新型环保灭火剂手提式灭火器在民用飞机中的应用研究

摘 要：Halon 1211手提式灭火器广泛应用于现役民用飞机，随着各国民航组织和国际机构对Halon型灭火剂使用的限制，研制新型环保灭火剂手提式灭火器已成为目前民用航空领域的研究前沿和热点之一。2-BTP（2-溴-3，3，3-三氟丙烯）灭火剂是一种新型环保灭火剂，本文从环保性和经济性两方面对2-BTP灭火剂及其手提式灭火器进行讨论，并对比了几种传统Halon 1211替代灭火剂，发现2-BTP灭火剂手提式灭火器是目前民用飞机Halon 1211手提式灭火器理想的替代品。

关键词：民用飞机；Halon 1211；替代灭火剂；手提式灭火器；2-BTP

CCAR25.851条款规定民用飞机载人舱内必须至少有满足数量、均匀分布、可方便取用的手提式灭火器，且安装的灭火器中必须有内装Halon 1211灭火剂（溴基氯二氟（代）甲烷CBrC1F2）或等效物。

目前民用飞机手提式灭火器广泛使用的是传统的Halon 1211灭火剂，它具有灭火效率高、无残留、无腐蚀、不导电和化学惰性等诸多优点。但由于其具有高的ODP值（臭氧破坏潜能值）和GWP值（温室效应潜能值），在1994年蒙特利尔协议中全面禁止了Halon型灭火剂在发达国家的生产，并对Halon型灭火剂的使用、运输和存储等进行了严格的限制。

美国UL公司在2025年1月1日以后将不再对Halon 1211手提式灭火器进行UL1093认证。ICAO（国际民航组织）规定2016年12月31日后所有飞机不得使用Halon型手提式灭火器。EASA（欧洲航空安全局）也规定2018年12月31日后申请型号合格证或单机适航证的飞机不得使用Halon型手提式灭火器。

随着各国民航组织和国际机构对民用航空环保要求的提高及对民用飞机上Halon型灭火剂使用的限制，研制新型环保灭火剂手提式灭火器，以替换现有Halon型手提式灭火器，成为目前民机领域的研究前沿之一，也是民用航空在环保方面面临的迫切任务之一。

目前FAA批准使用的Halon 1211替代灭火剂有3种，分别是Halotron I（CF3CHCl2、氩气和CF4混合物），FE-36（六氟丙烷CF3CH2CF3）和FM-200（七氟丙烷CF3CHFCF3），但由于其各自存在的环保或经济上的缺陷，目前并未在民用飞机上广泛应用。

2-BTP（2-溴-3，3，3-三氟丙烯）是新型环保灭火剂，它灭火效率高，环境友好，是优良的Halon 1211替代灭火剂，已成为民用航空领域的研究重点。目前波音公司、空客公司、太平洋公司和P3公司等正联合开展2-BTP灭火剂及其手提式灭火器的研发和取证工作。

本文将对2-BTP灭火剂及其手提式灭火器的研究现状和进展进行研究和讨论。

1 2-BTP灭火剂与传统Halon替代灭火剂对比研究

理想的替代灭火剂不仅需要满足灭火性能要求并获得FAA批准，还需要满足环保要求以及航空公司对经济性的要求。目前Halotron I、FE-36和FM-200已获得FAA批准使用，但由于其各自在环保性或经济性上的缺陷，目前并未在民用飞机上广泛使用。2-BTP灭火剂目前处于研发取证阶段，预计2017年可以获得FAA批准并装机使用。下面分别从环保性和经济性两个方面对2-BTP和传统Halon 1211替代灭火剂进行对比研究。

1.1 环保性对比

表1为2-BTP与传统替代灭火剂在环保方面的对比。从表中可以看出，臭氧破坏方面，2-BTP和传统Halon 1211替代产品的ODP值均接近于0，对臭氧层破坏作用相对很弱，这也是环保替代灭火剂的必要要求之一。温室效应方面，几种灭火剂的GWP值相差较大，其中FE-36和FM-200的GWP值是二氧化碳的3000倍以上（二氧化碳GWP 值为1），高于Halon 1211的1300，2-BTP灭火剂的GWP值最小，接近于0，相比其他灭火剂有明显优势。ALT（大气存留时间）最短的也是2-BTP灭火剂，为7天，而FE-36和FM-200灭火剂一旦释放，将会在大气中分别存留242年和39年，高于Halon 1211的16年，Halotron I也有1.3年。

由上述分析可知，从环保性方面看，2-BTP灭火剂明显优于其他几种Halon 1211替代灭火剂，是比较理想的替代灭火剂，而Halotron I，FE-36和FM-200由于较高的GWP值和ALT时间，在将来也很可能被限制甚至禁止使用，只能作为一种过渡产品。

1.2 经济性对比

对于Halon 1211替代灭火剂手提式灭火器，应尽量使其尺寸和重量接近Halon 1211手提式灭火器。若替代灭火剂手提式灭火器重量增加过多，将影响飞机的商载、油耗和使用成本等经济指标，若尺寸增加过多，将占用更多的空间。对于现役飞机，替代灭火剂手提式灭火器重量或尺寸的增加将影响其可替换性，灭火瓶重量的增加可能导致紧固件的更改，体积的增加可能使得现有位置空间不能满足要求，需要更换安装位置，进而将更改结构构型，这对于民用飞机是难以接受的。

对于UL 5B：C类手提式灭火器，表2和图1给出了2-BTP手提式灭火器和传统替代灭火剂手提式灭火器以及Halon 1211手提式灭火器在尺寸和重量方面的对比。可以看出，填充FE-36和FM-200三种替代灭火剂的手提式灭火器是Halon 1211手提式灭火器占空间（长宽高乘积）的1.5倍，重量的2倍以上；填充Halotron I的手提式灭火器占空间较为接近Halon 1211手提式灭火器，但重量是其2倍以上；填充2-BTP灭火剂的手提式灭火器的占空间和重量与Halon 1211手提式灭火器相近。

基于以上分析，從经济性方面看，2-BTP灭火剂手提式灭火器相比Halotron I、FE-36和FM-200三种传统替代灭火剂手提式灭火器在瓶体的尺寸和重量方面都更为接近Halon 1211手提式灭火器，具有直接可替换性，在不更改结构情况下可直接替换现役民用飞机上的Halon 1211手提式灭火器。

2 2-BTP灭火剂手提式灭火器研发和取证进展

替代灭火剂手提式灭火器替代Halon 1211手提式灭火器并在飞机上使用，需符合AC20-42D要求并取得FAA适航证。目前，波音公司、空客公司、太平洋公司和P3公司等正在积极开展2-BTP灭火剂手提式灭火器的研发和取证工作。

目前2-BTP灭火剂已经完成了毒性、环境影响、物化性质和灭火性能等一系列测试和试验，2014年通过欧盟REACH法规的注册，2013年向美国环保署的SNAP（重要新型替代品政策）和TSCA（有毒物质控制法）提交了申请，预计2016年底可获得批准，这将成为2-BTP灭火剂走向商业应用的重要一步。太平洋公司预计2016年底可编制完成符合ASTM（美国材料与试验协会）标准的说明书。

P3公司正在进行填充2-BTP灭火剂的手提式灭火器的研制和取证。2015年完成原型机设计，并通过FAA的MPS（最小性能标准）测试和UL711的5B火焰和2B冷火焰测试。预计2016年底可通过UL 5B：C类灭火瓶验证试验并取得UL标签。空客公司希望届时能在空客系列飞机上使用填充2-BTP环保灭火剂的手提式灭火器。

3 结论

本文对新型环保灭火剂2-BTP及其手提式灭火器进行了介绍和分析。2-BTP灭火剂相对相对其他传统Halon 1211替代灭火剂更为环保，填充2-BTP灭火剂的手提式灭火器在尺寸和重量方面更为接近Halon 1211手提式灭火器，具有良好的可替换性，是目前民用飞机载人舱Halon 1211手提式灭火器理想的替代品。

参考文献：

[1] CCAR-25-R4运输类飞机适航标准[S].北京：中国民用航空局，2011.

[2] AC20-40D Hand Held Fire Extinguishers for use in Aircraft [S].Washington：FAA，2011.

[3] UL2129 Halocarbon Clean Agent Fire Extinguishers[S].Illinois：UL，2007.

[4] UL711 Rating and Fire Testing of Fire Extinguishers[S].Illinois：UL，2009.

作者簡介：吴武华（1988-），男，江西抚州人，硕士研究生，助理工程师，主要从事民用飞机防火系统设计工作。