用于背部高速气流条件下的板材防火试验系统及方法与流程

本发明涉及航空防火试验，具体涉及一种用于背部高速气流条件下的板材防火试验系统及方法。

背景技术：

1、随着航空技术的不断发展，飞机在重量、速度和其他飞行性能发面迅速提高，逐渐成为一种快速、安全、可靠、经济、舒适的运输工具，成为沟通世界各地重要的物质基础。飞机主要有机翼、机身、尾翼、动力装置、起落架和操纵系统组成。内有发动机、起落架、燃油箱、驾驶舱、客舱和货舱等。飞机作为一种科学技术含量高、结构复杂的交通工具，如果在操作中出现微小的疏忽和失误，就可能酿成重大火灾，出现机毁人亡的恶性事故。

2、特别是飞机在航行时往往携带有大量的航空汽油、航空煤油、润滑油等可燃液体，存在大量的起火源；且受到飞机结构限制，舱门设置数量有限，机舱保持封闭，人员疏塞困难，火势及烟雾弥散快速，扑救困难。针对于此，优秀的防火措施是保障飞机运行安全必不可少的条件。除去配备良好的防火设施外，飞机组件本身的防火性能也是十分关键的。

3、航空用板材作为飞机机体的重要组成部分，为了减重且满足结构强度，常用碳纤维复合材料或铝制作，尤其在发动机短舱大量使用，一旦发动机发生起火，短舱中的这些复材及铝制结构将直接承受火焰冲击，其防火性能的好坏将直接影响到火势发展。而要保证防火性能达标，则需要对其进行试验验证。但是，受限于特殊的航空应用环境，试验时需要满足的测试条件更为苛刻，常规的板材防火试验方法，无法构建出真正满足航空测试要求的测试环境。

4、故而，目前亟需一种能够满足航空标准测试要求的、符合真实航空测试环境的试验系统及方法。

技术实现思路

1、本发明意在提供一种用于背部高速气流条件下的板材防火试验系统及方法，能够构建得到高真实度的航空防火测试环境，试验可靠度高，且试验效率较高，调试方便。

2、为达到上述目的，本发明提供如下基础方案：

3、方案一

4、用于背部高速气流条件下的板材防火试验方法，包括以下步骤：

5、步骤1：将板材固定于防火试验系统的测试段；

6、步骤2：在测试段设置燃烧器并使得燃烧器的火焰垂直喷射至板材表面；

7、步骤3：采用风机提供气流，气流通过防火试验系统的压缩段后输出给测试段，在测试段模拟出背部高速气流；所述压缩段的进气口与压缩口的面积比值呈预设比值。

8、方案二

9、用于背部高速气流条件下的板材防火试验系统，应用于如方案一所述的用于背部高速气流条件下的板材防火试验方法；包括依次可拆卸连接的进气段、压缩段、测试段和排气段；包括依次可拆卸连接的进气段、压缩段、测试段和排气段；所述进气段与风机连接，所述压缩段的进气口与进气段连接，压缩段的压缩口与测试段连接；所述压缩段的进气口与压缩口的面积比值呈预设比值；所述测试段为一侧面设有开口的矩形管道，所述测试段的与开口相对的一侧面上设有可开合的观察窗；观察窗上设有数个热电偶插口。

10、本发明的工作原理及优点在于：测试段配合燃烧器可为板材提供火焰冲击环境，通过风机、压缩段和测试段配合可为板材提供高速气流环境，二者组合构建得到高真实度的航空防火测试环境。其中，燃烧器垂直喷射的火焰符合实际应用场景中，飞机中真实的火焰燃烧情况，能够真实模拟板材受到的火焰冲击；而压缩段能够大幅提升风速，快速构建出可靠的气流环境，能够高效满足试验的气流环境要求，试验场景真实度较高，试验结果可靠，较具参考价值且环境条件达成迅速，试验效率较高。

11、重点在于，本方案创造性地构建了满足航空测试要求的针对航空用板材的防火试验系统。首先，本方案自飞机防火要求(如代号为ac no:20-135的咨询通告)出发，通过在测试段中定向模拟火焰冲击，能够模拟出板材在飞机机舱内(例如发动机短舱内)所承受的火焰冲击情况(小空间、高冲击的火焰)，在高仿真的火焰冲击下，可完成对板材防火性能的准确校验；其次，本方案突破了飞机防火要求和飞机适航标准的局限，在构建试验场景时，不仅仅是基于标准要求的防火性能需求对火焰加载方式做了设置，还额外构建了背部气流试验条件，通过步骤3的设置，为火焰冲击环境提供了背部气流影响因素。

12、在实际的飞机火灾场景中，火灾的发生往往伴随着气流的震荡，并且这种气流震荡与常规的火灾场景中的气流震荡不同，常规火灾场景中的气流环境往往是自然条件下的、波动很小的，针对普通板材的防火试验也不会去刻意模拟气流条件，而多是在开放的空间中对板材进行定点灼烧；即使有做类似气流的模拟，也多为类似于构建空气条件的模拟(模拟自然风下的空气燃烧条件，模拟不同的空气浓度条件等)，提供的气流并不构成强力的通道气流体，甚至不构成“流”。而在飞机火灾场景中，特别是对于飞机发动机短舱处而言，该处板材所面临的气流环境会十分复杂，也更为强烈，发动机相关的空气动力系统配合以发动机运作时产生的气流，使得板材背部在承受火焰冲击时实际还处于高速气流环境下，而这种气流实际是会影响到板材的实际受火情况的(不同的气流冲击速度、气流所处的流动空间、气流本身的流动状态均会影响到板材的受火面形态)。本方案则特别关注了这一点，并通过步骤3做了针对性的背部高速气流模拟，结合以各段结构的特殊设计，能够构建得到更为还原真实火灾场景的试验环境，试验所得数据更具参考价值。

技术特征：

1.用于背部高速气流条件下的板材防火试验方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的用于背部高速气流条件下的板材防火试验方法，其特征在于，在步骤2之前，还包括在测试段设置热电偶，并调试使得热电偶端头贴合板材背部表面。

3.根据权利要求1所述的用于背部高速气流条件下的板材防火试验方法，其特征在于，所述防火试验系统包括依次可拆卸连接的进气段、压缩段、测试段和排气段。

4.根据权利要求1所述的用于背部高速气流条件下的板材防火试验方法，其特征在于，在步骤3中，所述预设比值为压缩段的进气口面积：压缩口面积＝1.55：1。

5.根据权利要求1所述的用于背部高速气流条件下的板材防火试验方法，其特征在于，所述测试段为一侧面设有开口的矩形管道；在步骤1中，固定板材时，使得板材背部表面封闭开口。

6.根据权利要求1所述的用于背部高速气流条件下的板材防火试验方法，其特征在于，所述压缩段中设有数个平行设置的导流板；相邻导流板之间留有间隙。

7.根据权利要求5所述的用于背部高速气流条件下的板材防火试验方法，其特征在于，所述测试段的与开口相对的一侧面上设有可开合的观察窗；所述热电偶插口设于观察窗上且数个热电偶插口呈十字形排布。

8.根据权利要求1所述的用于背部高速气流条件下的板材防火试验方法，其特征在于，在步骤2中，燃烧器的出火端保持水平且与板材背部表面相隔100～105cm；出火端的中心对应位于板材中心下方20～30mm处。

9.根据权利要求3所述的用于背部高速气流条件下的板材防火试验方法，其特征在于，所述排气段包括相连接的第一排气段和第二排气段，且第一排气段与第二排气段的连接角度为120°。

10.用于背部高速气流条件下的板材防火试验系统，其特征在于，应用于如权利要求1-9任一项所述的用于背部高速气流条件下的板材防火试验方法；包括依次可拆卸连接的进气段、压缩段、测试段和排气段；所述进气段与风机连接，所述压缩段的进气口与进气段连接，压缩段的压缩口与测试段连接；所述压缩段的进气口与压缩口的面积比值呈预设比值；所述测试段为一侧面设有开口的矩形管道，所述测试段的与开口相对的一侧面上设有可开合的观察窗；观察窗上设有数个热电偶插口。

技术总结
本发明涉及航空防火试验技术领域，公开了一种用于背部高速气流条件下的板材防火试验系统及方法，包括以下步骤：步骤1：将板材固定于防火试验系统的测试段；步骤2：在测试段设置燃烧器并使得燃烧器的火焰垂直喷射至板材表面；步骤3：采用风机提供气流，气流通过防火试验系统的压缩段后输出给测试段，在测试段模拟出背部高速气流；所述压缩段的进气口与压缩口的面积比值呈预设比值。本发明能够构建得到高真实度的航空防火测试环境，试验可靠度高，且试验效率较高，调试方便。

技术研发人员：刘又瑞,李林,刘曦非,王玉琢,钟超越,苏正良,夏祖西,彭华乔
受保护的技术使用者：中国民用航空总局第二研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13