民用飞机可燃液体防火分区方法研究

于水

【摘 要】本文依据相关的适航规章和民用飞机的设计特点，结合民用飞机各区域内着火三要素的类型和特性，对可燃液体防火区域划分的方法进行了研究，为民用飞机可燃液体防火区域划分和进一步的防火分析提供了参考和依据。

【关键词】可燃液体泄漏区；分区；着火三要素

【Abstract】Based on the airworthiness regulations and the design features of civil aircraft， considered about the type and characteristics of the three essentials of fire in each zone of civil aircraft， the zone classified method of flammable fluid fire prevention design has been researched within this article， which provides the reference and guidance for civil aircraft flammable fluid fire prevention zone classified and further fire safety analysis.

【Key words】Flammable fluid zone；Zone classified；Three essentials of fire

0 引言

民用飞机上有存储可燃液体的油箱和管路，以及与可燃液体管路相连的设备，在可燃液体存储和使用的过程中均有可能会产生可燃液体泄漏，可燃液体泄漏区分区就是根据可燃液体泄漏在各区域的存在特性，结合各区域点火源的特性，进行区域划分，在此基础上开展各区域的防火设计，进一步采取措施降低区域产生着火的风险。

本文根据适航规章的要求，以及适航建议的方法，结合民用飞机各区域的设计特点，对可燃液体泄漏区分区方法进行了研究和分析。

1 可燃液体防火概述

1.1 着火三要素

易燃材料、点火源、助燃剂（氧化剂）是着火的三个基本要素。着火是由三要素共同作用产生的，在正常状态下，每一要素或其中两个要素是以有控制的状态存在的，但由于功能失效或意外，使某控制要素或其组合脱离了控制状态，这些不受控制的基本要素同时存在，构成潜在着火危险。

1.2 易燃材料

对于民用飞机，应考虑以下几种易燃材料（包括易燃液体）对着火的影响： 燃油、润滑油和酯类液体、液压油、酒精和水的混合物、塑胶材料、复合材料、密封剂、绝缘/隔离涂层。

1.3 自燃点

易燃物的自燃点（自主点火温度）是指在规定的条件下，易燃物质发生自燃的最低温度。对于飞机上的易燃液体，是指液体加热到一定的温度后，使其与空气接触，在不需引火的条件下，因剧烈的氧化而产生火焰自行燃烧的最低温度。

1.4 点火源

点火源为一种热源，预期会在飞机运行和环境条件下产生，该热源有足够的温度和能量点燃易燃材料。

名义点火源：与故障状态无关的点火源。

潜在点火源：与故障状态有关的点火源。

AC25.863 draft 规定了设备的表面温度为易燃物自燃点50°F 以下时，可以认为该温度不会成为易燃物的点火源。

通常飞机中易燃液体（燃油）的最低自燃点为450°F（232°C），因此，将表面温度超过400°F（204°C）的高温表面/流体归结为点火源。

此外，点火源还应考虑火花/电弧和明火，具体分类如下：

1）热表面：设备在正常工作状态或故障状态下，大于等于204℃的高温表面。常见热表面类型点火源有发动机机匣/尾喷管/排气管的表面区域、高温引气管路的表面区域和各种类型的过热设备等；

2）热流体：由于管路破裂或设备损坏导致释放出大于等于204℃的高温流体。典型的热流体类型点火源是发生破裂的高温引气管路、接头或阀门释放出的高温引气；

3）火花/电弧：由于摩擦、电气设备/电缆故障和静电释放等引起的火花/电弧；

4）明火：设备在正常工作状态或故障状态下产生的火焰。常见的明火类型点火源有尾喷管点火、发动机/APU 喘振产生的明火和故障下的电气设备/电缆着火等。

2 可燃液体防火分区

2.1 分区概述

飞机各个区域通常都存在可作为助燃剂的空气，根据着火的机理，飞机火灾通常都是由于易燃液体或其蒸气的点燃而引起的。为了降低着火产生的风险，需要对各区域内易燃液体及其蒸气以及点火源的存在状态进行分析和评估，在对各区域可燃液体泄漏及点火源产生的可能性评估的基础上，对全机各区域进行可燃液体防火区域划分，确定着火危害产生的可能性并采取相应的防护措施，以达到最小化着火产生的可能性及尽量降低着火产生的危害的目的。

2.2 分区方法和流程

根据民用飞机各区域可燃液体泄漏源和点火源的存在状态，综合考虑各区域的防护设计特征和着火风险影响，全机可以划分为以下五种类型：

1）指定火区

CCAR 25.1181规定的区域；

2）火区

通常情况下存在可燃液体泄漏源，且存在名义点火源的区域；

3）易燃区

通常情况下任何包含可燃液体及其蒸气的容器或区域内，不包含点火源，一般为燃油箱、液压油箱、滑油箱、存放和使用燃油液压油导管和组件等；

4）可燃液体泄漏区

通常情况下存在可燃液体泄漏，但不存在名义点火源的区域，一般为气密舱后部的机身内部区域、前起轮舱、机翼除油箱以外的部分等飞机上预期存在可燃液体泄漏的非增压区域。

5）非危险区

与可燃液体及其蒸气采取了隔绝措施，通常情况下不存在可燃液体泄漏的区域，一般为飞机的增压部分，包括驾驶舱、客舱、货舱、增压区内的设备舱等区域。

3 关于分区的相关说明

3.1 细化分区

通常在完成上述可燃液体防火分区后，还会针对某些区域内的可燃液体泄漏源和点火源采取一定的防护隔离措施，在原来的分区基础上，进行细化分区。

细化分区可能会产生原有区域类型的变化，举例如下：

1）气密隔框后增加隔离液压管路的隔框，在隔框后的区域内燃油管采取双层管路设计，配置独立的排液路径，因此隔框后的区域不存在可燃液体泄漏源，仅存在潜在点火源，可以视为非危险区。

2）某些机型的发动机尾喷口区域，在一定范围内只存在高温，设计时避免了可燃液体到达该范围内，可以视为非危险区。

3.2 其他分类说明

对于指定火区和火区，通常采用适航规章和咨询通告中对于指定火区建议的防火设计措施，对于易燃区也有适用的防爆适航条款和咨询通告要求，而非危险区并不属于可燃液体防火设计考虑的范畴，因此在对25.863条款进行设计和验证时，可燃液体泄漏区的划分、评估、分析和验证尤为关键。

而可燃液体防火分区除了以上5种类型外，有时也会根据需要，在进行着火风险评估和分析的过程中，引入以下几类分区的概念：

1）邻近指定火区

邻近指定火区是指火区的物理邻近区域，一般包括与发动机连接的吊挂、支柱、防火墙后面的短舱区域、不属于指定（下转第288页）（上接第277页）火区的风扇整流罩以及APU部件的邻近区域。通常情况下，防火墙可作为指定火区和邻近指定火区划分的一道边界，考虑到防火墙的高温特性，邻近指定火区的防护措施通常参考指定火区的要求进行，如布置上的分离、指定的通风量、排液、耐火要求等。

2）包含液压系统部件的区域

由于燃油管采取了双层管路设计，因此可能的可燃液体泄漏源主要存在于包含液压系统部件的区域，在此分区基础上，针对这些区域内可能的泄漏源特性，结合区域内点火源的特性，进行着火风险分析，对于指定的管路或接头进行设计更改或优化，或采取相应的点火源防护措施。

3）包含电子电气设备的区域

对于所有包含电子电气设备的区域，尤其是可能存在可燃液体泄漏源的区域进行重点评估和分析，涉及电子电气设备数量多、导线复杂的区域，其潜在点火源相关的故障状态分析相对复杂，可采取与可燃液体泄漏的隔离措施，避免电子电气设备与可能的可燃液体漏液接触。

4 结束语

本文的研究对民用飞机全机防火设计具有参考和指导意义，根据民用飞机各区域的布置和设计特征，结合着火三要素进行可燃液体防火分区，是民用飞机防火设计和验证的前提，对各区域可能引起着火的要素进行识别，并在后续设计中考虑相应的防护措施，有利于全机防火验证工作的顺利开展和完成。

【参考文献】

[1]中国民航总局，CCAR25-R4，中国民用航空规章第25部-运输类飞机适航标准[S].2011.

[2]《飞机设计手册》总编委会.飞机设计手册第13册： 动力装置系统设计[M].北京.航空工业出版社，2006.

[3]ANM-110， AC25.863-1draft， FLAMMABLE FLUID FIRE PROTECTION.

[4]中华人民共和国国家军用标准，GJB 3568-99，中国人民解放军总装备部，1999.