新型環(huán)保滅火劑手提式滅火器在民用飛機(jī)中的應(yīng)用研究

摘 要：Halon 1211手提式滅火器廣泛應(yīng)用于現(xiàn)役民用飛機(jī)，隨著各國(guó)民航組織和國(guó)際機(jī)構(gòu)對(duì)Halon型滅火劑使用的限制，研制新型環(huán)保滅火劑手提式滅火器已成為目前民用航空領(lǐng)域的研究前沿和熱點(diǎn)之一。2-BTP（2-溴-3，3，3-三氟丙烯）滅火劑是一種新型環(huán)保滅火劑，本文從環(huán)保性和經(jīng)濟(jì)性兩方面對(duì)2-BTP滅火劑及其手提式滅火器進(jìn)行討論，并對(duì)比了幾種傳統(tǒng)Halon 1211替代滅火劑，發(fā)現(xiàn)2-BTP滅火劑手提式滅火器是目前民用飛機(jī)Halon 1211手提式滅火器理想的替代品。

關(guān)鍵詞：民用飛機(jī)；Halon 1211；替代滅火劑；手提式滅火器；2-BTP

CCAR25.851條款規(guī)定民用飛機(jī)載人艙內(nèi)必須至少有滿足數(shù)量、均勻分布、可方便取用的手提式滅火器，且安裝的滅火器中必須有內(nèi)裝Halon 1211滅火劑（溴基氯二氟（代）甲烷CBrC1F2）或等效物。

目前民用飛機(jī)手提式滅火器廣泛使用的是傳統(tǒng)的Halon 1211滅火劑，它具有滅火效率高、無(wú)殘留、無(wú)腐蝕、不導(dǎo)電和化學(xué)惰性等諸多優(yōu)點(diǎn)。但由于其具有高的ODP值（臭氧破壞潛能值）和GWP值（溫室效應(yīng)潛能值），在1994年蒙特利爾協(xié)議中全面禁止了Halon型滅火劑在發(fā)達(dá)國(guó)家的生產(chǎn)，并對(duì)Halon型滅火劑的使用、運(yùn)輸和存儲(chǔ)等進(jìn)行了嚴(yán)格的限制。

美國(guó)UL公司在2025年1月1日以后將不再對(duì)Halon 1211手提式滅火器進(jìn)行UL1093認(rèn)證。ICAO（國(guó)際民航組織）規(guī)定2016年12月31日后所有飛機(jī)不得使用Halon型手提式滅火器。EASA（歐洲航空安全局）也規(guī)定2018年12月31日后申請(qǐng)型號(hào)合格證或單機(jī)適航證的飛機(jī)不得使用Halon型手提式滅火器。

隨著各國(guó)民航組織和國(guó)際機(jī)構(gòu)對(duì)民用航空環(huán)保要求的提高及對(duì)民用飛機(jī)上Halon型滅火劑使用的限制，研制新型環(huán)保滅火劑手提式滅火器，以替換現(xiàn)有Halon型手提式滅火器，成為目前民機(jī)領(lǐng)域的研究前沿之一，也是民用航空在環(huán)保方面面臨的迫切任務(wù)之一。

目前FAA批準(zhǔn)使用的Halon 1211替代滅火劑有3種，分別是Halotron I（CF3CHCl2、氬氣和CF4混合物），F(xiàn)E-36（六氟丙烷CF3CH2CF3）和FM-200（七氟丙烷CF3CHFCF3），但由于其各自存在的環(huán)?；蚪?jīng)濟(jì)上的缺陷，目前并未在民用飛機(jī)上廣泛應(yīng)用。

2-BTP（2-溴-3，3，3-三氟丙烯）是新型環(huán)保滅火劑，它滅火效率高，環(huán)境友好，是優(yōu)良的Halon 1211替代滅火劑，已成為民用航空領(lǐng)域的研究重點(diǎn)。目前波音公司、空客公司、太平洋公司和P3公司等正聯(lián)合開(kāi)展2-BTP滅火劑及其手提式滅火器的研發(fā)和取證工作。

本文將對(duì)2-BTP滅火劑及其手提式滅火器的研究現(xiàn)狀和進(jìn)展進(jìn)行研究和討論。

1 2-BTP滅火劑與傳統(tǒng)Halon替代滅火劑對(duì)比研究

理想的替代滅火劑不僅需要滿足滅火性能要求并獲得FAA批準(zhǔn)，還需要滿足環(huán)保要求以及航空公司對(duì)經(jīng)濟(jì)性的要求。目前Halotron I、FE-36和FM-200已獲得FAA批準(zhǔn)使用，但由于其各自在環(huán)保性或經(jīng)濟(jì)性上的缺陷，目前并未在民用飛機(jī)上廣泛使用。2-BTP滅火劑目前處于研發(fā)取證階段，預(yù)計(jì)2017年可以獲得FAA批準(zhǔn)并裝機(jī)使用。下面分別從環(huán)保性和經(jīng)濟(jì)性兩個(gè)方面對(duì)2-BTP和傳統(tǒng)Halon 1211替代滅火劑進(jìn)行對(duì)比研究。

1.1 環(huán)保性對(duì)比

表1為2-BTP與傳統(tǒng)替代滅火劑在環(huán)保方面的對(duì)比。從表中可以看出，臭氧破壞方面，2-BTP和傳統(tǒng)Halon 1211替代產(chǎn)品的ODP值均接近于0，對(duì)臭氧層破壞作用相對(duì)很弱，這也是環(huán)保替代滅火劑的必要要求之一。溫室效應(yīng)方面，幾種滅火劑的GWP值相差較大，其中FE-36和FM-200的GWP值是二氧化碳的3000倍以上（二氧化碳GWP 值為1），高于Halon 1211的1300，2-BTP滅火劑的GWP值最小，接近于0，相比其他滅火劑有明顯優(yōu)勢(shì)。ALT（大氣存留時(shí)間）最短的也是2-BTP滅火劑，為7天，而FE-36和FM-200滅火劑一旦釋放，將會(huì)在大氣中分別存留242年和39年，高于Halon 1211的16年，Halotron I也有1.3年。

由上述分析可知，從環(huán)保性方面看，2-BTP滅火劑明顯優(yōu)于其他幾種Halon 1211替代滅火劑，是比較理想的替代滅火劑，而Halotron I，F(xiàn)E-36和FM-200由于較高的GWP值和ALT時(shí)間，在將來(lái)也很可能被限制甚至禁止使用，只能作為一種過(guò)渡產(chǎn)品。

1.2 經(jīng)濟(jì)性對(duì)比

對(duì)于Halon 1211替代滅火劑手提式滅火器，應(yīng)盡量使其尺寸和重量接近Halon 1211手提式滅火器。若替代滅火劑手提式滅火器重量增加過(guò)多，將影響飛機(jī)的商載、油耗和使用成本等經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，若尺寸增加過(guò)多，將占用更多的空間。對(duì)于現(xiàn)役飛機(jī)，替代滅火劑手提式滅火器重量或尺寸的增加將影響其可替換性，滅火瓶重量的增加可能導(dǎo)致緊固件的更改，體積的增加可能使得現(xiàn)有位置空間不能滿足要求，需要更換安裝位置，進(jìn)而將更改結(jié)構(gòu)構(gòu)型，這對(duì)于民用飛機(jī)是難以接受的。

對(duì)于UL 5B：C類手提式滅火器，表2和圖1給出了2-BTP手提式滅火器和傳統(tǒng)替代滅火劑手提式滅火器以及Halon 1211手提式滅火器在尺寸和重量方面的對(duì)比?？梢钥闯?，填充FE-36和FM-200三種替代滅火劑的手提式滅火器是Halon 1211手提式滅火器占空間（長(zhǎng)寬高乘積）的1.5倍，重量的2倍以上；填充Halotron I的手提式滅火器占空間較為接近Halon 1211手提式滅火器，但重量是其2倍以上；填充2-BTP滅火劑的手提式滅火器的占空間和重量與Halon 1211手提式滅火器相近。

基于以上分析，從經(jīng)濟(jì)性方面看，2-BTP滅火劑手提式滅火器相比Halotron I、FE-36和FM-200三種傳統(tǒng)替代滅火劑手提式滅火器在瓶體的尺寸和重量方面都更為接近Halon 1211手提式滅火器，具有直接可替換性，在不更改結(jié)構(gòu)情況下可直接替換現(xiàn)役民用飛機(jī)上的Halon 1211手提式滅火器。

2 2-BTP滅火劑手提式滅火器研發(fā)和取證進(jìn)展

替代滅火劑手提式滅火器替代Halon 1211手提式滅火器并在飛機(jī)上使用，需符合AC20-42D要求并取得FAA適航證。目前，波音公司、空客公司、太平洋公司和P3公司等正在積極開(kāi)展2-BTP滅火劑手提式滅火器的研發(fā)和取證工作。

目前2-BTP滅火劑已經(jīng)完成了毒性、環(huán)境影響、物化性質(zhì)和滅火性能等一系列測(cè)試和試驗(yàn)，2014年通過(guò)歐盟REACH法規(guī)的注冊(cè)，2013年向美國(guó)環(huán)保署的SNAP（重要新型替代品政策）和TSCA（有毒物質(zhì)控制法）提交了申請(qǐng)，預(yù)計(jì)2016年底可獲得批準(zhǔn)，這將成為2-BTP滅火劑走向商業(yè)應(yīng)用的重要一步。太平洋公司預(yù)計(jì)2016年底可編制完成符合ASTM（美國(guó)材料與試驗(yàn)協(xié)會(huì)）標(biāo)準(zhǔn)的說(shuō)明書(shū)。

P3公司正在進(jìn)行填充2-BTP滅火劑的手提式滅火器的研制和取證。2015年完成原型機(jī)設(shè)計(jì)，并通過(guò)FAA的MPS（最小性能標(biāo)準(zhǔn)）測(cè)試和UL711的5B火焰和2B冷火焰測(cè)試。預(yù)計(jì)2016年底可通過(guò)UL 5B：C類滅火瓶驗(yàn)證試驗(yàn)并取得UL標(biāo)簽。空客公司希望屆時(shí)能在空客系列飛機(jī)上使用填充2-BTP環(huán)保滅火劑的手提式滅火器。

3 結(jié)論

本文對(duì)新型環(huán)保滅火劑2-BTP及其手提式滅火器進(jìn)行了介紹和分析。2-BTP滅火劑相對(duì)相對(duì)其他傳統(tǒng)Halon 1211替代滅火劑更為環(huán)保，填充2-BTP滅火劑的手提式滅火器在尺寸和重量方面更為接近Halon 1211手提式滅火器，具有良好的可替換性，是目前民用飛機(jī)載人艙Halon 1211手提式滅火器理想的替代品。

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作者簡(jiǎn)介：吳武華（1988-），男，江西撫州人，碩士研究生，助理工程師，主要從事民用飛機(jī)防火系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作。