民用飛機貨艙滅火劑濃度測量試驗方法研究

顧俊鳴

【摘 要】本文介紹了適用于使用Halon1301滅火劑的民用飛機C級貨艙的滅火劑濃度測量試驗的要求和方法，并對測試設備及其安裝進行深入研究，對民用飛機研制的相關工作具有指導意義。

【關鍵詞】貨艙；滅火劑濃度；試驗方法

中圖分類號： V244.12 文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2017）32-0088-002

【Abstract】This paper introduces the requirements and methods of fire extinguishing agent concentration measurement test for Class C cargoes of civil aircraft using Halon 1301 fire extinguishing agent，and makes an in-depth study of the test equipment and its installation，which is instructive for the development of civil aircraft.

【Key words】Cargo hold；Extinguishing agent concentration；Test method

0 引言

在民用飛機運營過程中，貨艙中會存放大量的旅客行李與貨物，一旦發生火災事故，不僅貨物受損，還會危及飛行安全，甚至直接導致機毀人亡。貨艙著火不同于飛機其他部位（發動機艙和APU艙）由可燃液體引起的火災，受到貨物堆積及材料性質的影響，即使在明火被撲滅之后，依然存在很大的復燃風險，必須為貨艙提供有效的持續抑制手段直至飛機安全降落。因此，需要通過飛行試驗來驗證貨艙滅火系統的設計與貨艙可能發生的任何火情相適應。本文通過研究相關適航文件和國外民用飛機研制的經驗，并結合國內某民用客機經驗，提出了一種適用于使用Halon 1301滅火劑的民用飛機C級貨艙的滅火劑濃度測量試驗的方法。

1 試驗目的

貨艙滅火劑濃度測量試驗是為了驗證貨艙內滅火劑濃度及抑制時間是否滿足中國民用航空規章第25部《運輸類飛機適航標準》的相關條款要求，涉及的條款有§25.851（b）（2）、§25.855 （h）（2）、§25.855（h）（3）、§25.855（i）、§25.857（c）（2）、§25.857（c）（3）和§25.857 （c）（4）。

2 試驗設備及安裝

試驗設備分為計時設備、滅火劑濃度測試設備和機載數據采集系統。

計時設備通常采用秒表，精度滿足測量要求，量程可覆蓋整個試驗時間即可。

滅火劑濃度測試設備基于壓差檢測原理，通常包括滅火劑采樣管、真空泵、放大器、分析儀、數據記錄儀、壓力采樣管、熱電偶、回流管和電源轉換器，圖1為滅火劑濃度測試設備的原理圖。滅火劑濃度測試設備中的真空泵、放大器、分析儀和數據記錄儀安裝在客艙地板上，安裝位置根據飛機具體情況進行確定，原則上保證采樣管的管路盡可能短。滅火劑采樣管、壓力采樣管、熱電偶和回流管則通過客艙地板開孔和貨艙內飾板開孔進入貨艙，并在安裝完成后對開孔進行密封。滅火劑采樣管通常采用直徑6.4mm的尼龍管，所有滅火劑采樣管長度應該完全相同。壓力采樣管和熱電偶是用于獲取參考基準，一端連接在分析儀上，另一端固定在被試貨艙中即可。回流管一般采用直徑25.4mm的尼龍管，一端連接在分析儀上，另一端固定在所試驗貨艙中即可，用于將從被試貨艙抽入分析儀的滅火劑返回被試貨艙，以確保貨艙滅火劑不因測量而造成損失。

機載數據采集系統主要包括機載測試采集系統、機載實時處理系統、記錄設備以及相應的各系統測試傳感器，用于對飛機參數的采集。

3 采樣點安裝布置

根據AC25.851，采樣點布置原則如下：

a）在不同的水平面和垂直面布置足夠的采樣點，用于測量整個貨艙的滅火劑的濃度分布；

b）采樣點的布置應盡量接近實際有可能泄漏的區域或通風區域；

c）需有采樣點布置在靠近貨艙天花板，至少在制造商規定的貨物或行李可以擺放的最高位置；

d）采樣點的布置需足夠表明整個貨艙有足夠的滅火劑濃度可以有效的控制貨艙著火。

e）為了驗證是否有危險量的滅火劑進入載人艙，客艙中至少布置一個采樣點。

貨艙中需按照采樣點布置原則安裝支架固定采樣點，每個采樣支架上一般可布置4個采樣點?，F有滅火劑濃度測試設備一次只能對12個采樣管進行采樣分析，故一般在貨艙布置11個采樣點，客艙布置1個采樣點。

4 試驗方法

貨艙滅火劑濃度測試試驗在貨艙不裝載狀態下，且在在最大座艙壓差條件下進行飛行試驗，試驗持續時間應大于飛機的ETOPS保護時間與標準進場時間之和。貨艙泄漏率是計算滅火劑量的重要參數，因此在進行貨艙滅火劑濃度測試試驗前需完成貨艙泄漏率測量試驗。

試驗時，飛機首先需在預期取得穩定滅火劑的各個飛行高度上分別穩定平飛一段時間，抽取空氣作為參考基準，當飛機達到巡航高度時，按貨艙滅火程序釋放滅火劑到指定貨艙，同時打開計時設備和滅火劑濃度測試設備記錄數據，后續飛行姿態按飛行手冊中貨艙滅火程序規定執行。當計時設備的時間到達規定的抑制時間時，關閉滅火劑濃度測試設備，試驗結束。試驗中需記錄貨艙滅火劑濃度隨時間變化曲線、飛行高度、飛行速度、大氣溫度和大氣壓力等參數。若試驗中貨艙內噴射的滅火劑泄漏到駕駛艙和客艙并達到一定的濃度時，應按照相關應急程序排放滅火劑。

5 試驗成功判據

CCAR25.851（b）（2）要求每個所要求的固定式滅火系統的容量，必須與使用該系統的隔離艙內很可能發生的任何火情相適應，并要考慮艙內容積及通風率。根據美國聯邦航空局（FAA）發布的咨詢通告AC25-22，對于使用Halon1301的貨艙滅火系統，貨艙滅火劑初始體積濃度不小于5%可以撲滅貨艙內的著火，后續貨艙內滅火劑體積濃度需保持在3%抑制貨艙內的火焰直至飛機安全著陸。

根據CCAR 25.855（i）條款要求，在試驗過程中，其他貨艙內的煙霧探測器不會因為試驗貨艙內滅火劑的釋放而誤告警。

CCAR 25.851（b）（1）（i）條款要求可能進入載人艙的滅火劑不致危害乘員，根據Halon 1301滅火劑的標準規范，超過7.5%的體積濃度Halon 1301滅火劑會對人體造成危害，考慮到飛機上的環境更加嚴酷，因此試驗中客艙內滅火劑體積濃度應小于5%。

6 總結

本文針對使用Halon 1301滅火劑的C級貨艙，提出了滅火劑濃度測量試驗方法，為民用飛機貨艙滅火系統的適航驗證提供一定的參考。

【參考文獻】

[1]AC25-22 Certification of Transport Airplane Mechanical Systems，2000.

[2]AC20-100 General Guidelines For Measuring Fire-Extinguishing Agent Concentrations in Powerplant Compartments，1977.

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