低压环境下航空电缆材料燃烧特性的研究

在高高原实验室(61 kPa、4 290 m)和广汉实验室(96 kPa、520 m),分别开展常低压条件下FXL型航空电缆的对比燃烧实验。通过热辐射加热箱、烟密度及成分测试仪和氧指数仪等设备,测量点燃时间、烟密度、质量损失速率和CO、CO2及O2等浓度变化。实验结果表明:在96 kPa和61 kPa两种实验环境下,低压下最小点燃时间及温度的数值更大,两者的温度和时间差分别为15℃和4.8 s;烟密度曲线快速升高后趋于平衡,61 kPa条件下的发烟量小于96 kPa;O2体积浓度随着加热时间先下降后升高,而CO2的变化趋势相反。在61 kPa条件下,CO曲线会出现双峰现象且更明显;随着氧浓度增加,质量损失速率加快且呈线性关系;压力因素对燃烧影响减弱且燃烧持续时间差值变小。研究结果揭示了低压环境对航空电缆的燃烧影响,为增强航空安全提供参考。     

低压环境下泡沫灭火剂热稳定性研究

由泡沫生成系统、发泡倍数测定系统、泡沫热稳定性测试系统组成实验装置,使用气体检测仪监测封闭油面上方可燃气体浓度,测定两种不同类型的泡沫在低压环境下变温油面上的失效时间,研究泡沫的热稳定性。改变单一参数开展实验,探索固定温度条件下发泡倍数对两种不同类型泡沫热稳定性的影响、固定发泡倍数条件下油温对两种不同类型泡沫热稳定性的影响,研究泡沫热稳定性受泡沫发泡倍数和油温影响的规律。结果表明:在60 kPa的低压环境下,加热板温度相同时,随着泡沫灭火剂发泡倍数增大,泡沫破碎时间由长到短依次为:6、9、12倍;泡沫灭火剂发泡倍数相同时,随着加热板温度增大,泡沫破碎时间由长到短依次为:40、60、80、100、120℃。     

低压环境下飞机机舱内织物的燃烧特性

在康定机场和四川省广汉市进行对比燃烧试验,测量飞机机舱内织物的燃烧时间、燃烧长度及质量损失率。结果表明:在低压条件下,织物燃烧速率降低,且开始燃烧所需的体积氧浓度比常压高8%;同一体积氧浓度下或者燃烧同一时间时,低压下质量损失率小于常压;燃烧同一长度,低压下质量损失率大于常压。研究成果可为低压环境下的飞机舱内火灾预防和早期探测提供理论依据。     

单、双喷头细水雾对正庚烷池火灾的抑制作用

为了研究单、双喷头细水雾抑灭正庚烷池火灾的效能和机理,在半体积飞机模拟货舱中开展了单、双喷头细水雾雾滴粒径测试和抑灭20 cm 正庚烷池火灾的实验研究。结果表明,双喷头细水雾协同工作会导致雾滴之间相互碰撞发生二次破碎,有助于雾化效果的提升。通过对燃料表面温度、火焰区平均温度和舱内氧气浓度的测量和计算,对比分析了单、双喷头细水雾抑灭火的主导机理。结果表明,单喷头细水雾灭火的平均时间为283.14 s,耗水量约为3.54 L,燃料表面冷却是其抑灭火的主导机理。双喷头细水雾灭火的平均时间为212.22 s,耗水量约为5.31L,火焰冷却是其抑灭火的主导机理。     

低气压环境下飞机货舱轰燃规律的实验研究

为研究低气压环境下飞机货舱火灾发展至轰燃的内在规律,利用1/4体积标准飞机货舱在海拔4 260 m、气压60 kPa的环境下开展了一系列火灾轰燃实验。选择航空煤油作为主燃料,以单壁瓦楞纸箱被引燃作为轰燃发生的判据,研究低气压环境下不同火源尺寸对轰燃的影响。通过对飞机货舱内热烟气层平均温度、地板所受辐射热通量、燃料热释放速率和烟气体积分数的测量和分析,探讨低气压环境下轰燃发生的临界条件和表现形式。结果表明,火源尺寸的增大提高了轰燃发生的可能性和轰燃的剧烈程度,在达到引发轰燃所需的临界火源尺寸后,继续增大火源尺寸会使轰燃发生的时间提前;60 kPa压力环境下飞机货舱轰燃所需的临界条件为：上部热烟气层平均温度达到553.5 ℃,地板所受辐射热通量达到19.85 kW/m2。     

高高原火行为研究进展

结合我国高高原社会经济发展所面临的消防安全问题,在全面总结国内外高高原地区木垛火、标准油池火、柴汽煤油火以及高高原建筑火灾等研究进展的基础上,进一步提出推动高高原火行为研究的方向和建议,如尝试多元化实验地点、条件、材料研究;开展火灾建模研究;推进高高原火灾防控标准研究等。     

泡沫枪管径对泡沫发泡性能影响的试验研究

基于国家标准的传统自吸式泡沫枪,设计了不同尺寸的泡沫枪喷嘴,并从泡沫枪喷嘴直径尺寸、泡沫的接收距离等角度分析水成膜泡沫灭火剂的发泡倍数以及25%析液时间的变化规律。实验结果表明,在一定范围内,随着泡沫枪管径的增加,发泡倍数和25%析液时间均呈现出先增加后趋于稳定的规律;在一定距离范围内接收泡沫时,随着接收距离的增加,发泡倍数与25%析液时间呈现变大的趋势,但变化幅度不是很大。     

液固两相惰性介质对煤粉爆炸惰化的实验研究

选用水、磷酸二氢铵、碳酸钙作为惰性介质分别添加到含挥发质较多的煤粉中,使用Siwek 20L球型爆炸装置测试了混合体系的最大爆炸压力、最大爆炸压力上升速率、燃烧持续时间、燃烧热值等参数,研究惰性介质对煤粉热值测量、燃烧特性的影响以及惰化效能差异。研究表明:混合体系中惰性介质能有效降低煤粉燃烧效率,且含量越大煤粉当量热值越低。惰性介质能有效降低粉尘燃烧的速率,使最大爆炸压力、最大爆炸压力上升速率减小,燃烧持续时间增加;当其浓度达到一定程度时煤粉不再爆炸。水、磷酸二氢铵、碳酸钙对煤粉爆炸的惰化效能强弱顺序依次为水磷酸二氢铵碳酸钙。     

气液流量对低压双流体细水雾雾场特性的影响

由于对民机货舱中不同气液流量的低压双流体细水雾研究较少,且对单个喷头雾通量和雾动量的定量、定性分析不够完善,还需设计开展实验进行更深入的研究。参考美国联邦航空管理局（简称“FAA”）制定的相关标准,设计并搭建飞机货舱低压双流体细水雾实验平台,主要包括FAA全尺寸飞机货舱、低压双流体细水雾系统。采用的喷头与常规的喷头有所不同,喷出的细水雾是一个圆形平面,具有优良的弥散性和滞空性。实验中采用马尔文粒径分析仪结合Spraytec软件测量不同气液流量下的细水雾雾滴粒径,发现当气体流量从250 L/min增加至350 L/min、液体流量保持0.5 L/min不变时,细水雾雾滴粒径从130 μm降低至95 μm;当液体流量分别为0.75 L/min和1.0 L/min时,粒径大小分别从161 μm降至110 μm,从201 μm降至142 μm。根据美国防火协会的标准,采用量杯收集法测量得到不同气液流量下的雾通量,发现单独增加气体流量或液体流量,其雾通量都会增加。当气体流量为350 L/min、液体流量为1.0 L/min时,雾通量达到最大值,为0.255 L/（min·m2）。利用粒子图像测速仪的高速摄像机拍摄喷雾照片,测量雾滴速度,结果显示,在3种不同的液体流量工况下,随着气体流量从250 L/min增加至350 L/min,对应的雾滴速度均近似以0.04的增长率上升,最小值为8.5 m/s,最大值为16.0 m/s。在假设细水雾雾滴形状为球状时,雾动量关系式由雾滴质量与速度的乘积得到。选取雾滴速度最大值代入公式,得到单个雾滴在不同气液流量下的雾动量变化曲线,发现当气体流量为250 L/min、液体流量为1.0 L/min时,单个雾滴动量达到最大值,为3.6×10-8 kg·m/s。通过实验研究不同气液流量对低压双流体细水雾雾场特性的影响,得出以下结论：当液体流量不变,气体流量从250 L/min以25 L/min的变化率增加至350 L/min时,雾滴粒径和雾动量逐渐减小,而雾滴速度和雾通量逐渐增加;当气体流量不变,液体流量从0.5 L/min以0.25 L/min的变化率增加至1.0 L/min时,雾滴粒径、雾动量和雾通量均逐渐增大,而雾滴速度逐渐减小。对于单个雾滴,雾动量取决于雾滴粒径的大小;而对于喷头喷出的所有雾滴,雾滴速度决定了整体雾动量的大小。今后课题将进行细水雾灭火实验,探究达到最佳灭火效果的气液流量。结论可用于飞机货舱细水雾灭火系统的设计与改进,为飞机防火系统一些参数的设置提供了实验和理论基础。