，則使用石棉或?qū)Ｓ美w維填充的聚四氟乙烯。為了承受火區(qū)的高溫要求，大量的鍍鎳銅電線被用來(lái)保證電氣設(shè)備的連續(xù)操作。[2]

電線和電纜絕緣層材料需符合CCAR25.1713(c)款的阻燃要求。其符合性驗(yàn)證試驗(yàn)方法為附錄F第Ⅰ部分提供的30 s,60°燃燒試驗(yàn)準(zhǔn)則和程序。

4 結(jié)論

本文研究和分析了中國(guó)民用航空規(guī)章CCAR第25部《運(yùn)輸類飛機(jī)適航標(biāo)準(zhǔn)》R4中適航條款CCAR25.853、CCAR25.855、CCAR25.856和CCAR25.1713提出的艙內(nèi)材料防火要求，以及附錄F提供的符合性驗(yàn)證試驗(yàn)方法。同時(shí)還研究了FAA頒布的、與此相關(guān)的修正案、咨詢通告和技術(shù)報(bào)告提供的符合性驗(yàn)證試驗(yàn)方法。

總結(jié)了運(yùn)輸類飛機(jī)艙內(nèi)各類非金屬材料的防火要求，并將材料按照不同的應(yīng)用對(duì)象進(jìn)行分類。梳理出適航條款對(duì)于這些對(duì)象的具體防火要求， 提供具體的符合性驗(yàn)證試驗(yàn)方法。

參考文獻(xiàn)：

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