低气压下受限空间内阴燃外在特征研究

作     者：王康 

作者单位：中国民用航空飞行学院 

学位级别：硕士

导师姓名：贺元骅

授予年度：2022年

学科分类：08[工学] 082504[工学-人机与环境工程] 0825[工学-航空宇航科学与技术] 

主      题：阴燃特征 低气压 受限空间 温度 烟气组分浓度 烟雾颗粒 

摘      要：飞机货舱火灾一直是威胁民航运输安全的主要因素之一,由于飞机在飞行以及起降的过程中货舱内气压的变化会导致舱内颗粒物浓度改变,从而使烟雾探测器产生误报,而且货舱内货物种类繁多,产生的干扰颗粒也会影响准确地报警,所以货舱火警误报率高是当前面临的主要问题。另外我国高高原机场众多,低气压、低氧环境下火灾的发展规律与平原地区有很大差异,成为火灾救援、人员逃生等过程中很大的挑战。而阴燃发生在火灾发展的初起阶段,只冒烟无明火,如果能够在火灾阴燃阶段进行极早期探测并启动灭火系统,那么事故便不会发生。因此研究低气压下的阴燃特征具有重要意义,能够为新一代机载货舱灭火系统的研发以及高高原机场的防火规范提供一定的参考。选取海拔460 m、气压96 k Pa的民机火灾科学与安全工程四川省重点实验室和海拔4260 m、气压61 k Pa的康定机场高高原航空安全实验室作为实验地点,自主搭建阴燃实验平台,以瓦楞纸板、棉绳和榉木作为实验材料,设置三种加热温度(400、500、600℃),分别在常压和低气压下进行了三种材料的阴燃实验,探究了受限空间内气压、加热温度对阴燃物体的表面温度、烟气组分浓度、烟颗粒物浓度以及烟颗粒速度的影响规律。研究结果表明:三种材料在两种气压下的峰值温度均随加热温度升高而增大,最大值为瓦楞纸板的592.15℃。榉木在同一加热温度下,61 k Pa下的峰值温度更高,96 k Pa下峰值时间更久;瓦楞纸板在两种气压下的CO浓度均为最高,在400℃、61 k Pa下可达158 ppm,在400℃、96 k Pa下达到峰值的时间最短,仅用时654 s,说明瓦楞纸板的火灾危险性更大,低气压下的防火安全更应该重点关注。三种材料的CO峰值时间表现出了不同的规律,榉木的时间最久。不同条件下材料的CO、O浓度变化均不明显,因此开展极早期火灾探测更应关注CO参数;阴燃产生的烟颗粒物质量浓度在低气压下更高,同种材料在两种气压下的烟颗粒物质量浓度都随加热温度的升高而增大,相同质量的不同材料,烟颗粒质量浓度大小取决于材料的种类,棉绳最高,瓦楞纸板次之,榉木的质量浓度最低;对于烟颗粒速度,低气压下的速度普遍比常压下高,增量在0.101 m/s左右,同种气压下改变加热温度对烟颗粒速度影响不大,烟颗粒速度取决于材料种类,榉木的速度最大,瓦楞纸板次之,棉绳的速度最小,这种规律可以为空气采样式火灾探测器的设计和使用提供指导和依据。