民用飛機(jī)貨艙滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法研究

摘 要 現(xiàn)代民用飛機(jī)“C”級(jí)貨艙均安裝有經(jīng)批準(zhǔn)的固定式滅火或抑制系統(tǒng)，可對(duì)前貨艙或后貨艙實(shí)施一次有效的滅火，防護(hù)乘客和機(jī)組人員的安全，確保飛機(jī)安全飛行及應(yīng)急著陸。文章簡(jiǎn)述了民用飛機(jī)“C”級(jí)貨艙滅火系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，為民用飛機(jī)貨艙滅火系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供一定的參考。

關(guān)鍵詞 民用飛機(jī)；“C”級(jí)貨艙；滅火系統(tǒng)；設(shè)計(jì)方法

中圖分類(lèi)號(hào)：V221 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-7597（2014）13-0035-02

貨艙滅火系統(tǒng)是防火系統(tǒng)的重要組成部分。現(xiàn)代民用飛機(jī)貨艙均為“C”級(jí)貨艙，貨艙容積較大，可以攜帶各種物品，其中包含大量的易燃物，例如，乘客的行李、貨物及危險(xiǎn)材料等，使貨艙面臨嚴(yán)重的失火問(wèn)題，飛行中貨艙著火將嚴(yán)重威脅飛機(jī)的安全。現(xiàn)代民用飛機(jī)“C”級(jí)貨艙均安裝有經(jīng)批準(zhǔn)的固定式滅火或抑制系統(tǒng)，可對(duì)前貨艙或后貨艙實(shí)施一次有效的滅火，防護(hù)乘客和機(jī)組人員的安全，確保飛機(jī)安全飛行及應(yīng)急著陸。

民用飛機(jī)貨艙滅火系統(tǒng)普遍采用哈龍1301作為滅火劑。適航要求貨艙在空艙構(gòu)型下，當(dāng)貨艙內(nèi)出現(xiàn)火情時(shí)，切斷貨艙通風(fēng)，滅火劑噴射后整個(gè)貨艙內(nèi)滅火劑應(yīng)迅速達(dá)到至少5%的體積濃度來(lái)熄滅貨艙內(nèi)的火焰，并持續(xù)保持最小3%體積濃度來(lái)抑制貨艙內(nèi)的火焰直至飛機(jī)安全著陸。

本文簡(jiǎn)述了民用飛機(jī)“C”級(jí)貨艙滅火系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，為民用飛機(jī)貨艙滅火系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供一定的參考。

1 典型貨艙滅火系統(tǒng)

1）貨艙滅火系統(tǒng)的組成。民用飛機(jī)共有兩個(gè)貨艙，分別為前貨艙和后貨艙（含散貨艙）。前貨艙和后貨艙共用一套貨艙滅火系統(tǒng)，貨艙滅火系統(tǒng)可對(duì)前貨艙或后貨艙實(shí)施一次有效滅火操作。典型貨艙滅火系統(tǒng)由防火控制器，防火控制板，兩個(gè)帶有獨(dú)立釋放裝置的滅火瓶（一個(gè)高速釋放滅火瓶和一個(gè)低速釋放滅火瓶），連接閥，滅火管路和滅火噴嘴組成。貨艙滅火系統(tǒng)示意圖如圖1所示。貨艙滅火系統(tǒng)采用哈龍1301滅火劑。

圖1 典型飛機(jī)貨艙滅火系統(tǒng)示意圖

2）貨艙滅火系統(tǒng)的基本原理。“C”級(jí)貨艙，當(dāng)前貨艙或后貨艙發(fā)生煙霧告警時(shí)，前/后貨艙滅火系統(tǒng)預(yù)位按鈕點(diǎn)亮。按下相應(yīng)貨艙的滅火系統(tǒng)預(yù)位按鈕，相應(yīng)貨艙的通風(fēng)和加熱關(guān)閉，再循環(huán)風(fēng)扇關(guān)閉，警鈴?fù)ｍ懀M(jìn)入滅火系統(tǒng)預(yù)位狀態(tài)。按下滅火瓶釋放按鈕，電流通到滅火瓶爆炸帽使其產(chǎn)生微型爆炸，膜片破裂，氮?dú)庠鰤簤毫κ箿缁饎┽尫诺较鄳?yīng)的貨艙進(jìn)行滅火。貨艙滅火系統(tǒng)基本原理圖如圖2所示。

圖2 貨艙滅火系統(tǒng)基本原理圖

2 貨艙滅火瓶選取

貨艙滅火瓶包含一個(gè)高速釋放滅火瓶和一個(gè)低速釋放滅火瓶，滅火瓶體積的選取應(yīng)依據(jù)所需要充填滅火劑的劑量而定。

1）高速釋放滅火瓶滅火劑劑量計(jì)算方法。對(duì)于使用哈龍1301滅火劑的貨艙高速滅火瓶，根據(jù)NFPA 12A標(biāo)準(zhǔn)，計(jì)算貨艙高速釋放滅火瓶需要充填的滅火劑劑量。計(jì)算公式如下：

（1）

式中，W為貨艙高速滅火瓶所需要填充哈龍1301的滅火劑劑量，lbs；V為貨艙容積，ft3；S為哈龍1301的標(biāo)準(zhǔn)比容，ft3/lb；C為要求的滅火劑濃度。

2）低速釋放滅火瓶滅火劑劑量計(jì)算方法。貨艙低速釋放滅火瓶通過(guò)持續(xù)釋放滅火劑，來(lái)補(bǔ)充由于貨艙空氣泄漏所損耗的滅火劑劑量，以維持起火貨艙中的滅火劑濃度，防止火災(zāi)復(fù)燃直至飛機(jī)降落。

假設(shè)貨艙需要維持的滅火劑濃度為C，貨艙泄漏率為E，哈龍1301滅火劑比容為S，R為需要釋放的最小速率，則穩(wěn)定抑制情況下滅火劑與空氣量之比為：

（2）

根據(jù)上式，單位時(shí)間內(nèi)泄漏的滅火劑劑量（滅火劑泄漏速率）為：

（3）

為了維持滅火劑濃度，滅火瓶釋放滅火劑的速率應(yīng)與滅火劑的泄漏速率相等，因此可得：

（4）

根據(jù)以上推導(dǎo)，考慮各變量單位，可采用下述公式計(jì)算貨艙低速釋放滅火瓶的最小釋放速率為：

（5）

因此，貨艙低速滅火瓶所需要填充哈龍1301的滅火劑劑

量為：

（6）

式中，W為貨艙低速滅火瓶所需要填充哈龍1301 的滅火劑劑量，lbs；R為哈龍 1301的最小噴射速率，lb/min；E為貨艙泄漏速率，ft3/h；S為哈龍1301的標(biāo)準(zhǔn)比容，ft3/lb；C為要求維持的滅火劑濃度；t為貨艙滅火效果持續(xù)時(shí)間，min。

3）貨艙高低速滅火瓶體積。貨艙高低速釋放滅火瓶根據(jù)以上計(jì)算方法計(jì)算得出的滅火劑劑量選取相對(duì)應(yīng)的滅火瓶大小。

3 貨艙滅火噴嘴及管路設(shè)計(jì)

1）貨艙噴嘴設(shè)計(jì)。貨艙噴嘴釋放口的尺寸應(yīng)按照噴嘴的安裝位置、數(shù)量、貨艙的幾何形狀、尺寸以及分配系統(tǒng)的流量平衡來(lái)選取。貨艙噴嘴的設(shè)計(jì)原則如下：①貨艙噴嘴的安裝位置需要考慮噴出的滅火劑可以均勻的覆蓋整個(gè)貨艙；②在任何方向上貨艙噴嘴之間的最大距離不應(yīng)超過(guò)設(shè)計(jì)要求；③貨艙噴嘴到貨艙側(cè)壁板的最小距離不應(yīng)小于設(shè)計(jì)要求；④如果噴嘴釋放口在煙霧探測(cè)器的安裝方向上，則噴嘴到煙霧探測(cè)器的最小距離不應(yīng)小于設(shè)計(jì)要求；⑤為了防止貨艙噴嘴被撞到或堵上，噴嘴應(yīng)略微凹進(jìn)貨艙天花板頂部之上。

典型貨艙滅火噴嘴設(shè)計(jì)形式如圖3所示。

圖3 貨艙滅火噴嘴示意圖

2）貨艙滅火管設(shè)計(jì)。

貨艙滅火管設(shè)計(jì)指導(dǎo)原則：①貨艙所有滅火管的彎曲半徑應(yīng)至少是滅火管直徑的3倍；②貨艙滅火管不暴露在火區(qū)，通常選取鋁管。

滅火管壁厚選取：根據(jù)鋁管設(shè)計(jì)規(guī)范，參照管路設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)貨艙滅火導(dǎo)管壁厚進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算公式如下：

（7）

式中：—導(dǎo)管壁厚，in；—C*p，其中p=工作壓力（psi），C為安全因子；—導(dǎo)管外徑，in；—計(jì)算系數(shù)，；—拉伸屈服極限最小值，psi；—拉伸強(qiáng)度極限最小值，psi。

4 結(jié)論

本文根據(jù)貨艙滅火系統(tǒng)的適航要求，從貨艙滅火瓶的選取、滅火劑劑量的計(jì)算、滅火噴嘴和滅火管的設(shè)計(jì)方法等方面闡述了民用飛機(jī)“C”級(jí)貨艙滅火系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，為民用飛機(jī)貨艙滅火系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供一定的參考。

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作者簡(jiǎn)介

胡博（1983-），女，漢族，山西太原人，工程師，碩士，研究方向：防火系統(tǒng)。endprint