0 引言

在民机飞行过程中,营造安全、舒适的环境至关重要。为减轻机体质量、降低飞行成本,在民机生产、制造过程中会使用大量含有碳氢结构的复合材料及含有镁、铝元素的轻合金材料^[1-2]。即使上述材料在制备中会添加适量阻燃剂进行气相或凝聚相阻燃,可当其持续暴露于高强度火焰时仍然有引发火灾的危险^[3]。由于传播速度快、破坏能力强、控制困难,火灾已成为影响民机飞行安全的一大隐患。客舱座椅是民用飞机组成结构中至关重要的一部分,做好客舱座椅防火性能的上机前检查是民机防火的一项重要任务^[4-5]。目前,客舱座椅防火性能检查主要由座椅垫油燃烧器燃烧试验及镁合金座椅结构可燃性油燃烧器燃烧试验两部分组成^[6-8]。

因此,本文详细论述了座椅垫油燃烧器燃烧试验及镁合金座椅结构可燃性油燃烧器燃烧试验的试验方法和差异,以期帮助研究人员掌握开展民机座椅燃烧试验的正确方法,保障民机安全飞行。

1 试验简介

1.1 座椅垫油燃烧器燃烧试验简介

座椅垫油燃烧器燃烧试验是用来检测座椅垫试样暴露于高强度、开放性火焰时失重特性的试验。其试验目的在于考察飞机座椅垫对火焰的传播能力,试样为具有与座椅垫产品相同结构和材质的水平、垂直组件^[9]。

1.2 镁合金座椅结构可燃性油燃烧器燃烧试验简介

镁合金座椅结构可燃性油燃烧器燃烧试验是用来检测飞机座椅主要结构部件上使用的镁合金框架在高强度明火冲击下的抗燃性和可燃性。其试验目的在于证明材料在坠机后的火灾中有足够的抵抗力,试样为座椅的镁合金框架部件^[9-10]。

2 试验差异

2.1 设备要求的差异

1)座椅垫油燃烧器燃烧试验设备要求:

(1)未要求滴落物盘内必须有6mm厚滑石粉;

(2)要求试样的安装框架用(25×25×3) mm的角钢和(25×3) mm的扁钢制造,如图1所示。

2)镁合金座椅结构可燃性油燃烧器燃烧试验设备要求:

(1)要求滴落物盘内必须铺有6mm厚的滑石粉;

(2)要求试样支架用76mm×102mm×6mm的箱型钢管制造,如图2所示。

2.2 试样选取差异

1)座椅垫油燃烧器燃烧试验试样为:

(1)非金属材质;

(2)必须采用座椅生产的主要构成要素(譬如泡沫芯、浮体材料、挡火层材料和外罩)和组装工艺(代表性接缝和封口)制作;

(3)若座椅背垫与坐垫采用不同的材料组合,这两种材料组合必须作为一套完整的座椅垫试样进行试验,每套座椅垫试样应由一个垂直组件和一个水平组件组成。

2)镁合金座椅结构可燃性油燃烧器燃烧试验试样为:

(1)必须使用与在役镁合金座椅框架相同材质的镁合金材料制成;

(2)试样需代表主要座椅框架部件(譬如椅腿、撑挡、交叉管、椅背框架和下行李横杠)。

2.3 试样尺寸差异

1)座椅垫油燃烧器燃烧试验垂直组件尺寸为$\left({457}_{-3}^{+0}\mathrm{m}\mathrm{m}\times {635}_{-3}^{+0}\mathrm{m}\mathrm{m}\times {51}_{-3}^{+0}\mathrm{m}\mathrm{m}\right)$,水平组件尺寸为$\left({457}_{-3}^{+0}\mathrm{m}\mathrm{m}\times {508}_{-3}^{+0}\mathrm{m}\mathrm{m}\times {102}_{-3}^{+0}\mathrm{m}\mathrm{m}\right)$;

2)镁合金座椅结构可燃性油燃烧器燃烧试验要求试样尺寸为:厚(64±0.16) mm,宽(38±0.8) mm,长(508±1.6) mm。

2.4 燃烧器与试样距离的差异

1)座椅垫油燃烧器燃烧试验要求燃烧器与座椅垫水平组件的距离为(102±3) mm;

2)镁合金座椅结构可燃性油燃烧器燃烧试验要求燃烧器与试样之间最短距离为46cm。

2.5 试样火焰暴露时间的差异

1)座椅垫油燃烧器燃烧试验要求燃烧器火焰接触座椅垫试样2min后移开;

2)镁合金座椅结构可燃性油燃烧器燃烧试验要求试样暴露给火焰4min后移开。

2.6 试样表面光洁度要求的差异

1)座椅垫油燃烧器燃烧试验对试样表面光洁度无要求;

2)镁合金座椅结构可燃性油燃烧器燃烧试验要求试样的所有表面都具有机械加工面光洁度(譬如平均粗糙度系数Ra小于1.75 μm,通常是0.9 μm)。

2.7 试验报告的差异

2.7.1 报告项目的差异

1)座椅垫油燃烧器燃烧试验要求报告试验中每种座椅垫试样的烧焦长度;

2)镁合金座椅结构可燃性油燃烧器燃烧试验要求报告每个试样的融化时间(融化时间的判断依据为肉眼观测到试样中央部分从剩余框架中分离的时间)、燃烧时间以及熄灭时间。

2.7.2 失重百分比计算方法的差异

1)座椅垫油燃烧器燃烧试验测量试样最终重量时需去掉收集盘中滴落物的质量;

2)镁合金座椅结构可燃性油燃烧器燃烧试验测量试样最终重量时需加上收集盘中残渣的质量。

2.8 合格指标的差异

1)座椅垫油燃烧器燃烧试验试样的合格指标为:

(1)至少占被试样品总数2/3的试样的烧焦长度不可超过43.2cm;

(2)如果座椅垫水平组件下部的烧焦长度延伸到框架角钢支撑的、离燃烧器锥形筒最远的距离,则被认为已经超过了43.2cm的烧焦长度标准;

(3)要求占总数2/3的试样重量损失百分比不超过10%。

2)镁合金座椅结构可燃性油燃烧器燃烧试验的合格指标为:

(1)要求在小于2min的燃烧器火焰时间内,三个试样都没有发生持续燃烧;

(2)如果一个或多个试样不满足上述要求,可以追加额外的试验,让占总数80%及以上的试样能满足要求。

3 结论

本文对测试民机座椅可燃性的座椅垫油燃烧器燃烧试验及座椅结构可燃性油燃烧器燃烧试验进行了介绍和区分,得出如下结论:

1)两种试验虽在试验名称及燃烧器选取等方面非常相似,但在设备要求、试样选取、试样尺寸、燃烧器与试样距离、试样火焰暴露时间、试样表面光洁度要求及试验报告内容要求等方面均有一定差异;

2)在开展民机座椅燃烧试验时,如需考察座椅垫暴露于高强度、开放性火焰时的阻燃和失重特性需开展座椅垫油燃烧器燃烧试验,如需考察座椅框架结构暴露于高强度明火下的抗燃和可燃性则需开展镁合金座椅结构可燃性油燃烧器燃烧试验。

参考文献