ICS 49.020 V 10
HB 8642-2022
民用飞机机舱内部隔音/隔热材料火焰蔓延
试验方法
Flammability and flame propagation test method for acoustic/thermal
insulation materials installed in the fuselage for civil aircraft
2022-04-24 发布 2022-10-01 实施
中华人民共和国工业和信息化部发布
前言
本标准按照 GB/T 1.1-2009《标准化工作导则第 1 部分：标准的结构和编写》给出的规则起草。本标准由中国航空综合技术研究所归口。
本标准起草单位：中国商用飞机有限责任公司上海飞机设计研究院、中国航发北京航空材料研究院、上海航空工业(集团)有限公司。
本标准主要起草人：吕峥烨、李根、丁琨、王薇、张宏、陈敬哲、黄卫星、黄莎莎。
民用飞机机舱内部隔音/隔热材料火焰蔓延
试验方法
1 范围
本标准规定了民用飞机机舱内部隔音/隔热材料火焰蔓延试验的试验设备、器材、试样、试验步骤以及试验报告等要求。
本标准适用于民用飞机机舱内部隔音/隔热材料火焰蔓延试验。
2 术语和定义
下列术语和定义适用于本标准。
2.1
火焰蔓延 flame propagation
火焰沿试样长度方向蔓延的最远距离，从燃烧源火焰的中点开始测量。在初始点火之后， 试样上所有火焰熄灭之前测量该距离。该距离与试验后所测得的烧焦长度不同。
2.2
隔音/隔热材料 acoustic/thermal insulation material
用来隔离声音和(或)热的一种材料或材料组合。
2.3
零点 zero point
燃烧器火焰作用于试样的位置。
3 设备
3.1 试验箱
试验箱应放置在排气罩下方，以便排气罩在每次试验后将试验箱内的烟气排出：
a) 试验箱长 1 397mm、深 495mm，可高于试样(710～762)mm，如图 1 所示，其侧壁、底部和顶部应使用纤维状陶瓷绝热材料进行隔热;
b) 在试验箱的前面板上，应装有 1 321mm ×305mm 耐高温的玻璃窗，用来观察试样的试验过程;
c) 在玻璃窗下方应有用于试样滑动平台进出的门，滑动平台应能确保试样夹处于水平位置，并将其固定;
d) 试验箱应有内置烟囱，位于试样箱中与辐射热源相对的一端，烟囱的外部尺寸为宽 130mm、深 411mm、高 330mm，内部尺寸为宽 114mm、深 396mm，烟囱应延伸到试验箱顶部，见图 2。
3.2 辐射热源
辐射热源安装在用铸铁或等效材料制成的框架里，并满足下述要求：
a) 辐射热源在试验箱中应与试样水平面呈 30˚,并在零点上方 190mm 处;
b) 电热板：
——电热板应有六根 76mm 宽的辐射条，辐射条应垂直于电热板的长边;
——电热板应有 327mm ×470mm 的辐射面，能承受 704℃的工作温度，见图 3; ——用功率控制模块和以微处理器为基础的控制器来设置电热板的工作参数;
——电热板可采用三相/单相电源供电。
图 1 辐射板试验箱示意图
图 2 内置烟囱示意图
1
标引序号说明：
1——六根辐射条。
图 3 电热板示意图
3.3 燃烧器
燃烧器是一个轴对称的丙烷供气管，并满足下述要求：
a) 燃烧器管长 71mm，其供气管上带有 0.15mm 的小孔，见图 4;
b) 燃烧器应与试样成 27˚,点火时在试样上方 12mm，见图 5，可使用如图 6 所示的定位器，以便能准确地定位燃烧器;
c) 通过调节丙烷气流，能产生 127mm 长的燃烧火焰，并在火焰中心产生 19mm 长的蓝色内焰，可在燃烧器的顶端焊上一个 19mm 长的指示装置(例如一个薄金属条)，以帮助检测内焰长度;
d) 燃烧器可以从点火位置移开，移至试样上方至少 51mm，并使火焰保持水平。
图 4 丙烷燃烧器示意图
标引序号说明：
1——零点;2——位置 1;3——位置 2;4——螺钉。
图 5 热流计支架示意图
图 6 丙烷燃烧器定位器示意图
3.4 试样夹
试样夹由试样支架和固定框架组成，并满足下述要求：
a) 试样夹安放在滑动平台上，见图 7，用螺栓将试样支架固定在滑动平台的上表面，以安装不同厚度的试样，只要能够满足试样的高度要求，也可使用比图 7 所示更深的滑动平台;
b) 将试样放置在硅酸钙板或等效的耐高温隔热板上，随后，将试样和隔热板一起放置在试样支架上，隔热板用来隔热和防止试样过度预热，该板的高度不得阻碍滑动平台进出试验箱，一般厚6mm，如果该平台的表面足够高，而且在滑动平台移动时可以防止试样过度预热，则可以不需要隔热板;
c) 固定框架由 3.2mm 厚的低碳钢焊制而成，框的外部尺寸为 585mm ×333mm，内部尺寸为483mm ×273mm，见图 8，框架放置在试样上，其上缘的前、后和右侧边缘应靠在滑动平台的顶部，其下缘应压紧试样的四边，下缘右侧应与滑动平台对齐。
图 7 滑动平台示意图
图 8 试样夹三视图
3.5 热电偶
热电偶是用以调节辐射板热流值的传感器，并满足下述要求：
a) 热电偶放置在离箱后壁 279mm、箱右壁 292mm、辐射板下方 51mm 处;
b) 可使用 K 型热电偶或其他等效的热电偶。
3.6 热流计
热流计要求如下：
a) 热流计应为圆柱形、水冷式、总热流密度、箔型 Gardon 计;
b) 热流计的量程为(0～5.7)W/cm2;
c) 每年定期校验校准，并在校准有效期内使用。
3.7 热流计支架
热流计支架用以安装热流计，并满足下述要求：
a) 从试验箱中拉出滑动平台以安装热流计支架，并且在滑动平台底部与热流计支架贴近的部位放置一层隔热板，防止校准过程中的热量损失;
b) 热流计支架深应为 333mm (从前到后)，宽 203mm，并且靠在滑动平台的顶端;
c) 热流计支架应用 3.2mm 厚的平板钢制成，并且有 12.7mm 厚的耐火板的开口，该开口与滑动平台的顶端平齐;
d) 热流计支架上应有三个直径为 25.4mm 的孔，用于插入热流计，零点的中心线到辐射板表面的距离应为(191±3)mm，第一个孔的中心线到第二个孔的中心线的距离应为 51mm，第二个孔的中心线到第三个孔的中心线的距离应与之相同，见图 5，零点的中心线到辐射板的高度和孔之间的距离若符合本项要求，可采用其他结构形式的热流计支架。
3.8 记录装置
记录装置用来测量和记录热流计和热电偶的输出值，并满足下述要求：
a) 采用经校准的记录装置或者计算机数据采集系统;
b) 在热流值校准时，数据采集系统应至少每秒钟能记录一次热流计的输出值。
3.9 计时装置
配备秒表或其他计时装置测量燃烧器火焰的作用时间和试样的火焰熄灭时间，精确到±1s/h。
4 试样
4.1 试样数量
至少制备三个试样。若使用了各向异性的薄膜包覆材料， 则应按薄膜包覆材料的经向和纬向分别制备至少三个试样。
4.2 试样结构
试样应包括隔音/隔热结构用的所有材料(包括软质芯体材料、硬质芯体材料、薄膜、织物和带子等)。
4.3 试样尺寸
按以下尺寸制备试样：
a) 软质的芯体材料，应切割成 318mm ×584mm;
b) 硬质材料，应切割成(292±6)mm ×584mm;
c) 试样的厚度应与安装在飞机上的材料厚度相同，使其能完全放进滑动平台的试样支架中，且使其暴露表面与框架开口齐平。
4.4 试样制备
按以下要求制备试样：
a) 准备一片芯体材料，如泡沫或玻璃纤维，若有薄膜包覆材料，则准备一片足以覆盖芯体材料的薄膜包覆材料;
b) 可使用热封装的形式制备玻璃纤维试样;
c) 不能热封的包覆材料可以用装订、缝合或捆扎的方法制备， 但应保证不压缩芯体材料而又足够能覆盖其侧面，试样接缝的长边应尽可能地连续固定。
4.5 试样预处理
试验前，将试样置于(21±3)℃和(55±10)%相对湿度的环境条件下预处理至少 24h。
5 热流校准
5.1 将滑动平台滑出试验箱，安装热流计支架。
5.2 将滑动平台推回试验箱，并将热流计插入第一个孔(零点)，见图 5。
5.3 关闭滑动平台下方的门。
5.4 在启动辐射板之前，确认热流计的表面是清洁的，且热流计接通冷却水。
5.5 启动辐射板，设置功率控制器使零点位置的热流值达到 1.7W/cm2，偏差在±5%以内，确保热流值达到稳定状态(可能持续 1h)，在此期间，燃烧器应关闭并处于点火位置。
5.6 零点的热流值达到稳定状态后，将热流计从零点移动 51mm 至位置 1，见图 5。待热流计稳定后，记录热流值，再将热流计移动至位置 2，待热流计稳定后，记录热流值。表 1 给出了三个位置上典型的校准范围。
5.7 校准结束后，打开滑动平台的门，取出热流计及其支架，并让冷却水至少再流动 5min。
表 1 三个位置上典型的校准范围
6 试验步骤
6.1 按第 5 章要求进行热流校准。
6.2 点燃燃烧器，按 3.3 的要求调节燃烧器火焰，确保燃烧器位于滑动平台顶部上方至少 51mm 处。
6.3 每次试验前，从预处理箱内取出一个试样。将试样按第 4 章的要求放置在滑动平台上的试样夹中，确保试样的表面与滑动平台的顶部齐平。上下调节试样位置，确保试样在零点与辐射板的距离为(191±3)mm。
6.4 对薄膜/玻璃纤维组件试样，应在薄膜包覆物上切个小口以排除内部的空气。切口纵向长约 51mm，切口中心应距离固定框架左边(76±13)mm。
6.5 将滑动平台快速推进试验箱并关闭试验箱底部的门。
6.6 将燃烧器置于点火位置，在火焰接触试样中心的同时启动计时器。
6.7 燃烧器在该位置点火 15s 后，移至试样上方至少 51mm 的位置。
6.8 观察并记录试样的火焰蔓延距离是否超过 51mm。
6.9 记录试样的火焰熄灭时间。
6.10 按 6.3～6.9 重复试验所有试样，直至试验结束。
6.11 试验结束后，依次关闭燃气、辐射板和试验箱。
7 试验报告
试验报告应至少包括以下内容：
a) 材料描述(材料名称、材料牌号、材料批号、材料标准等);
b) 送样单位;
c) 试样尺寸及数量;
d) 预处理条件;
e) 环境条件;
f) 批准放行证书/适航批准标签编号(适用于适航验证试验);
g) 本标准编号;
h) 试验结果;
i) 现象说明;
j) 试验日期和人员。
参考文献
[1] CCAR25-R4 运输类飞机适航标准
[2] FAR25-R4 Department of transportation, Federal Aviation administration regulation
[3] DOT/FAA/AR-00/12 Aircraft Materials Fire Test Handbook
