ICS 49.020 V 06
民用飞机机载设备环境条件和试验方法
第 7 部分：爆炸试验
Environmental conditions and test procedures for airborne equipment of
civil airplane—
Part 7：Explosive atmosphere test
2014-05-19 发布 2014-10-01 实施
中华人民共和国工业和信息化部发布
前言
HB 6167-2014《民用飞机机载设备环境条件和试验方法》分为 26 个部分：
—— 第 1 部分：总则;
—— 第 2 部分：温度和高度试验;
—— 第 3 部分：温度变化试验;
—— 第 4 部分：湿热试验;
—— 第 5 部分：飞行冲击和坠撞安全试验;
—— 第 6 部分：振动试验;
—— 第 7 部分：爆炸试验;
—— 第 8 部分：防水试验;
—— 第 9 部分：流体敏感性试验;
—— 第 10 部分：砂尘试验;
—— 第 11 部分：霉菌试验;
—— 第 12 部分：盐雾试验;
—— 第 13 部分：结冰试验;
—— 第 14 部分：防火、可燃性试验;
—— 第 15 部分：声振试验;
—— 第 16 部分：加速度试验;
—— 第 17 部分：磁影响试验;
—— 第 18 部分：电源输入试验;
—— 第 19 部分：电压尖峰试验;
—— 第 20 部分：电源线音频传导敏感性试验;
—— 第 21 部分：感应信号敏感性试验;
—— 第 22 部分：射频敏感性试验;
—— 第 23 部分：射频能量发射试验;
—— 第 24 部分：雷电感应瞬态敏感度试验;
—— 第 25 部分：雷电直接效应试验;
—— 第 26 部分：静电放电试验。
本部分为 HB 6167-2014 的第 7 部分。
本部分按照 GB/T 1. 1-2009 给出的规则起草。
本部分代替 HB 6167.7-1989《民用飞机机载设备环境条件和试验方法爆炸试验》本部分与 HB 6167.7-1989 相比，除编辑性修改外主要技术变化如下：
——设备分类发生变化，将 E1 类设备变为E 类设备，将 E2 类设备变为H 类设备，去除 X 类设备; ——燃料要求发生变化。
本部分由中国航空综合技术研究所归口。
本部分起草单位：中国航空综合技术研究所。
本部分主要起草人：游亚飞、朱姝。
本部分于 1989 年首次发布。
民用飞机机载设备环境条件和试验方法
第 7 部分：爆炸试验
1 范围
本部分规定了可能接触规定的易燃流体和蒸汽的机载设备的试验要求和试验程序。它还给出了飞机飞行工作期间经受或可能经受易燃液体和蒸汽区域内可能发生的正常和失效条件。
本部分适用于飞机上可能接触易燃液体、蒸汽或气体，并在正常工作或失效条件下可能产生电弧、火花或热表面得设备。本部分所涉及的易燃液体、蒸汽或气体摸拟了那些在传统飞行器中常用的并且需要氧气才能燃烧的物质(例如：不包括单元燃料)。
本部分不适用于由于飞机携带物品(如行李或货物等)的泄漏而产生的潜在危险环境。
注：爆炸试验应在试验样品经受了总则所列的其他环境试验之后(防火、可燃性试验除外)进行。
2 规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件， 仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。
HB 6167. 1-2014 民用飞机机载设备环境条件和试验方法第 1 部分：总则
3 术语和定义
HB 6167. 1-2014 界定的以及下列术语和定义使用于本文件。
3.1
防爆 explosion proof
如果已确定在指定环境中设备引起易燃气体或蒸汽产生爆炸的危险性可以忽略，那么可以认为设备是防爆的。
3.2
隔爆 containment
若正常地(如由电路接通或断开引起)或偶然地(如由短路或接地不良引起)产生的任何火花或热效应，在规定的试验条件下不会导致周围环境的易燃气体爆炸时，则该设备是隔爆的。
3.3
爆炸性气体环境 explosive gas environment
含有爆炸性气体混合物的环境。
4 设备分类
4.1 A 类设备
A 类设备应设计成：
a) 在正常使用条件下，表面温度不会升高到引燃周围易燃气体的程度，任何工作部分也不会引起燃烧，满足 7.2 规定的防爆试验;
b) 设备内部爆炸混合物的燃烧不会引起其周围爆炸大气的引燃，满足 7. 1 规定的隔爆试验。
满足 4. 1b)要求的密封设备应归为 A 类设备。
4.2 E 类设备
E 类设备是非密封的，且不安装在具有防火焰和爆炸蔓延设计的外壳中的设备。
此类设备的设计应满足在正常使用条件下，任何外表面的温度不应升高到能够引燃的程度，任何工作部分也不会引起燃烧，满足 7.2 规定的防爆试验。
4.3 H 类设备
H 类设备包括那些密封的、存在热点表面(内部或外部)并且在正常工作条件下不产生火花的设备。
此类设备的设计应满足在正常使用条件下，任何外表面温度不会升高到引燃周围易燃气体的程度，以便满足 7.3 规定的器件表面温度试验。
外表面有温度要求的密封设备将定义为 H 类设备。
5 对设备的要求
5.1 爆炸性试验设备要求
用于气化爆炸试验所用燃料的设备，应具备加温装置，以保证爆炸性混合气体加热后，从气化器中引入爆炸试验箱时不凝聚。
当燃料在爆炸试验箱内气化时，燃料可以在试验室环境温度下导入试验箱中。导管内壁应清洁， 以防输送过程发生爆炸。爆炸试验设备示意图见图 1。
5.2 试验样品设计和安装要求
设备规范应详细说明用于具体类别设备外壳设计的任何限制条件，如适用，这些设计限制宜包括以下内容：
a) 对于可能会接触到易燃液体或蒸汽，且在正常使用中可能会产生电弧、电火花或热表面的设备，在设计时应考虑到它自身可能的安装方式，并进行防爆设计。
b) 对于可能会接触到易燃液体或蒸汽， 且在故障条件下可能产生电弧、电火花、摩擦火花或热表面的设备，在设计和安装时应将产生引燃易燃蒸汽的所有故障风险降到可接受的最低程度。
c) 在为强迫通风设备设计空气供给系统时，应考虑易燃蒸汽污染空气的可能性。如果设备及其管道(包括接头)位于能受到这种污染的区域中，这些设备应能满足相应的环境条件。
d) 4. 1 中 A 类设备的规范，宜考虑凸缘和孔洞尺寸或其他等效措施(如阻焰罩等)的设计要求，以保证设备在火焰蔓延中足够安全。这些信息包含在关于安全的国家规定中。
A——空气; L——圆筒形爆炸试验箱;
B——丙烷容器; M——试验样品;
C——减压阀; N——出烟孔;
D——由爆炸试验箱上的微型开关控制的气体截止阀; O——混合室;
E——氧气瓶; P——排向大气的废气;
F——使气体达到标准温度的热交换器; Q——用于试验样品换气的抽气机;
G——针状阀; R——搅拌鼓风机;
H——流量计; S——由于爆炸胶带位移可以释放的微动开关(每端一个);
J——两端用隔板覆盖(用纸板或聚乙烯板)用胶带固定; T——薄板;
K——薄膜止回阀; V——胶带。
图 1 爆炸大气试验装置示例
6 试验条件
6.1 燃料
除非另有规定，否则使用的燃料可以是丙烷、正己烷或与此相当的燃料。
6.2 燃料混合物
燃料混合物应按如下比例配比：
a) 对于丙烷，使用由 3.85%～4.25%体积的丙烷和 96. 15%～95.75%体积的空气混合而成的、化学当量为 1.05 的混合物。试验设备示意图见图 1。
b) 对于正己烷，使用化学当量为 1.80 的混合物，其正己烷的含量按照下式计算：
V
式中：
V —-95%正己烷体积，单位为毫升(mL);
V1 ——试验箱有效容积，单位为升(L);
P ——试验箱压力，单位为帕(Pa);
T ——试验箱温度，单位为开尔文(K);
ρ ——正己烷比重。
正己烷比重由图 2 确定。充入的空气重量与温度的关系见图 3。
爆炸大气试验所用的燃料蒸发装置应能把少量空气和燃料蒸汽一起加热，以使燃料蒸汽从蒸发装置
导入试验箱时不会发生凝结。
如果试验设备要求燃料在爆炸试验箱内汽化时，燃料应以试验现场的环境温度导入。
图 2 正己烷的比重
1.36 1.40 1.46 1.50 1.54 1.57 1.59 1.63 1.68 1.72
空气质量 (kg)
图 3 充入的空气重量与温度的关系
6.3 试验温度
6.3.1 A 类试验
试验箱内环境温度应不低于 25℃。
6.3.2 E 类试验
将箱内环境温度升高到给定的高温工作温度。
6.3.3 H 类试验
将箱内环境温度升高到给定的高温工作温度。
6.4 试验压力
试验应在标准大气下进行。
7 试验程序
7.1 隔爆试验
7.1.1 试验准备
应按以下程序进行试验准备：
a) 试验外壳或罩子准备：本步骤的目的是为了有意地使受试外壳或罩子充满挥发性气体混合物然后点燃它。可以要求在外壳或罩子上钻孔或开孔， 用于软管与燃料蒸汽空气混合物循环系统的进出连接，以及安装一个火花隙装置。为便于引入爆炸气体而做的任何改动， 造成的外壳体积变化不应大于±5%。
b) 软管的安装：当插入来自风机的软管时，应特别小心，防止回火或管道的压力泄漏点燃周围的混合气体。
c) 火花隙装置：应提供一个火花隙装置，用来点燃外壳或罩子内的爆炸混合气体。可以在外壳或罩子上钻孔或开孔安装火花隙装置，也可以在内部安装火花隙装置。
d) 壳体安装：壳体或罩子，与装入其内部的试验样品或与试验样品体积和位置构形相同的模型一起，应按照制造方推荐的正常使用安装方式，在爆炸试验箱内进行机械和电气连接与定位。如果试验需要，这一步骤还应包括必要的冷却措施。
e) 试验装置：所需的装置包括试验箱或试验舱及其辅助仪器，用来提供、保持和监控规定的试验条件。采用的试验箱要具有引燃燃油-空气混合物的装置(如火花隙装置)，以及能引起混合气体样品爆炸的装置(如火花隙或电热塞点火源)。另一种可用的确定蒸汽爆炸特性的方法是使用校准过的爆炸气体仪，这种仪表能够测量燃料-空气混合物的爆炸程度和浓度。
7.1.2 试验步骤
试验按以下步骤进行三次。
a) 将试验箱密封并将箱内压力保持在试验所在地的大气压力。试验箱内温度不低于 25℃。箱内爆炸混合物使用 6. 1 和 6.2 规定的混合物。使燃料/空气混合物在试验件间循环流动(采用风机或泵)，以保证爆炸性混合物进入试验样品内。
b) 为了使壳体内气体发生爆炸，要给壳体内的引燃源通电。壳体内发生的爆炸可以通过插入壳体内部并与试验箱外的温度记录仪相连接的热电偶检测出来。如果引燃的混合物没有立即发生爆炸，则认为试验无效，并且要装入新的爆炸混合物重新进行试验。
c) 壳内爆炸至少要进行 5 次。如果试验壳体较小(不超过试验箱体积的 1/50)，并且当混合物循环进入到壳内时，壳体内引燃的反应是爆炸性的，而不是使爆炸混合物连续地燃烧，那么，在不向箱内充入新的爆炸混合物的情况下，可以使壳体内产生多于 1 次的爆炸，但不超过 5 次。如果试验壳体容积大于试验箱机体的 1/50，每个试件爆炸后需清理试验箱，因为可能已经改变试验混合气体。壳体内爆炸之间要留有足够的时间， 以使新的爆炸混合物进入壳体内，替换燃烧过的废气。如果壳体内的爆炸没有引起主试验箱的爆炸， 则应使用火花塞或电热塞点燃混合物
样品来检验主试验箱内的燃料-空气混合物的爆炸性。如果主试验箱内的空气-蒸汽混合物不具有爆炸性，则认为试验无效，重新进行全部程序。
7.1.3 失效判据
如果壳内爆炸引起了主试验箱爆炸，则认为试验样品未通过此试验，无需再进行试验。
7.1.4 外表面温度测试
如有必要，应在专用设备规范中规定试验程序。
7.2 防爆试验
7.2.1 试验准备
应按以下程序进行试验准备：
a) 试验样品应按制造方推荐的正常使用安装方式进行机械和电气连接与定位。这应包括在进行本部分所述试验有需要时提供的任何冷却措施，以便能进行正常的电气工作，允许通过压力密封装置在试验箱外进行机械控制。应拆去或松开试验样品的外罩， 以利于爆炸混合物进入。对于多单元件组成的大型试验样品，允许一次试验一个或几个单元件，通过电缆孔将电连接延长到放置在试验箱外的其余相关设备。
b) 使试验样品运行以确定其功能是否正常。
c) 只要能采取适当措施来复现扭矩、电压、电流和感抗等正常负荷， 就可模拟驱动部件上的机械负荷以及开关和继电器上的伺服机构负荷和电负荷。在所有情况下， 最好按照安装环境中正常工作模式使试验样品运行。
7.2.2 试验步骤
试验应在标准大气下进行：
a) 密封试验箱，并且将箱温升高到高温工作温度，即设备设计的最高工作温度。在爆炸混合气体进入试验箱前，应使试验箱和试验箱壁的温度上升与试验箱周围空气的差值不超过 11℃,以防止爆炸气体凝露。
b) 向试验箱内注入第 6 章中要求的燃料量，使试验大气循环流通至少 3min，以便于燃料完全汽化并产生均匀的混合气体。
c) 在这段时间内，试验样品的所有电接触器都应动作。在这一期间内试验样品的运转应连续工作，且所有电接触器的开合频率应尽量和实际使用中相同。
d) 如果试验样品工作时没有发生爆炸，应使用火花隙或电热塞引燃混合气体样品的方法来检验空气-燃料蒸汽混合气体的潜在爆炸性。如果空气-燃料蒸汽混合气体不具有爆炸性， 则认为此试验无效，应重新进行全部试验程序。
7.2.3 失效判据
如果试验样品引起爆炸，则试验样品未通过此试验，无需再进行试验。
7.3 部件或表面温度试验
7.3.1 试验准备
按 7.2. 1 的要求将试验样品装在试验箱内，对有可能引发热点火的受试部件和受试表面，应安装工作温度范围为 65℃~260℃的热电偶。
7.3.2 试验步骤
试验按以下步骤进行。
a) 密封试验箱，将箱内温度升到高温工作温度，即设备设计的最高工作温度。试验箱和箱壁的温度与试验箱周围空气温度的差值不得超过 11℃。
b) 步骤 2：使设备通电并按正常模式工作，直到其达到热稳定，应记录可疑部件或表面达到的最高温度。如果温度超过 204℃,则试验应终止。
7.3.3 失效判据
在 7.3.2 步骤 2 中，如果试验样品温度超过 204℃,则试验样品未通过此试验，无须再进行试验。
7.4 设备分类和试验要求
设备分类和试验要求如表 1 所示。
表 1 设备分类和试验要求
8 引用本部分时应规定的项目
引用本部分时应规定的项目如下所示：
a) 试验样品的数量;
b) 初始检测项目和要求;
c) 合格判据;
d) 对于 E 和 H 类试验，应规定爆炸试验箱内环境温度、试验样品的机械负荷和电负荷、电接触器的通断次数或工作时间;
e) 其他特殊要求。
附录 A
(资料性附录)
飞机区域定义及设备需求
在飞机区域中安装设备取决于设备在正常使用状态下防止爆炸大气的能力，取决于设备在故障条件下反常运转时，设定区域中出现的各种可能情况。对区域的界定如下：
a) 飞机区域Ⅰ是一个连续或间断存在或可能存在暴露的易燃液体或气体的大气环境(例如，油箱或燃油系统内的空间)。在这样的环境中安装的设备应当在正常操作或两次故障条件下不能点燃周围的空气。
b) 飞机区域Ⅱ是指仅当发生故障引起溢出或泄漏时预计会出现可燃混合物的大气环境。在这样的环境中安装设备应当在其正常操作或故障运转状态下不能点燃周围的空气。设备只出现一次故障才予以考虑。
c) 飞机区域Ⅲ是指仅当发生故障引起溢出或泄漏时不会出现可燃混合物的大气环境。在这样的环境中安装设备应当在其正常操作下无法点燃周围的空气。
d) 飞机区域Ⅳ是指定燃烧区或发生两次故障引起溢出或泄漏时都不会出现可燃混合物的大气环境。在这样的环境中安装的设备没有特别要求。
