ICS 49.020 V 10
HB 8643-2022
民用飞机机舱内部隔音/隔热材料抗火焰
烧穿性能试验方法
Test method to determine the burnthrough resistance of 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、吴中庆、陈敬哲、黄卫星、黄莎莎。
民用飞机机舱内部隔音/隔热材料抗火焰
烧穿性能试验方法
1 范围
本标准规定了民用飞机机舱内部隔音/隔热材料抗火焰烧穿性能试验的试验设备、器材、试样以及试验步骤等要求。
本标准适用于民用飞机机舱内部隔音/隔热材料抗火焰烧穿性能试验。
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。
GB 6537-2006 3 号喷气燃料
3 术语和定义
下列术语和定义适用于本标准。
3.1
隔绝毯试样组 insulation material set(简称试样组)
定位于试验台两侧，与垂直方向成 30˚ 的两个隔音/隔热材料试样，两个试样的构造和材料应相同。 3.2
烧穿时间 burnthrough time
燃烧器火焰烧穿试样的时间和(或)在距离隔绝毯试验架前表面 30.5cm 的板内侧热流量达到2.27W/cm2 所需的时间，两者取较快者，单位为 s。
4 试验设备
4.1 试验用燃烧器
4.1.1 概述
试验燃烧器应为改进的枪型燃烧器。
4.1.2 喷嘴
喷嘴带有 80 ˚ 喷射角，在 0.71MPa 压力下，额定流量为(0.378 0±0.012 6)L/min。
4.1.3 内部固定片
4.1.3.1 位于气流管中间的内部固定片距离燃油喷嘴尖 95mm。
4.1.3.2 固定片的定位使点火器定位于 10 点到 11 点钟的中间位置(从外往里看)。
4.1.4 出口固定片
出口固定片位于空气导管末端。
4.1.5 燃油导轨
燃油导轨能将燃油喷嘴定位于出口固定片末端 8mm 处。
4.1.6 风机
用于将空气抽进燃烧器的圆柱形风机，直径 133mm，宽 89mm。
4.1.7 燃烧器锥形筒
在空气导管的末端安装一个(305±3)mm ×(280±3)mm ×(152±3)mm 燃烧器锥形筒，见图 1。
标引序号说明：
1——螺栓;2——连接凸缘。
图 1 燃烧器锥形筒示意图
4.1.8 燃油
采用 GB 6537-2006 规定的燃油或其他等效燃油。
4.1.9 燃油压力调节器
燃油压力调节器能调节油压提供(0.378 0±0.012 6)L/min 的额定燃油流量。
4.2 校准台和设备
4.2.1 校准台
校准台可用于测量热流，也可用于测量温度。定位型校准台可以使燃烧器能够无障碍地从试验台位置移动到热流/温度测量位置。
4.2.2 热流计
4.2.2.1 量程范围：(0～22.7)W/cm2，精度为显示读数的±3%。
4.2.2.2 热流计安装在尺寸为(305±3)mm ×(152±3)mm ×(19±3)mm 的绝热板上，在校准过程中，该绝热板放置在校准台上。
4.2.2.3 热流计绝热板老化或损坏时应及时更换。
4.2.2.4 确保热流计的表面与试验燃烧器锥形筒的出口平面平行，见图 2。
标引序号说明：
1——热流计孔;2——燃烧器锥形筒;3——水冷式热流计。
图 2 热流计安装示意图4.2.3 热电偶
4.2.3.1 热电偶直径为 3.2mm，用陶瓷充填，用金属铠装，为 K 型(铬镍-铝镍)。
4.2.3.2 7 根热电偶连接到一个角钢支架上形成热电偶梳，在校准过程中放置在校准台上，见图 3。
标引序号说明：
1——7 根热电偶;2——燃烧器锥形筒。
图 3 热电偶安装示意图4.2.4 风速计
4.2.4.1 叶片风速计用于校准进入燃烧器的空气的速度。
4.2.4.2 将风速计测量装置连接在燃烧器的进风口，以防止空气进入燃烧器而没有通过测量装置。
4.2.4.3 使用 102mm 宽、6.1m 长的柔性管给燃烧器进风口供应新鲜的空气，防止烟尘损坏风速计，也可选用空气过滤机。
4.3 试样安装框
4.3.1 中央垂直板厚 6.4mm，用以减少热变形，其他部位厚 3.2mm。
4.3.2 试样安装框的支撑条(水平)应用螺栓固定在试验框板(垂直)上。
4.3.3 安装框用以安装试样组。
4.4 背面热流计
在试样安装框的背面区域，试样后面安装两个热流计，见图 4，其要求如下：
a) 沿着与燃烧器锥形筒中心线相同的平面定位热流计，与试样安装框的垂直中心线的距离为102mm;
b) 热流计为总热流量型、箔式热流计， 具有合适的量程范围：(0～5.7)W/cm2，精度为显示读数的±3%。
标引序号说明：
1——热流计;2——燃烧器锥形筒。
图 4 背面热流计示意图
4.5 仪表
用具有合适量程的记录式电位计或其他适当的经校准的仪表来测量和记录热流计和热电偶的输出值。
4.6 计时装置
用秒表或其他等效装置，测量燃烧器火焰的作用时间和烧穿时间，精确度为±1%。
5 试验场地
5.1 试验场地应无空气流动，以减少或消除由于空气流动造成的试验波动。
5.2 试验场地面积至少为 305cm ×305cm。
5.3 试验场地应配有排气系统，以在试验期间清除燃烧产生的烟气。
6 试样
6.1 试样数量
相同结构和构形的试样至少准备 3 组。
6.2 试样结构
6.2.1 主要材料
试样应包括主要的材料(如隔绝材料、防火材料、防潮薄膜等)和装配工艺(如接缝、封口等)。
6.2.2 隔绝材料
6.2.2.1 若实际使用的隔绝毯使用了多种隔绝材料(成分、密度等不一致)，则试样中应包括实际的组合情况。
6.2.2.2 若几种隔绝毯使用了相似的隔绝材料组合，在能够包含不同组合的条件下不需要测试每一种组合。
6.2.3 防火材料
若隔绝毯包含防火材料，应以能反映实际安装状态的方式放置防火材料。
6.2.4 防潮薄膜
若隔绝毯使用了多种防潮薄膜，应分别对每一种组合进行试验。
6.3 试样安装
6.3.1 试样安装在试样安装框上，使用 12 个钢弹簧夹子将试样与框固定。
6.3.2 将隔绝毯固定在外部垂直板的两侧位置和中心垂直板上。
6.3.3 每板 4 个夹子，夹子的夹持面积为 25mm ×51mm。
6.3.4 顶部和底部夹子安放在距离安装框顶部和底部各 15.2cm 处。在距离安装框顶部和底部 20.3cm处安置中部夹子。
6.4 试样尺寸
6.4.1 对于纤维状材料，如玻璃纤维，组合试样尺寸为 81.3cm ×91.4cm，不包括热封膜的边缘。
6.4.2 对于刚性体和其他非变形类型的隔绝材料，最终的试样以重现实际安装状态的方式放进试验台中。
6.5 试样预处理
在试验前将试样置于(21±3)℃和 55%±10%相对湿度的环境中至少 24h。
7 设备准备
7.1 放置试样安装框架
将试样安装框架整体放平、居中，以确保燃烧器锥形筒对准热流计/热电偶梳，见图 5。
标引序号说明：
1——热流计 1;2——热流计 2;3——燃烧器锥形筒;4——试样。
图 5 试样安装示意图
7.2 测量试验箱风速
打开试验场地的通风罩。不要打开燃烧器吹风机。使用叶片式风速计或等效的测量设备测量试验箱的风速。试样顶端后面的垂直风速应为(0.51±0.25)m/s，水平风速应小于 0.25m/s。
7.3 测量燃油流量
使用流量计或量筒测量燃油流量。在确保点火系统关闭后，打开燃烧器燃油泵， 燃油流量应为(0.378 0±0.012 6)L/min。
7.4 燃烧器定位
7.4.1 将燃烧器定位在热流计前面，使其居中并使燃烧器锥形筒出口的垂直面距热流计表面(102±3)mm，确保燃烧器锥形筒的水平中心线在热流计的水平中心线下方 25.4mm。
7.4.2 保持热流计的位置，旋转燃烧器至热电偶梳前。
7.4.3 热电偶梳中间的热电偶位于燃烧器锥形筒的中心，确保燃烧器锥形筒的水平中心线在热电偶顶端水平线下方 25.4mm。
7.4.4 燃烧器旋转到各个位置再次检查确认，确保锥形筒、热流计、热电偶梳的相对位置。
7.5 定位风速计
确保在气流速度测量装置周围没有空气泄漏。在确保燃油电磁阀和点火器是关闭的情况下打开风机，调节进气速度达到(11±0.25)m/s，然后关闭风机。
7.6 热流校准
7.6.1 将燃烧器从试验位置旋转至预热位置。
7.6.2 在点燃燃烧器前，确保热流计表面没有烟灰沉积物，并有水通过热流计。检查并清洁燃烧器锥形筒上的燃烧产物堆积和烟灰等。定期检查燃烧器锥形筒尺寸，避免其随时间产生变形。
7.6.3 打开风机，点燃燃烧器，预热 2min。
7.6.4 移动燃烧器到热流校准位置，保持 1min，使热流计稳定，然后在 30s 时间里每秒记录一次热流量。
7.6.5 关闭燃烧器，旋转离开热流校准位置，使其冷却。计算 30s 时间内的平均热流量。平均热流量应为(18.2±0.9)W/cm2。
7.7 温度校准
7.7.1 燃烧器定位于热电偶梳前。旋转燃烧器至预热位置，打开风机，点燃燃烧器。预热 2min。
7.7.2 移动燃烧器到温度校准位置并保持 1min，使热电偶稳定，然后在 30 s 的时间里每秒记录一次7 个热电偶的各自温度。
7.7.3 关闭燃烧器，旋转离开该位置，使其冷却。计算 30s 时间内的每个热电偶的平均温度并记录。
7 个热电偶的各自平均温度应为(1 038±56)℃。
7.8 重复校准
若热流量或温度不在规定的范围内，则调节燃烧器的进气速度(在 7.5 规定范围内)并重复 7.6、7.7。
8 试验步骤
8.1 在试验框上固定试样组，用四个弹簧夹将试样组定位在试验架中央垂直条上。
8.2 燃烧器锥形筒的垂直面距离试验框水平支撑条的外侧表面(102±3)mm，并且燃烧器和试验框都与垂直方向成 30 ˚。
8.3 开始试验，将燃烧器从试验位置移至预热位置，使火焰不会过早地接触试样。打开并点燃燃烧器，稳定 2min。
8.4 旋转燃烧器到试验位置并同时启动计时装置。
8.5 燃烧 4min，关闭燃烧器，并立即将燃烧器从试验位置移开。
8.6 重复 8.1～8.5，直至完成所有试样的试验。
9 试验结果的记录
9.1 若每组试样中的两个隔绝毯试样发生烧穿现象，则记录烧穿时间。
9.2 若每组试样中的两个隔绝毯试样背面的热流量大于 2.27W/cm2，则记录该现象发生的时间。
9.3 若试样未发生烧穿现象，且其背面热流量不大于 2.27W/cm2，则记录试样背面的最大热流量和最大热流量发生的时间。
10 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) 火焰标定记录;
i) 试验结果;
j) 现象说明;
k) 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
