【摘 要】
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近年来,全球经贸不断深入融合,跨区域的商贸合作和人员交流极大地促进了民航运输业蓬勃发展。随着全球民用飞机需求量快速激增,民用飞机安全飞行的相关研究逐渐受到国内外学者重视,据统计,火灾是影响民用飞机安全飞行的重大威胁之一,在民用飞机导致人员死亡的安全事故中,火灾事故的占比较高。民用飞机具有载客量大、空间密集狭窄、可燃物多等特点,客舱内一旦发生火灾,火势可能较快蔓延,高温和有毒烟气将严重威胁人员生命安
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近年来,全球经贸不断深入融合,跨区域的商贸合作和人员交流极大地促进了民航运输业蓬勃发展。随着全球民用飞机需求量快速激增,民用飞机安全飞行的相关研究逐渐受到国内外学者重视,据统计,火灾是影响民用飞机安全飞行的重大威胁之一,在民用飞机导致人员死亡的安全事故中,火灾事故的占比较高。民用飞机具有载客量大、空间密集狭窄、可燃物多等特点,客舱内一旦发生火灾,火势可能较快蔓延,高温和有毒烟气将严重威胁人员生命安全,极易造成巨大经济损失和恶劣社会影响,因此开展民用飞机客舱火灾燃烧特性及烟气蔓延规律的研究十分必要,可以更好地为制定有效的民用飞机火灾防治措施及人员疏散策略提供理论参考和科学依据,对提高民用飞机飞行的系统安全性具有重要价值。本研究以国内存量大、使用率高的空客A320型客机客舱为研究对象,通过大型锥形量热仪火灾试验和数值模拟相结合的方法,对客舱火灾燃烧特性及烟气蔓延规律进行研究。首先开展基于大型锥形量热仪的火灾燃烧试验,在不同引火源功率（20kw、100kw）、不同风机流量下（1.8m~3/s、2.5m~3/s）,分别对空客A320客舱中的主要可燃物如航空座椅、旅客行李、航空地毯进行火灾燃烧试验,分析热释放速率、质量损失率、点燃时间、热释放总量等燃烧特性,再根据客舱主要可燃物全尺寸火灾试验测得的数据,运用质量损失速率计算和稳定火源模型方法分别计算得出民用飞机客舱火源功率,在此基础上,构建FDS数值计算模型,模拟6种不同火灾场景,分析客舱火灾和烟气蔓延规律,提出飞机客舱火灾防治和人员疏散的措施及建议,具体研究表明:（1）利用大型锥形量热仪对客舱内航空座椅、旅客行李、航空地毯等主要可燃物进行全尺寸火灾燃烧试验,得出航空座椅在引火源功率为100kw、风机流量为2.5m~3/s试验条件下的点燃时间为200s、热释放速率为1362kw/m~2、热释放总量为450MJ/m~2、质量损失速率为4.28g/s;旅客行李的点燃时间为25s,热释放速率为260kw/m~2、质量损失速率为2.5g/s;航空地毯的点燃时间为250s,质量损失速率为0.63g/s。（2）通过对比分析不同引火源功率（20kw、100kw）、不同风机流量（1.8m~3/s、2.5m~3/s）下全尺寸火灾试验数据,得出在引火源功率同为20kw时,风机流量为2.5m~3/s时航空座椅、旅客行李到达热释放速率峰值的时间明显短于风机流量为1.8m~3/s的时间,表明风机流量越大,航空座椅、旅客行李的火势发展越快。风机流量同为1.8m~3/s时,引火源功率为100kw时航空座椅、旅客行李的质量损失率明显大于引火源功率为20kw的质量损失率,这表明引火源功率越高,燃烧越充分。根据火灾试验得到的数据,分别运用质量损失速率计算法、稳定火源模型分析法进行计算分析,考虑到客舱实际燃烧情况,最终保守得出民用飞机客舱火源功率为50.95MW。（3）在火灾试验的基础上,构建FDS数值模拟模型,导入试验测试的多种材料燃烧参数,使数值模拟结果更加接近真实场景,模拟得到客舱不同火源位置和应急舱门不同状态6种工况下的温度及烟气浓度等数据,分析得出客舱在应急舱门关闭的情况下,受密闭空间氧气浓度变化的影响,客舱火势先变大再变小,单位烟气浓度生成量随火势也呈现先上升再缓慢下降的趋势;当火源位置同在客舱前部时,应急舱门关闭和开启状态下的可用安全疏散时间分别为149s和147s;当火源位置同在客舱中部时,应急舱门开启和关闭状态下的可用安全疏散时间分别为153s和160s;当火源位置同在客舱后部时,应急舱门开启和关闭状态下的可用安全疏散时间分别为173s和155s;应急舱门开启时,客舱火势发展较快,故在制定民用飞机客舱主被动防火措施时,可设计相应主动排烟装置,以达到排烟和防止新鲜氧气通入的目的。本研究相关结论可为民用飞机客舱火灾防治技术的设计、人员疏散策略及疏散安全时间的判断等提供理论参考
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