民用飞机火灾风险评估方法研究

王晓伟

【摘 要】国际民航史上火灾事故频发。民用飞机载油量大、载客量多，且人员疏散困难，一旦发生火灾，往往会造成机毁人亡的后果。为了降低飞机着火的风险，需对其进行火灾风险评估，从而进行针对性防护。目前飞机火灾风险分析方法均为定性分析。本文紧密结合飞机各区域环境，提出了一种定量分析的火灾风险分析方法。

【关键词】民用飞机；火灾；风险评估

中图分类号： V328 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2018）25-0252-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.25.115

【Abstract】In the history of international civil aviation， fire accidents frequently occur.Civil aircraft carries a lot of fuel and passengers，and it is difficult for people to evacuate. Once fire occurs，it will often cause the consequences of aircraft destruction and death. In order to reduce the fire risk of aircraft，it is necessary to develop the fire risk assessment，so as to carry out targeted protection.At present，aircraft fire risk analysis methods are all qualitative analysis methods.In this paper，a quantitative analysis method for fire risk analysis is proposed.

【Key words】Civil aircraft；Fire；Risk assessment

0 引言

近年来，民用飞机火灾事故频发。据统计，仅2016年，国际民航史上就发生了近20起火灾事故。由于民用飞机载油量大，载客量多，且人员疏散困难，一旦其发生火灾，往往会造成机毁人亡的后果。因此，飞机防火安全已成为适航当局、飞机制造商和运营商最为关注的安全问题。由于飞机火灾具有特殊性，目前行业内一般的火灾风险分析方法是：仅考虑火灾发生区域内是否采取了降低着火风险的设计措施，以及这些措施是否能够将火灾发生的可能性降低到可接受的水平。该定性分析方法无法根据机上各区域的特点进行火灾风险评估，容易造成部分区域防火设计冗余、其他区域防火设计不足的情况。zaori

本文基于通用的火灾风险评估方法，紧密结合民用飞机各区域特点，发展了一种定量分析飞机火灾风险的方法，从而对飞机各区域防火设计进行指导。

1 飞机火灾风险分析方法

1.1 通用火灾风险分析方法

火灾是指时间和空间上失去控制的燃烧所造成的灾害。火灾是由易燃材料、空气和点火源三要素共同作用产生的。火灾风险的基本表达式：

Rf=∑iPi·Ci

式中，Pi表示单个火灾事件发生的概率；Ci表示该事件产生的预期后果。通用火灾风险分析方法如图1所示。

1.2 飞机火灾危险源识别

民用飞机上的各个区域中空气通常都是存在的。

民用飞机防火设计考虑的易燃物通常指飞机上的易燃液体。需要考虑的易燃液体通常包括：燃油、润滑油和酯类液体、液压油、酒精和水的混合物等。

飞机上点火源分为名义点火源（与故障状态无关的点火源）和潜在点火源（与故障状态有关的点火源），主要包括以下四种：

（1）热表面：设备在正常工作状态或故障状态下的高温表面，如发动机尾喷管/机匣/排气管表面、高温引气管表面和电气故障设备高温表面等；

（2）热流体：由于管路破裂或设备损坏导致释放出的高温流体，如高温引气管路阀门、接头故障释放出的高温引气；

（3）火花/电弧：由于电气故障、静电释放和摩擦等引起的火花/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，如发动机尾喷管点火、故障下的电气设备/电缆着火和发动机/APU喘振产生的明火等。

1.3 飞机火灾发生概率分析

民用飞机按结构和功能可分为多个物理区域，如驾驶舱、客舱、货舱、发动机舱、吊挂、电子设备舱、起落架舱、机翼、尾翼等。飞机各区域之间相对独立，各区域结构、系统设备、线缆、易燃液体管路等的设计形式和布置位置也各不相同。因此，飞机火灾风险进行分析应分区域进行。

将飞机某区域中各部件发生故障形成易燃液体泄漏源和点火源的概率记为P，那么，对于名义点火源以及正常情况下存在易燃液体的情况，P=1；对于不会出现易燃液体的情况，P=0。将某区域中易燃液体（FL，Flammable Fluid）的种类记为i，每种的数量记为mi；点火源（IGS，Ignition Source）的种类记为j，每种的数量记为nj。在计算火灾发生概率时，易燃液体可以按照闪点温度高低进行分级，取权重系数wi；点火源可以按照种类和温度高低进行分级，取权重系数wj；易燃液体泄漏源FLmi与点火源IGSnj之间的距离大小及物理隔离情况作为分级标准，取权重系数w。所以，飞机某区域k发生火灾的概率可写为：

1.4 飞机火灾风险后果分析

由于民用飞机不同物理区域的結构和功能不同，各区域发生火灾后所造成的危害也不尽相同。例如，货舱着火时，短时并不会影响飞机飞行，可就近迫降；但若发动机舱着火，飞机推力丧失，动辄机毁人亡。因此，根据飞机某区域k发生火灾后对飞机结构产生的危害、造成的功能损失等，将飞机火灾风险后果（C，Consequence）进行分级，该区域的火灾风险后果可记为Ck。

1.5 飞机火灾风险分析

通过对民用飞机各区域的火灾发生概率和火灾风险后果分析，可以得到飞机各区域的火灾风险：

Rk=Pk·Ck

飞机各区域的火灾风险容忍度（RT，Risk Tolerance）可记为RTk。如果Rk>RTk，则表明飞机该区域的火灾风险过高，需采用防护方法降低该区域的着火概率。飞机通用的火灾防护方法有：

（1）通风和排液，如增开通风口、排液孔等；

（2）泄漏源与点火源的分离；

（3）泄漏源与点火源的隔离，如结构隔板等；

（4）设备鉴定，如防爆鉴定、防火鉴定等；

（5）冷却，如设备专属通风等；

（6）状态监控、探测和调节，如过热探测、烟雾探测等；

（7）一旦起火后的应急措施，如易燃液体切断措施、灭火措施等。

每种防护方法均能降低一定的火灾风险ΔRl（l=1～7）。各防火区域选取防护方法的时候，需要结合该区域的结构、功能及防护方法实现的难易程度，最终保证：

∑=ΔRl≥（Rk-RTk）

2 总结

火灾风险作为民用飞机安全最大的威胁之一，备受适航当局和民众的重视。本文结合通用火灾风险分析方法和民用飞机的特点，发展了一种飞机分区火灾风险分析方法。该方法对民用飞机防火设计及火灾风险分析具有借鉴和指导的意义。后续将调研民用飞机历年火灾事故，查阅飞机防火设计资料，研究权重系数确定方法，争取早日将民用飞机火灾风险评估方法付诸实践。

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