民用飛機火災風險評估方法研究

王曉偉

【摘 要】國際民航史上火災事故頻發。民用飛機載油量大、載客量多，且人員疏散困難，一旦發生火災，往往會造成機毀人亡的后果。為了降低飛機著火的風險，需對其進行火災風險評估，從而進行針對性防護。目前飛機火災風險分析方法均為定性分析。本文緊密結合飛機各區域環境，提出了一種定量分析的火災風險分析方法。

【關鍵詞】民用飛機；火災；風險評估

中圖分類號： V328 文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2018）25-0252-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.25.115

【Abstract】In the history of international civil aviation， fire accidents frequently occur.Civil aircraft carries a lot of fuel and passengers，and it is difficult for people to evacuate. Once fire occurs，it will often cause the consequences of aircraft destruction and death. In order to reduce the fire risk of aircraft，it is necessary to develop the fire risk assessment，so as to carry out targeted protection.At present，aircraft fire risk analysis methods are all qualitative analysis methods.In this paper，a quantitative analysis method for fire risk analysis is proposed.

【Key words】Civil aircraft；Fire；Risk assessment

0 引言

近年來，民用飛機火災事故頻發。據統計，僅2016年，國際民航史上就發生了近20起火災事故。由于民用飛機載油量大，載客量多，且人員疏散困難，一旦其發生火災，往往會造成機毀人亡的后果。因此，飛機防火安全已成為適航當局、飛機制造商和運營商最為關注的安全問題。由于飛機火災具有特殊性，目前行業內一般的火災風險分析方法是：僅考慮火災發生區域內是否采取了降低著火風險的設計措施，以及這些措施是否能夠將火災發生的可能性降低到可接受的水平。該定性分析方法無法根據機上各區域的特點進行火災風險評估，容易造成部分區域防火設計冗余、其他區域防火設計不足的情況。zaori

本文基于通用的火災風險評估方法，緊密結合民用飛機各區域特點，發展了一種定量分析飛機火災風險的方法，從而對飛機各區域防火設計進行指導。

1 飛機火災風險分析方法

1.1 通用火災風險分析方法

火災是指時間和空間上失去控制的燃燒所造成的災害。火災是由易燃材料、空氣和點火源三要素共同作用產生的。火災風險的基本表達式：

Rf=∑iPi·Ci

式中，Pi表示單個火災事件發生的概率；Ci表示該事件產生的預期后果。通用火災風險分析方法如圖1所示。

1.2 飛機火災危險源識別

民用飛機上的各個區域中空氣通常都是存在的。

民用飛機防火設計考慮的易燃物通常指飛機上的易燃液體。需要考慮的易燃液體通常包括：燃油、潤滑油和酯類液體、液壓油、酒精和水的混合物等。

飛機上點火源分為名義點火源（與故障狀態無關的點火源）和潛在點火源（與故障狀態有關的點火源），主要包括以下四種：

（1）熱表面：設備在正常工作狀態或故障狀態下的高溫表面，如發動機尾噴管/機匣/排氣管表面、高溫引氣管表面和電氣故障設備高溫表面等；

（2）熱流體：由于管路破裂或設備損壞導致釋放出的高溫流體，如高溫引氣管路閥門、接頭故障釋放出的高溫引氣；

（3）火花/電弧：由于電氣故障、靜電釋放和摩擦等引起的火花/電弧；

（4）明火：設備在正常工作狀態或故障狀態下產生的火焰，如發動機尾噴管點火、故障下的電氣設備/電纜著火和發動機/APU喘振產生的明火等。

1.3 飛機火災發生概率分析

民用飛機按結構和功能可分為多個物理區域，如駕駛艙、客艙、貨艙、發動機艙、吊掛、電子設備艙、起落架艙、機翼、尾翼等。飛機各區域之間相對獨立，各區域結構、系統設備、線纜、易燃液體管路等的設計形式和布置位置也各不相同。因此，飛機火災風險進行分析應分區域進行。

將飛機某區域中各部件發生故障形成易燃液體泄漏源和點火源的概率記為P，那么，對于名義點火源以及正常情況下存在易燃液體的情況，P=1；對于不會出現易燃液體的情況，P=0。將某區域中易燃液體（FL，Flammable Fluid）的種類記為i，每種的數量記為mi；點火源（IGS，Ignition Source）的種類記為j，每種的數量記為nj。在計算火災發生概率時，易燃液體可以按照閃點溫度高低進行分級，取權重系數wi；點火源可以按照種類和溫度高低進行分級，取權重系數wj；易燃液體泄漏源FLmi與點火源IGSnj之間的距離大小及物理隔離情況作為分級標準，取權重系數w。所以，飛機某區域k發生火災的概率可寫為：

1.4 飛機火災風險后果分析

由于民用飛機不同物理區域的結構和功能不同，各區域發生火災后所造成的危害也不盡相同。例如，貨艙著火時，短時并不會影響飛機飛行，可就近迫降；但若發動機艙著火，飛機推力喪失，動輒機毀人亡。因此，根據飛機某區域k發生火災后對飛機結構產生的危害、造成的功能損失等，將飛機火災風險后果（C，Consequence）進行分級，該區域的火災風險后果可記為Ck。

1.5 飛機火災風險分析

通過對民用飛機各區域的火災發生概率和火災風險后果分析，可以得到飛機各區域的火災風險：

Rk=Pk·Ck

飛機各區域的火災風險容忍度（RT，Risk Tolerance）可記為RTk。如果Rk>RTk，則表明飛機該區域的火災風險過高，需采用防護方法降低該區域的著火概率。飛機通用的火災防護方法有：

（1）通風和排液，如增開通風口、排液孔等；

（2）泄漏源與點火源的分離；

（3）泄漏源與點火源的隔離，如結構隔板等；

（4）設備鑒定，如防爆鑒定、防火鑒定等；

（5）冷卻，如設備專屬通風等；

（6）狀態監控、探測和調節，如過熱探測、煙霧探測等；

（7）一旦起火后的應急措施，如易燃液體切斷措施、滅火措施等。

每種防護方法均能降低一定的火災風險ΔRl（l=1～7）。各防火區域選取防護方法的時候，需要結合該區域的結構、功能及防護方法實現的難易程度，最終保證：

∑=ΔRl≥（Rk-RTk）

2 總結

火災風險作為民用飛機安全最大的威脅之一，備受適航當局和民眾的重視。本文結合通用火災風險分析方法和民用飛機的特點，發展了一種飛機分區火災風險分析方法。該方法對民用飛機防火設計及火災風險分析具有借鑒和指導的意義。后續將調研民用飛機歷年火災事故，查閱飛機防火設計資料，研究權重系數確定方法，爭取早日將民用飛機火災風險評估方法付諸實踐。

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