[发明专利]一种低气压飞机货舱火灾实验模拟装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种低气压飞机货舱火灾实验模拟装置。

背景技术

近年来，我国航空运输业得到了迅猛发展，货物空运成为民用飞机收入增长的重要来源，随之而来的货舱火灾安全问题引起了人们的广泛关注。

飞机货舱作为特殊的移动受限空间，由于空间结构和货物的摆放方式的各异使得火灾烟气运动极为复杂。货舱火灾具有一般移动受限空间火灾的特性，但与其他移动受限空间的不同之处在于其在长度方向上的尺度远大于其在高度和宽度方向上的尺度，且除了货舱门一个出口外，再无其他通风口，使得火灾时产生的烟、热不易排出，引燃周围的可燃物，热量不断积累使货舱的热系统失衡，导致货舱内的温度骤升，较其他移动受限空间更早发生轰燃。一旦发生轰燃，火灾向整个空间快速蔓延，使得整个货舱陷于火海，所有可燃物表面都开始燃烧，极易造成机毁人亡的事故。

与地面建筑内的烟雾探测设备使用环境相比，由于颠簸和振动，货舱内空气中产生灰尘颗粒、货物纤维和动物绒毛等大量火灾干扰信号，货舱烟雾探测器极其容易出现误报。根据FAA技术中心的David Blake等人的统计，平均每200次飞机货舱火警信号报告中只有1次是真火警。目前由于货舱火灾探测系统误报造成每年大约40到60次迫降。误报不仅给航空公司造成巨大的经济损失，而且提高了恶性飞行事故发生的可能性。货舱火灾及其烟气的运动规律、烟气探测和灭火成为人们关注的焦点。随着飞行高度的增加，货舱内的压力降低，一般情况下，民用飞机最高在10000米左右飞行，这时货舱内的压力大约为0.83个标准大气压；因此，在地面实验室研究飞机货舱在低压状态下发生火灾时烟气运动规律、火灾探测以及灭火对于保证飞机的总体安全是非常有必要的。

目前的绝大部分低压容器内设置的通风系统不能使常压及低压下容器内气流分布均匀，影响容器内参量的变化，例如：常压及低压下飞机货舱内气流分布不匀，会使发生火灾时生成的烟粒子分布不均，进而影响货舱内烟探测器的灵敏度和响应时间；一种智能化低气压试验设备（公开号：CN103324223A）提供了一种通风系统，通风系统由安装在真空室外循环马达和真空室内的离心风轮组成，循环马达的输出端通过长轴与离心风轮相连，循环马达采用磁流体转动轴与真空室密封连接。这种通风系统对于体积较小的规则低压容器效果明显，但不适用与狭长的不规则大容积低压容器。

国外学者根据不同飞机货舱的特点和某些预定的目的对于飞机货舱内烟气运动规律已开展了不同形式的实验研究，但国内仍是空白。2006年，美国联邦航空局（FAA）针对美国当时普遍使用的客机的货舱进行了火灾试验研究，所用的货舱模型尺寸长为6.73m，高度为1.37m，顶部宽度为3.17m，底部宽度1.17m，是一种局部性的试验研究，分别从热释放速率、发烟量和质量损失速率等方面探究了用于货舱烟雾探测系统认证的标准模拟火源。2008年David Blake等人分别对货舱模型尺寸长为14.02m，高度为1.67m，顶部宽度为4.37m，底部宽度3.38m和货舱模型尺寸长为6.73m，高度为1.37m，顶部宽度为3.17m，底部宽度1.17m的两种机型分场景进行了货舱的烟气输运规律模拟研究。以上研究不但无法调节舱内压力的变化，且舱内没有设使常压及低气压下舱内气流均匀分布的通风系统，再加上尺度的限制，多集中于局部模型研究，无法真正开展低气压飞机货舱烟气运动规律的实验研究。因此，在地面实验室建立1:1的飞机货舱火灾模拟实验装置对于开展飞机货舱这种受限空间在低压状态下火灾发展过程、烟气运动规律和轰燃过程的研究是有重要意义的。

发明内容

本发明的目的在于解决上述的不足而提供一种低气压飞机货舱火灾实验模拟装置，该模拟装置不仅能调节舱内压力的变化，而且能使常压和低压工作状态下舱内气流分布均匀，维持舱内火源燃烧过程中的压力动态平衡，除此之外，该模拟装置操作方便，安全可靠，制作成本较低，能够在地面实验室模拟研究飞机货舱在低压状态下发生火灾时烟气运动规律和火灾探测器响应机制，研发适合于飞机货舱的烟气探测系统和灭火系统。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：包括与实际飞机货舱尺寸相吻合的实验台主体，所述的实验台主体为一封闭空间，所述的实验台主体上设有舱门、观察窗，实验台主体的内部设有模拟火源、电子天平、热电偶探针串、热线风速探针串和烟气成分测量探针串，所述的实验台主体上连接有通风系统、真空系统及排烟系统，所述的通风系统、真空系统及排烟系统与测控系统相连。

所述的实验台主体由顶棚、地板、前端板、后端板、左侧壁和右侧壁焊接而成，所述的舱门设置在右侧壁上。