大飞机消防之机舱保护

 

这里机舱（Nacelle）是指容纳飞机发动机的环境，有别于通常所说的客舱（Cabin）、货舱（Cargo bay）、干舱（Dry Bay，仪表电缆控制舱）和湿舱（Wet Bay，油箱）。对于机械产品以单位重量的价值来衡量，如果舰船是1的话，飞机发动机是1600。所有飞机的价值都依赖于发动机的出力和可靠性。如何保护发动机不被火灾摧毁，一直是消防灭火研究的一大难题。

发动机消防的困难在于，燃料无所不在（因为燃油和润滑油的缘故），空间非常狭小，部件密集，本身有热量产生(即点火源无所不在)，无法密封（气体灭火需要密封空间，防止灭火剂流失），精密器件不能污染等等条件。所以发动机消防是所有消防问题中的最大困难。美国国家科学技术研究院从事了多年的机舱保护研究，看看下列研究赞助单位，就知道问题的重要性：国防部（DOD），能源部（DOE ）、宇航部（NASA），空军（AF）、海军（Navy），陆军（Army）、海岸警备队（CG）。凡是有动力设备需要保护的，都需要关心运转设备的灭火剂研究。

寻找哈龙替代产品，首先需要从检测手段入手。当年（1952年）普度研究所筛选出哈龙产品的测试手段已经不足以保证新型灭火剂的性能测试。针对机舱保护，NIST专家首先提出一套风洞加台阶的实验设备，来筛选哈龙替代物。风洞的目的是控制流速和灭火剂的施放浓度，台阶的目的是造成一个局域的火灾，这样火源被台阶保护，风吹不到，辐射增加，所以很难熄灭。这样，机舱内复杂的设备就简化成一个台阶，参数具有可比性。

其次，大家在使用了各种化学剂进行比较测试以后，已经非常失望，因为高效的灭火性能往往就是环境的杀手，不能用一种杀手替换另一种杀手。所以需要从物理性能上入手，寻找比较好的灭火剂。但气相原子的吸热能力是差不多的，需要利用液体的气化潜热。在这方面，水是最好的。如何利用？需要雾化（Atomization）。雾化虽好，价格不低。所以好的灭火方案总是有的，但即便宜又环保的产品目前还没有找到。美国虽然也加入了蒙特利尔条约，但该条约的缺口是，现有设备不变，特种工业也不受哈龙限制。而且，现有已经生产的哈龙必须集中管理，保证航空和军事工业的需要。为什么呢？哈龙高效，因此灭火所需要的重量轻。对于民用航空而言，每节省一公斤的重量都可以在一年的时间里节省？万元（未详查数据）的燃料，所以从经济上考虑，哈龙一直会使用下去。

与此同时，理论工作者也忙着开辟新领域，主要是利用数值计算来预测物质的理化性能。当代并行超级计算机的发展，首先使用到数据库和材料科学中。对消防来说，已经知道火焰结构对灭火难易的影响，如何利用这一结果，还没有很好的办法。

由于任务的艰巨性和投入的巨大性，美国自从1990年到2006年举办了17界灭火研究会议，所有文献全部公开，这才是科研造福社会的表率。研读有关的消防研究论文，深深感觉别人研究的科学性和系统性。有人把所有（上万的）材料编定数据库，按照物理定律和参数使用机器自动筛选。也许孙思邈发现火药的配方相当偶然，这里消防工作者筛选灭火剂的过程是相当科学的。根据物理规律，NIST多年的研究成果表明，最佳的超级的灭火介质是水。但水又有其他局限性，所以没有最佳的结果，这场科研的赛跑还没有结束，不过科研的过程发现了不少可以利用的经验，科研投入暂时告一段落而已。

有道是，航空动力价值高，灭火保护要求多；综合评比为选优，多方联合促科研。

转载本文请联系原作者获取授权，同时请注明本文来自麻庭光科学网博客。
链接地址：https://blog.sciencenet.cn/blog-302992-273088.html

上一篇：为了教训的纪念2
下一篇：钱氏难题之我见