民用飞机货舱灭火剂浓度测量试验方法研究

顾俊鸣

【摘 要】本文介绍了适用于使用Halon1301灭火剂的民用飞机C级货舱的灭火剂浓度测量试验的要求和方法，并对测试设备及其安装进行深入研究，对民用飞机研制的相关工作具有指导意义。

【关键词】货舱；灭火剂浓度；试验方法

中图分类号： V244.12 文献标识码： A 文章编号： 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

在民用飛机运营过程中，货舱中会存放大量的旅客行李与货物，一旦发生火灾事故，不仅货物受损，还会危及飞行安全，甚至直接导致机毁人亡。货舱着火不同于飞机其他部位（发动机舱和APU舱）由可燃液体引起的火灾，受到货物堆积及材料性质的影响，即使在明火被扑灭之后，依然存在很大的复燃风险，必须为货舱提供有效的持续抑制手段直至飞机安全降落。因此，需要通过飞行试验来验证货舱灭火系统的设计与货舱可能发生的任何火情相适应。本文通过研究相关适航文件和国外民用飞机研制的经验，并结合国内某民用客机经验，提出了一种适用于使用Halon 1301灭火剂的民用飞机C级货舱的灭火剂浓度测量试验的方法。

1 试验目的

货舱灭火剂浓度测量试验是为了验证货舱内灭火剂浓度及抑制时间是否满足中国民用航空规章第25部《运输类飞机适航标准》的相关条款要求，涉及的条款有§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 试验设备及安装

试验设备分为计时设备、灭火剂浓度测试设备和机载数据采集系统。

计时设备通常采用秒表，精度满足测量要求，量程可覆盖整个试验时间即可。

灭火剂浓度测试设备基于压差检测原理，通常包括灭火剂采样管、真空泵、放大器、分析仪、数据记录仪、压力采样管、热电偶、回流管和电源转换器，图1为灭火剂浓度测试设备的原理图。灭火剂浓度测试设备中的真空泵、放大器、分析仪和数据记录仪安装在客舱地板上，安装位置根据飞机具体情况进行确定，原则上保证采样管的管路尽可能短。灭火剂采样管、压力采样管、热电偶和回流管则通过客舱地板开孔和货舱内饰板开孔进入货舱，并在安装完成后对开孔进行密封。灭火剂采样管通常采用直径6.4mm的尼龙管，所有灭火剂采样管长度应该完全相同。压力采样管和热电偶是用于获取参考基准，一端连接在分析仪上，另一端固定在被试货舱中即可。回流管一般采用直径25.4mm的尼龙管，一端连接在分析仪上，另一端固定在所试验货舱中即可，用于将从被试货舱抽入分析仪的灭火剂返回被试货舱，以确保货舱灭火剂不因测量而造成损失。

机载数据采集系统主要包括机载测试采集系统、机载实时处理系统、记录设备以及相应的各系统测试传感器，用于对飞机参数的采集。

3 采样点安装布置

根据AC25.851，采样点布置原则如下：

a）在不同的水平面和垂直面布置足够的采样点，用于测量整个货舱的灭火剂的浓度分布；

b）采样点的布置应尽量接近实际有可能泄漏的区域或通风区域；

c）需有采样点布置在靠近货舱天花板，至少在制造商规定的货物或行李可以摆放的最高位置；

d）采样点的布置需足够表明整个货舱有足够的灭火剂浓度可以有效的控制货舱着火。

e）为了验证是否有危险量的灭火剂进入载人舱，客舱中至少布置一个采样点。

货舱中需按照采样点布置原则安装支架固定采样点，每个采样支架上一般可布置4个采样点。现有灭火剂浓度测试设备一次只能对12个采样管进行采样分析，故一般在货舱布置11个采样点，客舱布置1个采样点。

4 试验方法

货舱灭火剂浓度测试试验在货舱不装载状态下，且在在最大座舱压差条件下进行飞行试验，试验持续时间应大于飞机的ETOPS保护时间与标准进场时间之和。货舱泄漏率是计算灭火剂量的重要参数，因此在进行货舱灭火剂浓度测试试验前需完成货舱泄漏率测量试验。

试验时，飞机首先需在预期取得稳定灭火剂的各个飞行高度上分别稳定平飞一段时间，抽取空气作为参考基准，当飞机达到巡航高度时，按货舱灭火程序释放灭火剂到指定货舱，同时打开计时设备和灭火剂浓度测试设备记录数据，后续飞行姿态按飞行手册中货舱灭火程序规定执行。当计时设备的时间到达规定的抑制时间时，关闭灭火剂浓度测试设备，试验结束。试验中需记录货舱灭火剂浓度随时间变化曲线、飞行高度、飞行速度、大气温度和大气压力等参数。若试验中货舱内喷射的灭火剂泄漏到驾驶舱和客舱并达到一定的浓度时，应按照相关应急程序排放灭火剂。

5 试验成功判据

CCAR25.851（b）（2）要求每个所要求的固定式灭火系统的容量，必须与使用该系统的隔离舱内很可能发生的任何火情相适应，并要考虑舱内容积及通风率。根据美国联邦航空局（FAA）发布的咨询通告AC25-22，对于使用Halon1301的货舱灭火系统，货舱灭火剂初始体积浓度不小于5%可以扑灭货舱内的着火，后续货舱内灭火剂体积浓度需保持在3%抑制货舱内的火焰直至飞机安全着陆。

根据CCAR 25.855（i）条款要求，在试验过程中，其他货舱内的烟雾探测器不会因为试验货舱内灭火剂的释放而误告警。

CCAR 25.851（b）（1）（i）条款要求可能进入载人舱的灭火剂不致危害乘员，根据Halon 1301灭火剂的标准规范，超过7.5%的体积浓度Halon 1301灭火剂会对人体造成危害，考虑到飞机上的环境更加严酷，因此试验中客舱内灭火剂体积浓度应小于5%。

6 总结

本文针对使用Halon 1301灭火剂的C级货舱，提出了灭火剂浓度测量试验方法，为民用飞机货舱灭火系统的适航验证提供一定的参考。

【参考文献】

[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.

[3]AC25.851-1 Build-in Fire Extinguishing/Suppression Systems in Class C and Class F Cargo Compartments，2016.

[4]ASTM D5632 Standard Specification for Halon 1301， Brom-

otrifluoromethane （CF3Br）1，1995.

[5]寇鸿飞.民用气体灭火剂浓度测试方法研究，2011.endprint