運輸類飛機艙內材料防火適航要求及符合性驗證試驗方法

鄺麗麗 /

(上海飛機設計研究院，上海201210)

0 引言

客艙安全與飛機乘員的人身安全息息相關。客艙安全包括飛行安全和墜撞后生存，其首要重點是保障飛機乘員的安全和生存。針對客艙安全研究活動的主要目的之一就是排除火災隱患。

據由FAA牽頭、世界民航領域廣泛參與的客艙安全研究技術組CRSTG的統計，有40%的乘客在飛機墜撞事故中幸存，卻在隨后發生的火災中死亡。EASA的客艙安全研究也表明，飛機墜撞后會起火，產生煙霧和毒氣，這種情況下導致乘員受傷和死亡的原因為煙霧、毒氣的吸入及火焰燒傷。在飛機艙內，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致飛機火災的原因之一。

要求飛機艙內材料防火，可以確保在墜撞時飛機座艙內部形成“可存活的墜撞環境”，為機上乘員逃離飛機爭取盡可能長的時間。因此，在運輸類飛機型號研制中，理解適航當局提出的防火要求，并找到對應的符合性驗證方法，對于保障型號的客艙安全至關重要。然而，中國民用航空規章CCAR第25部《運輸類飛機適航標準》R4中，對艙內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提供的用于驗證材料防火符合性的試驗方法也并不全面。

本文梳理了CCAR第25部《運輸類飛機適航標準》R4中對艙內材料提出防火要求的適航條款，同時通過研究FAA頒布的咨詢通告和手冊，提取出用于驗證艙內材料防火要求符合性的試驗室燃燒試驗方法。最后將運輸類飛機艙內非金屬材料按照應用對象進行分類，給出了相應的適航條款要求和符合性驗證方法。

1 運輸類飛機艙內材料防火要求適航條款

中國民用航空規章CCAR第25部《運輸類飛機適航標準》R4中對艙內材料提出防火要求的適航條款[1]。

CCAR25.853條對座艙內部設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)款對貨艙和行李艙內部設施的材料提出了阻燃和抗火焰燒穿的要求。

CCAR25.856條對隔熱/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)款對電氣線路互聯系統EWIS的電氣導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材料垂直燃燒試驗、水平燃燒試驗、45°燃燒試驗和60°燃燒試驗在內的阻燃試驗準則和程序；第Ⅱ部分提供了座椅墊的阻燃試驗準則、程序；第Ⅲ部分提供了貨艙襯墊的抗火焰燒穿試驗方法；第Ⅳ部分提供了客艙材料的熱釋放速率試驗方法；第Ⅴ部分提供了客艙材料的煙密度試驗接受準則；第Ⅵ部分提供了隔熱/隔音材料的防火焰蔓延試驗方法；第Ⅶ部分提供了隔熱/隔音材料的抗火焰燒穿試驗方法。

由于中國民用航空規章CCAR第25部R4中,關于艙內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卻沒有提供相應的符合性驗證方法。因此，需要通過研究FAA的相關適航文件，找到所需的符合性驗證方法。

FAA修正案25-83明確了耐火要求的符合性驗證方法。FAA咨詢通告AC25-17A 《運輸類飛機客艙內部適墜性手冊》中的APPENDIX 8提供了驗證火焰包容性的試驗方法。FAA修正案25-66中的APPENDIX F提供了驗證煙密度的試驗方法信息。另外，FAA技術報告DOT/FAA/AR-00/12 《飛機材料燃燒試驗手冊》中的6.0章提供了可接受的、驗證客艙中材料煙密度的試驗方法。

2 運輸類飛機艙內材料防火要求概述

運輸類飛機艙內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。

從適航符合性驗證的角度來說，除了材料用量特別少而且對火勢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、廚房結構、大櫥柜、座艙儲藏箱)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的燃燒性能要求。

貨艙天花板和側壁板燃燒后，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 運輸類飛機艙內主要非金屬材料及其防火適航條款和符合性驗證試驗

運輸類飛機艙內，由非金屬材料構成的部件主要包括：天花板、側壁板、地板、行李箱、旅客服務面板、廚房、盥洗室、衣帽間、儲藏室、座椅、襯墊、窗戶、門簾、地毯、空調管、隔熱/隔音層和電線/電纜絕緣層等。無論是何種機型，這些部件所使用的非金屬材料基本上都是一樣的。

3.1 客艙內部非金屬材料壁板

典型的客艙內部非金屬材料壁板如圖1所示。

注：①盥洗室/衣帽間/儲藏室壁板(帶掛毯裝飾的壁板)；②盥洗室/衣帽間/儲藏室下部壁板(帶護墻板裝飾的壁板)；③天花板/行李箱/盥洗室/衣帽間/儲藏室過道側壁板(帶塑料層壓板裝飾的壁板)；④側壁板(熱塑成形塑料或成形層壓板)；⑤側壁板(帶塑料層壓板裝飾的成形鋁)；⑥側壁板(帶護墻板裝飾的復合材料層壓板)；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，根據其使用區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。其符合性驗證試驗方法為附錄F第Ⅰ部分提供的60 s垂直燃燒試驗準則和程序。

另外，在客座量為20人及以上的飛機客艙內部(在應急著陸情況下通常關閉著的艙室內部除外)，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證試驗方法為附錄F第Ⅳ部分提供的熱釋放速率試驗方法。煙密度要求的符合性驗證試驗方法為FAA技術報告DOT/FAA/AR-00/12《飛機材料燃燒試驗手冊》6.0章提供的煙密度試驗方法，或者美國試驗和材料協會的標準試驗方法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證試驗方法為附錄F第Ⅰ部分提供的30 s,45°燃燒試驗準則和程序[5-6]。火焰包容要求的符合性驗證試驗方法為FAA咨詢通告AC25-17A《運輸類飛機客艙內部適墜性手冊》中 APPENDIX 8提供的驗證火焰包容性的試驗方法。

3.3 煙灰盒

廁所門附近，以及允許吸煙的機組艙、客艙內的煙灰盒，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證試驗方法為附錄F第Ⅰ部分提供的30 s,45°燃燒試驗準則和程序[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構框架幾個基本部分組成，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。其符合性驗證試驗方法為附錄F第Ⅰ部分提供的12 s垂直燃燒試驗準則和程序。

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

3.5 襯墊

在客艙和貨艙中安裝的具備一定強度和柔韌度的襯墊，既能提供具有一定美觀度的輪廓形狀，還能保護其后的組件。這些襯墊一般由增強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。其符合性驗證試驗方法為附錄F第Ⅰ部分提供的12 s垂直燃燒試驗準則和程序。

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

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

3.6 窗戶

目前所有的飛機窗戶都是由澆鑄成型的聚甲基丙烯酸甲酯(有機玻璃)經拉伸制成的。拉伸的丙烯酸材料具有飛機窗戶所需的透光度、強度要求，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。其符合性驗證試驗方法為附錄F第Ⅰ部分提供的15 s水平燃燒試驗準則和程序。

3.7 門簾

用于封閉或者分隔不同艙室的門簾通常用進行過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。其符合性驗證試驗方法為附錄F第Ⅰ部分提供的12 s垂直燃燒試驗準則和程序。

3.8 地毯

客艙過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紗制成。為了阻燃，毛面紗須經阻燃劑處理過，尼龍地毯背面必須涂強阻燃劑。容易被液體弄濕的區域(如廚房和盥洗室)的塑料地板覆蓋物一般由帶有增強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。其符合性驗證試驗方法為附錄F第Ⅰ部分提供的12 s垂直燃燒試驗準則和程序。

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級貨艙/行李艙地板必須符合CCAR25.855(d)款的阻燃要求。符合性驗證試驗方法為附錄F第Ⅰ部分提供的12 s垂直燃燒試驗準則和程序，和30 s,45°燃燒試驗準則和程序。

3.10 空調管

在客艙和貨艙中的空調管一般由增強纖維樹脂、熱塑料或者硬制泡沫塑料制成。

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

3.11 隔熱/隔音層

整個飛機增壓區內部完全用隔熱/隔音層覆蓋，這些是一架飛機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 700℉ 的區域，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 2 000℉ 的區域，使用的隔熱/隔音層由陶瓷纖維棉絮組成。在空調管等位置，隔熱/隔音層由無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。客座量為20人及以上的飛機，其安裝在機身下半部分的隔熱/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證試驗方法為附錄F第Ⅵ部分提供的防火焰蔓延試驗方法，抗火焰燒穿要求的符合性驗證試驗方法為附錄F第Ⅶ部分提供的抗火焰燒穿試驗方法。

3.12 電線/電纜絕緣層

飛機上的電線和電纜絕緣層構成了大量的非金屬材料。在耐壓殼內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，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域，則使用石棉或專用纖維填充的聚四氟乙烯。為了承受火區的高溫要求，大量的鍍鎳銅電線被用來保證電氣設備的連續操作。[2]

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

4 結論

本文研究和分析了中國民用航空規章CCAR第25部《運輸類飛機適航標準》R4中適航條款CCAR25.853、CCAR25.855、CCAR25.856和CCAR25.1713提出的艙內材料防火要求，以及附錄F提供的符合性驗證試驗方法。同時還研究了FAA頒布的、與此相關的修正案、咨詢通告和技術報告提供的符合性驗證試驗方法。

總結了運輸類飛機艙內各類非金屬材料的防火要求，并將材料按照不同的應用對象進行分類。梳理出適航條款對于這些對象的具體防火要求， 提供具體的符合性驗證試驗方法。

參考文獻：

[1] 中國民用航空局. CCAR-25-R4 中國民用航空規章第25部[S]. 北京: 中國民用航空局，2011.

[2] HORNER April. Aircraft Materials Fire Test Handbook: DOT/FAA/AR-00/12 [R]. US: Federal Aviation Administration, 2000.

[3] Federal Aviation Administration. Flammability Testing of Interior Materials: PS-ANM-25.853-01-R2 [S]. US: Federal Aviation Administration, 2000.

[4] Federal Aviation Administration. Improved Flammability Standards for Materials Used in the Interiors of Transport Category Airplane Cabins: Amendment 25-66 [S]. US, 1988.

[5] Federal Aviation Administration. Transport Airplane Cabin Interiors Crashworthiness Handbook: AC25-17A [S]. US, 2009.

[6] Federal Aviation Administration. Improved Flammability Standards for Materials Used in the Interiors of Transport Category Airplane Cabins: Amendment 25-83 [S]. US, 1995.