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航空灭火器发展现状及应用研究

发表时间：2021/7/2 来源：《中国科技信息》2021年8月作者：康中英

[导读] 航空灭火器是飞机防火系统的重要组成部分，其应用极大提升了飞机的安全性。

天津航空机电有限公司康中英 300308

摘要：航空灭火器是飞机防火系统的重要组成部分，其应用极大提升了飞机的安全性。首先对当前航空灭火器的分类及应用、结构特点、应用环境等方面进行了综述性的介绍，总结了当前航空领域哈龙替代的进展情况，最后对未来航空灭火器的发展趋势进行了分析和预测。
关键词：防火系统；航空灭火器；哈龙替代
        1引言
        近年来，随着航空领域的大力发展，飞机失火事故愈发频繁，而且往往会造成机毁人亡的严重后果，大家逐渐认识到飞机防火的重要性。国外飞机的设计师们早已开始在各型飞机上配置防火系统，用于飞机着火后的探测、控制和灭火。较欧美发达国家相比，我国的航空防火系统是在近20年才逐渐发展起来的，通过学习国外各类飞机防火系统的布局，开展各组件的基础研究，逐渐形成了自己较为完善的防灭火系统体系。
        航空灭火器作为防火系统的执行终端逐渐应用于各型飞机中，目前国内各型运输机、战斗机、直升机等飞机均离不开航空灭火器的身影。航空灭火器的发展经历了从最初的测绘仿制、适应性改进再到独立的正向设计独立研发的过程，目前我国已具备独立自主研发航空灭火器的能力。
        2航空灭火器分类及应用
        航空灭火器根据其应用场合和工作方式，可以分为固定式灭火器和手提式灭火器两类，下面分别对两种灭火器进行介绍。
        2.1 固定式灭火器
        固定式灭火器是指通过安装支耳、支架等方式将灭火器固定于飞机框架结构，通过电信号打开灭火器喷射机构，释放灭火剂对指定区域进行灭火，目前主要应用于飞机发动机舱、APU舱（辅助动力舱）等无人舱的火灾保护。
从应用场合来看，固定式灭火器的保护区域一般为环境恶劣、空间狭小但存在较大火灾隐患的区域，一般无法直接安装在保护区域内，而是将灭火器安装在保护区域附近，通过管路将灭火剂引导至保护区域内部，并在管路各位置合理布置喷射点，保证释放后的灭火剂能在保护区域内均匀分布。
        2.2 手提式灭火器
        手提式灭火器是指操作人员可手持灭火器对着火部位实施灭火，主要是对飞机驾驶舱、座舱、工作舱等有人舱的手动操作灭火。
        手提式灭火器的安装区域通常是操作人员能够到达的有人区域，因此一般情况下环境较好，不会有剧烈的温度变化和较大的冲击振动。灭火器的安装位置和数量应保证操作人员取用的便捷性，即遇到火情时方便操作人员手持灭火。
        手提式灭火器有明确的灭火等级的要求，主要是针对飞机上可能发生的固体、液体和带电火灾，根据飞机舱内大小，所需的灭火器等级也不相同，例如一般大型运输机要求手提式灭火器具备5B：C等级的灭火能力。
        3航空灭火器结构特点
        固定式灭火器一般是由承压容器、压力检测装置、释放结构等几部分组成。
承压容器的种类比较多，目前广泛应用的是薄壁球形气瓶、薄壁柱形气瓶以及复合材料气瓶等。
常用的压力检测装置一般由压力表、压力开关、传感器等，压力表适用于操作人员能够方便到达的位置，便于目视检查压力值；压力开关主要是对灭火器低压泄漏的报警，可免于日常维护；传感器可实时监控产品内部压力，同时反馈的压力信号经上位系统比对后可用于判断产品状态，实现低压报警功能。
        灭火器释放结构目前广泛应用的主要是通过爆破开启的方式打开密封膜片释放灭火剂，这种方式比早期的电磁阀开启更加可靠，开启速度更快，同样也极大减小了设备的重量。
        在灭火器各接口部位均需设置密封结构，固定式灭火器的密封压力高、使用周期长，密封难度大，对密封结构的要求很高，目前常用的密封结构主要有金属垫片密封、锥螺纹密封和胶粘密封等多种方式。

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        手提式灭火器结构比较单一，主要是通过弹簧的压缩变形来实现机构的开启和闭合，通常采用橡胶胶圈进行密封，密封结构的寿命受胶圈质量、密封结构、橡胶材料、工作环境等多方面的影响。而且，橡胶材料随时间老化的情况无法避免，因此手提式灭火器的使用寿命通常较短，一般通过设置翻修期来进行检测维修，更换胶圈后继续使用。
        4航空领域的哈龙替代情况
        飞机上可能发生的火灾主要是座椅、货物等的A类固体火灾、燃油泄漏可能产生的B类液体火灾和机上电子设备可能引起的C类电气火灾。考虑到飞机对设备重量的严格要求以及着火后严重的财产损失，航空灭火器通常选用灭火效能更高卤代烷类灭火剂（适用于扑灭A、B、C类火灾），应用最为广泛的是哈龙1301和哈龙1211灭火剂。
        研究表明，哈龙类灭火剂会对大气臭氧层产生破坏，加速温室效应，1984年的蒙特利尔公约已明确规定禁止生产卤代烷类灭火剂并将在各领域逐步淘汰使用。
        近年来，各国均在积极开展哈龙替代灭火剂的研究工作，意图找到能够完美替代哈龙灭火剂的新型环保灭火剂，但均未能取得突破。但迫于国际组织的强烈要求，已初步选定如HFC、Noval1230、2-BTP、超细干粉等灭火剂进行哈龙替代进一步研究，并开展了大量的灭火能力试验研究，其中国外某厂家研制的手提式灭火瓶已通过了美国FAA的相关认证试验，具备了在飞机上应用的条件。
        在哈龙替代研究方面，我国也做出了很大贡献。目前，民用航空领域新型环保灭火器已颁布了适航要求和条款；哈龙替代手提灭火器也已在飞机上开始推广使用；各院校、单位正在积极开展新型环保灭火剂的研发，研制成功的灭火剂有望替代哈龙1301灭火剂用于飞机发动机舱、APU舱灭火。
        5航空灭火器发展趋势及展望
        随着航空灭火器在各型飞机的广泛应用，使用过程中暴露的各类问题将被重点关注并逐步改进优化。例如，航空灭火器在飞机上长期使用的主要问题是密封结构失效导致的灭火器内部压力降低、发生泄漏故障，因此针对航空灭火器长期使用密封性能下降的问题，研制低泄漏率或者零泄漏率的灭火器将会是航空灭火器发展的主要方向，可极大提升其可靠性。
        随着飞机机载设备高度集成化的发展需求，防火控制器的功能将逐步被中央管理计算机所集成，但由于上位系统与各设备之间兼容性较差，虚警情况时有发生。国外某厂家生产出将探测、控制与灭火组成“三位一体”的复合型灭火器，由专业人员处理内部逻辑关系，从系统角度优化产品配置，提升系统兼容性，同时进一步实现飞机减重，提升防火系统的优势。
        同时结合当前大数据、云存储的发展以及机务人员使用维护需求的提升，航空灭火器将会向着使用维护更加便捷的方向发展。例如，航空灭火器在飞机上安装位置较差，周围设备较多，机务人员维护难度较大，同时考虑到压力容器需要定期返厂进行检测维修的情况，国外某厂家开发出一种智能化的、具备在线自检测功能的灭火器，通过定期检测容器状态与系统内部存储信息进行对比，判断灭火器是否能够继续使用，实现航空灭火器的健康管理，若无问题无需返厂检测维修，极大提升了航空灭火器的维护性。
        随着信息技术和大数据技术的发展，未来航空灭火器可结合自身特点和需求实现智能化控制、高可靠性能、轻量化设计和在线维护等功能，这将极大提升航空灭火器的综合性能。
        6结论
        防火系统是飞机安全的重要保障，航空灭火器经过多年的发展已广泛应用于各类飞机中，但随着哈龙替代的研究、灭火器使用问题的暴露以及使用需求的提高，航空灭火器必将向着智能化、高集成化、高可靠性、低维护成本方向发展，从而不断提升航空灭火器的综合能力。
参考文献
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