论文部分内容阅读
摘 要：本文通过对飞机C级货舱隔离系统、通风系统、探测系统和灭火系统等的详细介绍，给飞机C级货舱的防火设计提供技术支持。
关键词：C级货舱;防火设计
一、引 言
安全性是民机最重要的性能之一，飞行中货舱着火会严重威胁飞机的安全，尤其是C级货舱，相对密封，飞行中当货舱着火时，机组成员无法直接观察，又无法接近火源，所以C级货舱的防火性能直接影响飞机安全。又因防火设计涉及的学科和专业较多，故系统性研究就尤为重要。
二、综 述
C级货舱防火设计涉及飞机总体、环控、灭火和结构等专业，属于多专业综合设计，集成度较高。它通常由隔离系统、探测和告警指示系统、通风系统和灭火系统四个部分组成。首先需要从总体布置上对其损坏后可能引起火灾的系统或者在飞行过程中因为火灾原因而引起飞行安全的系统通过货舱结构等措施进行尽可能的有效隔离;然后在货舱内部安装探测系统，对内部发生的过热、烟雾或火情状况进行探测和监控;在驾驶舱面板上设置相应的烟雾警告灯，对货舱内发生的火情，提供相应的告警信息，一旦探测到货舱发生过热、烟雾或火情，系统会自动向机组发出灯光和声音告警，方便机组成员执行相应处置程序;机组人员根据警告指示信息，操作对火情进行扑灭或火情抑制，关闭货舱通风系统关闭，货舱内部形成一个密闭的存储空间，以隔绝氧气和防止灭火剂的消散，启动灭火系统进行灭火，以保证飞机和人员安全。
三、隔离系统
按照适航条款的要求，C级货舱是人员无法到达的一个密闭的舱室，即需要与机舱内的其它舱室进行隔离，与其它舱室的隔断结构应该具有一定的火焰包容能力。为使火灾的可能性降到最低，易燃物、火源等易于造成火灾的因素都不应该尽可能布置在人员无法到达的地方。
货舱的隔离系统包含系统与货物的隔离、货舱与客舱的隔离。在货舱结构及各系统的布置上，应对燃料、火源和助燃剂等进行隔离;货舱内部的热源必须隔离以防止货物被引燃;货舱内不得含有其损坏或失效将影响安全运行的管线、设备或附件，除非这些部件已得到合适的保护措施，使得舱内货物的移动不会损伤这些部件，这些部件的破裂或故障不会引起着火危险。
做好隔离措施的同时还需要采用刚性的保护结构防止货物或者行李干扰防火设备正常运行功能的措施。总之需做到对引起火灾的可能性进行隔离，对防火设备的正常运行进行保护。
货舱与客舱的隔离包括货舱天花板、侧壁板、隔板、地板结构和其它系留装置等。系统件应尽可能布置在货舱以外，以减少安全事故的发生。
货舱结构防火隔离设计要考虑结构布置不易着火、防火设施的安装与维护、检查通道、照明安全等因素，尽量采用具有阻燃性的材料、耐火材料及防火材料，可以最大限度地减少着火险情的发生，减少着火危害。
现代民用飞机C级货舱结构材料主要为阻燃酚醛玻璃纤维。主要采用阻燃酚醛玻璃布制成的层压结构或者与蜂窝芯一起成型的蜂窝夹层结构。板材分块在保证安装、维修等装配要求的同时，尽可能减少分块的数量。因为对接区域是火焰烧穿的薄弱部位。两块板材之间的连接结构，客货舱隔离结构与系统（如：照明、环控等）的接口部位尽量采用搭接等包容性结构，然后在搭接等缝隙涂防火密封剂，在受力或者受热后可能会变形的部位粘接防火密封胶带以防止火焰的烧穿。
隔离系统就是形成一个具有火焰包容能力的箱体，且该箱体内或者附近尽可能减少易于形成火灾的任何部件，在内部必须布置的需要进行相应的隔离或保护措施。
四、通风系统
为了防止可燃油液及可燃蒸气的聚积，应采取通风、冷却及排漏措施;控制货舱内的通风及抽风，以便有效灭火。在着火情况下切断空气通风可使灭火剂滞留比较长的一段时间，因此应设置切断通风空气装置;货舱的密闭以及通风切断应设计成在水平巡航飞行2h之后，灭火剂浓度不低于25%。
货舱通风系统主要为货舱提供温度和压力调节，保证货舱内有合适的环境条件。货舱通风系统采用风扇从客舱抽吸空气进入货舱，并通过排气管路将通风后空气直接排到排气活门附近。货舱通风进气管路和排氣管路中分别设置有一个隔离活门，防止当风扇关闭或失效时，气体和货舱烟雾倒流入乘客区。
正常情况下，货舱通风风扇，货舱通风关断活门均处于开启状态。当货舱探测到有烟雾存在时，货舱通风系统将被切断。
当货舱中探测到烟雾时，货舱通风系统中的通风关断活门自动关闭通风系统从而不会对货舱灭火造成影响。驾驶舱内将显示提示信息以告知机组人员货舱通风系统已自动切断。同时货舱通风进气管路中的单向活门也可防止烟雾或者货舱内的有毒有害气体倒流入有人员区域。当烟雾信号消失后，机组人员可手动进行货舱通风开关的复位。
通风系统主要是起火前减少可燃油气的聚积，起火后隔绝空气，已降低起火的可能性和灭火时助燃气的隔离。
五、探测和告警系统
C级货舱是一个密封舱室，其发生火情后人员是无法到达且及时发现，故在货舱内部设置有烟雾探测和告警系统。
货舱烟雾探测系统可使用温度、烟雾双通道烟雾探测器。两个探测通道互为备份。每个探测通道构成一个独立工作的回路，当两个回路功能都正常时，探测器采用“与”逻辑;任一回路失效后，探测器能自动转换为单回路“或”逻辑，货舱探测系统能连续监控货舱的着火状态。当货舱出现烟雾且模糊度为一定标准值时，系统在起火后1min内通过航电系统向驾驶舱发出目视和声响告警;当火警消失后，30s内告警指示消失。
探测和告警系统是机组人员的眼睛和触角，当货舱内出现火情时，及时将货舱内部的火情探测并告知机组人员。
六、灭火系统
探测系统将货舱发生火情的信息告知机组人员后，需要有相应的灭火措施来进行火焰的抑制，即灭火系统。货舱灭火系统通常由高速灭火瓶和低速灭火瓶组成，对货舱实施灭火功能。
当货舱发生烟雾或火情时，货舱灭火或通风控制板上的烟雾告警按钮灯亮，按压货舱烟雾告警按钮，高速灭火瓶先喷射灭火剂，对货舱进行灭火;几分钟后低速灭火瓶将自动释放，持续对货舱喷射灭火剂。释放灭火剂后一段时间后，货舱内灭火剂浓度达到指定的灭火需求，且应满足维持货舱灭火剂的浓度一定时间，因此来抑制货舱内的火情。
七、小结
C级货舱防火设计是一个系统工程，需要从隔离、通风、探测、告警指示和灭火等系统方面进行全面、综合考虑，以此减少火情发生的可能性，从而保障飞机运行的安全性。
参考文献：
[1] Federal Aviation Administration.FAR 25.Airworthiness Standards： Transport Category Airplanes.2008;
[2] Europe an Aviation Safety Agency. CS 25.Certification Specifications and Acceptable Means of Compliance for Large Aeroplanes.2011;
[3]中国民航总局，CCAR25-R3.中国民用航空规章第25部-运输类飞机适航标准，2001;
[4]飞机设计手册总编委会.飞机设计手册11-民用飞机内部设施.北京：航空工业出版社，1998;
[5]中国航空工业总公司 货运飞机专用技术设计指南 航空工业出版社 1996;
关键词：C级货舱;防火设计
一、引 言
安全性是民机最重要的性能之一，飞行中货舱着火会严重威胁飞机的安全，尤其是C级货舱，相对密封，飞行中当货舱着火时，机组成员无法直接观察，又无法接近火源，所以C级货舱的防火性能直接影响飞机安全。又因防火设计涉及的学科和专业较多，故系统性研究就尤为重要。
二、综 述
C级货舱防火设计涉及飞机总体、环控、灭火和结构等专业，属于多专业综合设计，集成度较高。它通常由隔离系统、探测和告警指示系统、通风系统和灭火系统四个部分组成。首先需要从总体布置上对其损坏后可能引起火灾的系统或者在飞行过程中因为火灾原因而引起飞行安全的系统通过货舱结构等措施进行尽可能的有效隔离;然后在货舱内部安装探测系统，对内部发生的过热、烟雾或火情状况进行探测和监控;在驾驶舱面板上设置相应的烟雾警告灯，对货舱内发生的火情，提供相应的告警信息，一旦探测到货舱发生过热、烟雾或火情，系统会自动向机组发出灯光和声音告警，方便机组成员执行相应处置程序;机组人员根据警告指示信息，操作对火情进行扑灭或火情抑制，关闭货舱通风系统关闭，货舱内部形成一个密闭的存储空间，以隔绝氧气和防止灭火剂的消散，启动灭火系统进行灭火，以保证飞机和人员安全。
三、隔离系统
按照适航条款的要求，C级货舱是人员无法到达的一个密闭的舱室，即需要与机舱内的其它舱室进行隔离，与其它舱室的隔断结构应该具有一定的火焰包容能力。为使火灾的可能性降到最低，易燃物、火源等易于造成火灾的因素都不应该尽可能布置在人员无法到达的地方。
货舱的隔离系统包含系统与货物的隔离、货舱与客舱的隔离。在货舱结构及各系统的布置上，应对燃料、火源和助燃剂等进行隔离;货舱内部的热源必须隔离以防止货物被引燃;货舱内不得含有其损坏或失效将影响安全运行的管线、设备或附件，除非这些部件已得到合适的保护措施，使得舱内货物的移动不会损伤这些部件，这些部件的破裂或故障不会引起着火危险。
做好隔离措施的同时还需要采用刚性的保护结构防止货物或者行李干扰防火设备正常运行功能的措施。总之需做到对引起火灾的可能性进行隔离，对防火设备的正常运行进行保护。
货舱与客舱的隔离包括货舱天花板、侧壁板、隔板、地板结构和其它系留装置等。系统件应尽可能布置在货舱以外，以减少安全事故的发生。
货舱结构防火隔离设计要考虑结构布置不易着火、防火设施的安装与维护、检查通道、照明安全等因素，尽量采用具有阻燃性的材料、耐火材料及防火材料，可以最大限度地减少着火险情的发生，减少着火危害。
现代民用飞机C级货舱结构材料主要为阻燃酚醛玻璃纤维。主要采用阻燃酚醛玻璃布制成的层压结构或者与蜂窝芯一起成型的蜂窝夹层结构。板材分块在保证安装、维修等装配要求的同时，尽可能减少分块的数量。因为对接区域是火焰烧穿的薄弱部位。两块板材之间的连接结构，客货舱隔离结构与系统（如：照明、环控等）的接口部位尽量采用搭接等包容性结构，然后在搭接等缝隙涂防火密封剂，在受力或者受热后可能会变形的部位粘接防火密封胶带以防止火焰的烧穿。
隔离系统就是形成一个具有火焰包容能力的箱体，且该箱体内或者附近尽可能减少易于形成火灾的任何部件，在内部必须布置的需要进行相应的隔离或保护措施。
四、通风系统
为了防止可燃油液及可燃蒸气的聚积，应采取通风、冷却及排漏措施;控制货舱内的通风及抽风，以便有效灭火。在着火情况下切断空气通风可使灭火剂滞留比较长的一段时间，因此应设置切断通风空气装置;货舱的密闭以及通风切断应设计成在水平巡航飞行2h之后，灭火剂浓度不低于25%。
货舱通风系统主要为货舱提供温度和压力调节，保证货舱内有合适的环境条件。货舱通风系统采用风扇从客舱抽吸空气进入货舱，并通过排气管路将通风后空气直接排到排气活门附近。货舱通风进气管路和排氣管路中分别设置有一个隔离活门，防止当风扇关闭或失效时，气体和货舱烟雾倒流入乘客区。
正常情况下，货舱通风风扇，货舱通风关断活门均处于开启状态。当货舱探测到有烟雾存在时，货舱通风系统将被切断。
当货舱中探测到烟雾时，货舱通风系统中的通风关断活门自动关闭通风系统从而不会对货舱灭火造成影响。驾驶舱内将显示提示信息以告知机组人员货舱通风系统已自动切断。同时货舱通风进气管路中的单向活门也可防止烟雾或者货舱内的有毒有害气体倒流入有人员区域。当烟雾信号消失后，机组人员可手动进行货舱通风开关的复位。
通风系统主要是起火前减少可燃油气的聚积，起火后隔绝空气，已降低起火的可能性和灭火时助燃气的隔离。
五、探测和告警系统
C级货舱是一个密封舱室，其发生火情后人员是无法到达且及时发现，故在货舱内部设置有烟雾探测和告警系统。
货舱烟雾探测系统可使用温度、烟雾双通道烟雾探测器。两个探测通道互为备份。每个探测通道构成一个独立工作的回路，当两个回路功能都正常时，探测器采用“与”逻辑;任一回路失效后，探测器能自动转换为单回路“或”逻辑，货舱探测系统能连续监控货舱的着火状态。当货舱出现烟雾且模糊度为一定标准值时，系统在起火后1min内通过航电系统向驾驶舱发出目视和声响告警;当火警消失后，30s内告警指示消失。
探测和告警系统是机组人员的眼睛和触角，当货舱内出现火情时，及时将货舱内部的火情探测并告知机组人员。
六、灭火系统
探测系统将货舱发生火情的信息告知机组人员后，需要有相应的灭火措施来进行火焰的抑制，即灭火系统。货舱灭火系统通常由高速灭火瓶和低速灭火瓶组成，对货舱实施灭火功能。
当货舱发生烟雾或火情时，货舱灭火或通风控制板上的烟雾告警按钮灯亮，按压货舱烟雾告警按钮，高速灭火瓶先喷射灭火剂，对货舱进行灭火;几分钟后低速灭火瓶将自动释放，持续对货舱喷射灭火剂。释放灭火剂后一段时间后，货舱内灭火剂浓度达到指定的灭火需求，且应满足维持货舱灭火剂的浓度一定时间，因此来抑制货舱内的火情。
七、小结
C级货舱防火设计是一个系统工程，需要从隔离、通风、探测、告警指示和灭火等系统方面进行全面、综合考虑，以此减少火情发生的可能性，从而保障飞机运行的安全性。
参考文献：
[1] Federal Aviation Administration.FAR 25.Airworthiness Standards： Transport Category Airplanes.2008;
[2] Europe an Aviation Safety Agency. CS 25.Certification Specifications and Acceptable Means of Compliance for Large Aeroplanes.2011;
[3]中国民航总局，CCAR25-R3.中国民用航空规章第25部-运输类飞机适航标准，2001;
[4]飞机设计手册总编委会.飞机设计手册11-民用飞机内部设施.北京：航空工业出版社，1998;
[5]中国航空工业总公司 货运飞机专用技术设计指南 航空工业出版社 1996;