民用飛機(jī)EWIS防火符合性設(shè)計(jì)研究

陳起予

摘要：本文首先對(duì)民用飛機(jī)EWIS防火設(shè)計(jì)相關(guān)的適航條款進(jìn)行了解析，包括CCAR 25.1713、25.1723和25.1727。隨后，基于分解后的EWIS防火相關(guān)適航要求，并結(jié)合相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，得出了在民用飛機(jī)EWIS設(shè)計(jì)中應(yīng)該考慮并貫徹的EWIS防火設(shè)計(jì)要求，包括EWIS部件的防火合格鑒定、耐火部件的選用、與可燃液體和氣體的隔離等，供民用飛機(jī)EWIS設(shè)計(jì)參考。

關(guān)鍵詞：民用飛機(jī)，EWIS，防火設(shè)計(jì)

引言

隨著民用飛機(jī)上電氣設(shè)備的日益增多，電氣線路互聯(lián)系統(tǒng)（EWIS）的安全性越來(lái)越得到重視。其中，EWIS防火是確保EWIS安全性的重要組成部分。1998年9月2日，瑞士航空111號(hào)航班沖入大西洋后粉碎性解體，全機(jī)229人無(wú)一生還。后經(jīng)加拿大運(yùn)輸安全委員會(huì)近四年的調(diào)查發(fā)現(xiàn)，此次空難源于這架飛機(jī)在事故前的一次機(jī)上娛樂(lè)系統(tǒng)的改裝，導(dǎo)致過(guò)熱的電線引燃了導(dǎo)線絕緣層并導(dǎo)致了火災(zāi)。大火在飛機(jī)墜毀前6分鐘燒斷了黑盒子的電線，并向其他區(qū)域蔓延，最終導(dǎo)致飛機(jī)上的電子元件逐一失靈。墜毀前，僅個(gè)別設(shè)備可正常運(yùn)轉(zhuǎn)。由此可見(jiàn)，EWIS防火設(shè)計(jì)對(duì)于飛機(jī)安全飛行至關(guān)重要。

1 EWI防火相關(guān)適航條款解析

由于EWIS防火設(shè)計(jì)的重要性，在最新發(fā)布的CCAR 25部R4版中，針對(duì)民用飛機(jī)EWIS防火設(shè)計(jì)提出了專(zhuān)門(mén)的條款要求，分別為CCAR 25.1713、25.1723和25.1727。本文對(duì)這三個(gè)條款進(jìn)行了解析，具體如下。

1.1CCAR 25.1713 EWIS防火

參考CCAR 25.1713相關(guān)的咨詢(xún)通告和行業(yè)規(guī)范，該條款主要可以分解為以下具體設(shè)計(jì)要求：

a）所有EWIS 部件必須有措施保證，在通風(fēng)、加溫、增壓或其它系統(tǒng)和設(shè)備出現(xiàn)有合理可能的故障或功能失常后，仍能滿(mǎn)足機(jī)組和旅客艙的空氣不得含有達(dá)到有害或危險(xiǎn)濃度的氣體或蒸氣。為此，采用下列規(guī)定：1）一氧化碳在空氣中濃度超過(guò)1/20，000 即認(rèn)為是危險(xiǎn)的；2）必須表明飛行期間通常有旅客或者機(jī)組乘坐的艙的二氧化碳濃度不得超過(guò)0.5%體積含量（海平面當(dāng)量）；

b）位于指定火區(qū)和應(yīng)急程序使用的EWIS 部件必須是耐火的；

c）安裝于飛機(jī)任何區(qū)域的電氣導(dǎo)線和電纜的絕緣，以及對(duì)導(dǎo)線和電纜提供額外保護(hù)的材料，在進(jìn)行60 度試驗(yàn)時(shí)，必須是自熄的。平均燒焦長(zhǎng)度不得超過(guò)76 mm，移開(kāi)火源后的平均燃燒時(shí)間不得超過(guò)30秒。試樣的滴落物在跌落后繼續(xù)燃燒的時(shí)間平均不得超過(guò)3秒。60度試驗(yàn)要求如下所示：導(dǎo)線（每種品種和規(guī)格）必須至少試驗(yàn)3個(gè)試樣。電線或電纜（包括絕緣層）的試樣必須以與水平面成60 度角的方式被安裝在規(guī)定的試驗(yàn)箱內(nèi)，試驗(yàn)時(shí)箱門(mén)打開(kāi)；或放在高約610mm、長(zhǎng)寬各約305mm的柜內(nèi)，其頂部和一個(gè)垂直面是打開(kāi)的，使得有足夠的空氣流入以求燃燒完全，但是不能有抽風(fēng)現(xiàn)象。試樣必須與柜的正面平行，相隔約152mm。試樣下端必須剛性地夾緊。上端繞過(guò)一滑輪或圓棒，并連接適當(dāng)?shù)闹匚?，使試樣在整個(gè)易燃性試驗(yàn)過(guò)程中保持張緊。試樣從下端夾子到上端滑輪或棒的距離必須是610mm，而且在距下端203mm處必須做上標(biāo)記，表明施加火焰的中心點(diǎn)。本生燈或特利爾燈的火焰必須施加在試驗(yàn)標(biāo)記處30秒。燈必須裝在試樣標(biāo)記的下方，與試樣正交，與通過(guò)試樣的垂直平面成30度角。燈口的名義內(nèi)徑必須為9.5mm，火焰高度調(diào)至76.2mm，其內(nèi)錐約為火焰高度的1/3。用經(jīng)校準(zhǔn)的熱電偶高溫計(jì)測(cè)得的火焰最熱部分的溫度不得低于954℃。燈的放置必須使火焰的最熱部分施加到導(dǎo)線的試驗(yàn)標(biāo)記上。必須記錄焰燃時(shí)間、燒焦長(zhǎng)度和滴落物（如果有）的焰燃時(shí)間。燒焦長(zhǎng)度測(cè)量必須精確到2.5mm。導(dǎo)線試樣的斷裂不認(rèn)為是失敗。

1.2CCAR 25.1723可燃液體防火（EWIS）

參考CCAR 25.1723相關(guān)的咨詢(xún)通告和行業(yè)規(guī)范，該條款主要可以分解為以下具體設(shè)計(jì)要求：

由于流體系統(tǒng)滲漏可能引起可燃液體或蒸氣溢出，位于這些區(qū)域的EWIS 部件必須被視為潛在的點(diǎn)火源，并且必須滿(mǎn)足以下要求：

a）凡可燃液體或蒸氣可能因液體系統(tǒng)滲漏而逸出的區(qū)域，必須有措施盡量減少液體和蒸氣點(diǎn)燃的概率以及萬(wàn)一點(diǎn)燃后的危險(xiǎn)后果；

b）必須用分析或試驗(yàn)方法表明符合a）的要求，同時(shí)必須考慮下列因素：

1） 液體滲漏的可能漏源和途徑，以及探測(cè)滲漏的方法；

2） 液體的可燃特性，包括任何可燃材料或吸液材料的影響；

3） 可能的引燃火源，包括電氣故障，設(shè)備過(guò)熱和防護(hù)裝置失效；

4） 可用于抑制燃燒或滅火的手段，例如截止液體流動(dòng)，關(guān)斷設(shè)備，防火的包容物或使用滅火劑；

5） 對(duì)于飛行安全是關(guān)鍵性的各種飛機(jī)部件的耐火耐熱能力；

c）如果要求飛行機(jī)組采取行動(dòng)來(lái)預(yù)防或處置液體著火（例如關(guān)斷設(shè)備或起動(dòng)滅火瓶），則必須備有迅速動(dòng)作的向機(jī)組報(bào)警的裝置；

d）凡可燃液體或蒸氣有可能因液體系統(tǒng)滲漏而逸出的區(qū)域，必須確定其部位和范圍。

1.3CCAR 25.1727可燃液體切斷措施（EWIS）

參考CCAR 25.1727相關(guān)的咨詢(xún)通告和行業(yè)規(guī)范，該條款主要可以分解為以下具體設(shè)計(jì)要求：

與每個(gè)可燃液體切斷措施和控制相關(guān)的EWIS 必須是防火的，或必須安置和防護(hù)得使火區(qū)內(nèi)的任何著火不會(huì)影響可燃液體切斷工作。

2 EWIS防火符合性設(shè)計(jì)

EWIS防火符合性設(shè)計(jì)主要基于上述適航條款分解結(jié)果，并基于相關(guān)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，在設(shè)計(jì)過(guò)程中考慮并貫徹相應(yīng)要求，從而使EWIS設(shè)計(jì)滿(mǎn)足防火要求。具體如下：

a）EWIS部件的材料應(yīng)進(jìn)行合格鑒定，滿(mǎn)足在通風(fēng)、加溫、增壓或其它系統(tǒng)和設(shè)備出現(xiàn)有合理可能的故障或功能失常，從而導(dǎo)致環(huán)境溫度升高或氣壓變化的情況下，仍能滿(mǎn)足機(jī)組和旅客艙的空氣不得含有達(dá)到有害或危險(xiǎn)濃度的氣體或蒸氣；

b）要求位于指定火區(qū)和應(yīng)急程序使用的EWIS 部件必須是耐火的。除對(duì)火區(qū)內(nèi)供應(yīng)急程序使用的電氣部件的耐火要求外，EWIS防火設(shè)計(jì)也要求安裝在防火墻上的電氣部件（如連接器、穿墻密封件等），在防火墻表面被火焰加熱到1100℃的15分鐘內(nèi)，仍能防止火焰穿透；

c）EWIS導(dǎo)線和電纜的絕緣層及其他保護(hù)材料應(yīng)進(jìn)行合格鑒定，在進(jìn)行60 度試驗(yàn)時(shí)，必須是自熄的。平均燒焦長(zhǎng)度不得超過(guò)76mm，移開(kāi)火源后的平均燃燒時(shí)間不得超過(guò)30秒。試樣的滴落物在跌落后繼續(xù)燃燒的時(shí)間平均不得超過(guò)3秒。60度試驗(yàn)要求詳見(jiàn)本文1.1節(jié)中c）條；

d）所有EWIS器件的安裝與可燃液體設(shè)備和管路均應(yīng)有足夠安全的隔離距離，從而減少液體和蒸氣被EWIS元器件點(diǎn)燃的概率；

e）對(duì)于各種飛行狀態(tài)中下防止點(diǎn)燃可燃蒸氣的要求，需要分析最?lèi)毫忧闆r下的迫降狀態(tài)。在該狀態(tài)下，EWIS元器件不應(yīng)帶電，從而減少產(chǎn)生點(diǎn)火源的可能；

f）與每個(gè)可燃液體切斷措施和控制相關(guān)的EWIS 組件必須是防火的，或必須安置和防護(hù)得使火區(qū)內(nèi)的任何著火不會(huì)影響可燃液體切斷工作。

3 總結(jié)

本文首先對(duì)EWIS防火設(shè)計(jì)相關(guān)的適航條款進(jìn)行了解析，得到了細(xì)化后的EWIS防火相關(guān)的適航符合性設(shè)計(jì)要求。隨后，基于分解后的適航要求，并結(jié)合相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，得出了在民用飛機(jī)EWIS設(shè)計(jì)中應(yīng)該考慮并貫徹的EWIS防火設(shè)計(jì)要求，包括EWIS部件的防火合格鑒定、耐火部件的選用、與可燃液體和氣體的隔離等，供民用飛機(jī)EWIS設(shè)計(jì)參考。

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