民用飛機火災(zāi)風(fēng)險評估方法研究

王曉偉

【摘 要】國際民航史上火災(zāi)事故頻發(fā)。民用飛機載油量大、載客量多，且人員疏散困難，一旦發(fā)生火災(zāi)，往往會造成機毀人亡的后果。為了降低飛機著火的風(fēng)險，需對其進(jìn)行火災(zāi)風(fēng)險評估，從而進(jìn)行針對性防護。目前飛機火災(zāi)風(fēng)險分析方法均為定性分析。本文緊密結(jié)合飛機各區(qū)域環(huán)境，提出了一種定量分析的火災(zāi)風(fēng)險分析方法。

【關(guān)鍵詞】民用飛機；火災(zāi)；風(fēng)險評估

中圖分類號： V328 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： 2095-2457（2018）25-0252-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.25.115

【Abstract】In the history of international civil aviation， fire accidents frequently occur.Civil aircraft carries a lot of fuel and passengers，and it is difficult for people to evacuate. Once fire occurs，it will often cause the consequences of aircraft destruction and death. In order to reduce the fire risk of aircraft，it is necessary to develop the fire risk assessment，so as to carry out targeted protection.At present，aircraft fire risk analysis methods are all qualitative analysis methods.In this paper，a quantitative analysis method for fire risk analysis is proposed.

【Key words】Civil aircraft；Fire；Risk assessment

0 引言

近年來，民用飛機火災(zāi)事故頻發(fā)。據(jù)統(tǒng)計，僅2016年，國際民航史上就發(fā)生了近20起火災(zāi)事故。由于民用飛機載油量大，載客量多，且人員疏散困難，一旦其發(fā)生火災(zāi)，往往會造成機毀人亡的后果。因此，飛機防火安全已成為適航當(dāng)局、飛機制造商和運營商最為關(guān)注的安全問題。由于飛機火災(zāi)具有特殊性，目前行業(yè)內(nèi)一般的火災(zāi)風(fēng)險分析方法是：僅考慮火災(zāi)發(fā)生區(qū)域內(nèi)是否采取了降低著火風(fēng)險的設(shè)計措施，以及這些措施是否能夠?qū)⒒馂?zāi)發(fā)生的可能性降低到可接受的水平。該定性分析方法無法根據(jù)機上各區(qū)域的特點進(jìn)行火災(zāi)風(fēng)險評估，容易造成部分區(qū)域防火設(shè)計冗余、其他區(qū)域防火設(shè)計不足的情況。zaori

本文基于通用的火災(zāi)風(fēng)險評估方法，緊密結(jié)合民用飛機各區(qū)域特點，發(fā)展了一種定量分析飛機火災(zāi)風(fēng)險的方法，從而對飛機各區(qū)域防火設(shè)計進(jìn)行指導(dǎo)。

1 飛機火災(zāi)風(fēng)險分析方法

1.1 通用火災(zāi)風(fēng)險分析方法

火災(zāi)是指時間和空間上失去控制的燃燒所造成的災(zāi)害。火災(zāi)是由易燃材料、空氣和點火源三要素共同作用產(chǎn)生的?；馂?zāi)風(fēng)險的基本表達(dá)式：

Rf=∑iPi·Ci

式中，Pi表示單個火災(zāi)事件發(fā)生的概率；Ci表示該事件產(chǎn)生的預(yù)期后果。通用火災(zāi)風(fēng)險分析方法如圖1所示。

1.2 飛機火災(zāi)危險源識別

民用飛機上的各個區(qū)域中空氣通常都是存在的。

民用飛機防火設(shè)計考慮的易燃物通常指飛機上的易燃液體。需要考慮的易燃液體通常包括：燃油、潤滑油和酯類液體、液壓油、酒精和水的混合物等。

飛機上點火源分為名義點火源（與故障狀態(tài)無關(guān)的點火源）和潛在點火源（與故障狀態(tài)有關(guān)的點火源），主要包括以下四種：

（1）熱表面：設(shè)備在正常工作狀態(tài)或故障狀態(tài)下的高溫表面，如發(fā)動機尾噴管/機匣/排氣管表面、高溫引氣管表面和電氣故障設(shè)備高溫表面等；

（2）熱流體：由于管路破裂或設(shè)備損壞導(dǎo)致釋放出的高溫流體，如高溫引氣管路閥門、接頭故障釋放出的高溫引氣；

（3）火花/電弧：由于電氣故障、靜電釋放和摩擦等引起的火花/電弧；

（4）明火：設(shè)備在正常工作狀態(tài)或故障狀態(tài)下產(chǎn)生的火焰，如發(fā)動機尾噴管點火、故障下的電氣設(shè)備/電纜著火和發(fā)動機/APU喘振產(chǎn)生的明火等。

1.3 飛機火災(zāi)發(fā)生概率分析

民用飛機按結(jié)構(gòu)和功能可分為多個物理區(qū)域，如駕駛艙、客艙、貨艙、發(fā)動機艙、吊掛、電子設(shè)備艙、起落架艙、機翼、尾翼等。飛機各區(qū)域之間相對獨立，各區(qū)域結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)設(shè)備、線纜、易燃液體管路等的設(shè)計形式和布置位置也各不相同。因此，飛機火災(zāi)風(fēng)險進(jìn)行分析應(yīng)分區(qū)域進(jìn)行。

將飛機某區(qū)域中各部件發(fā)生故障形成易燃液體泄漏源和點火源的概率記為P，那么，對于名義點火源以及正常情況下存在易燃液體的情況，P=1；對于不會出現(xiàn)易燃液體的情況，P=0。將某區(qū)域中易燃液體（FL，F(xiàn)lammable Fluid）的種類記為i，每種的數(shù)量記為mi；點火源（IGS，Ignition Source）的種類記為j，每種的數(shù)量記為nj。在計算火災(zāi)發(fā)生概率時，易燃液體可以按照閃點溫度高低進(jìn)行分級，取權(quán)重系數(shù)wi；點火源可以按照種類和溫度高低進(jìn)行分級，取權(quán)重系數(shù)wj；易燃液體泄漏源FLmi與點火源IGSnj之間的距離大小及物理隔離情況作為分級標(biāo)準(zhǔn)，取權(quán)重系數(shù)w。所以，飛機某區(qū)域k發(fā)生火災(zāi)的概率可寫為：

1.4 飛機火災(zāi)風(fēng)險后果分析

由于民用飛機不同物理區(qū)域的結(jié)構(gòu)和功能不同，各區(qū)域發(fā)生火災(zāi)后所造成的危害也不盡相同。例如，貨艙著火時，短時并不會影響飛機飛行，可就近迫降；但若發(fā)動機艙著火，飛機推力喪失，動輒機毀人亡。因此，根據(jù)飛機某區(qū)域k發(fā)生火災(zāi)后對飛機結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的危害、造成的功能損失等，將飛機火災(zāi)風(fēng)險后果（C，Consequence）進(jìn)行分級，該區(qū)域的火災(zāi)風(fēng)險后果可記為Ck。

1.5 飛機火災(zāi)風(fēng)險分析

通過對民用飛機各區(qū)域的火災(zāi)發(fā)生概率和火災(zāi)風(fēng)險后果分析，可以得到飛機各區(qū)域的火災(zāi)風(fēng)險：

Rk=Pk·Ck

飛機各區(qū)域的火災(zāi)風(fēng)險容忍度（RT，Risk Tolerance）可記為RTk。如果Rk>RTk，則表明飛機該區(qū)域的火災(zāi)風(fēng)險過高，需采用防護方法降低該區(qū)域的著火概率。飛機通用的火災(zāi)防護方法有：

（1）通風(fēng)和排液，如增開通風(fēng)口、排液孔等；

（2）泄漏源與點火源的分離；

（3）泄漏源與點火源的隔離，如結(jié)構(gòu)隔板等；

（4）設(shè)備鑒定，如防爆鑒定、防火鑒定等；

（5）冷卻，如設(shè)備專屬通風(fēng)等；

（6）狀態(tài)監(jiān)控、探測和調(diào)節(jié)，如過熱探測、煙霧探測等；

（7）一旦起火后的應(yīng)急措施，如易燃液體切斷措施、滅火措施等。

每種防護方法均能降低一定的火災(zāi)風(fēng)險ΔRl（l=1～7）。各防火區(qū)域選取防護方法的時候，需要結(jié)合該區(qū)域的結(jié)構(gòu)、功能及防護方法實現(xiàn)的難易程度，最終保證：

∑=ΔRl≥（Rk-RTk）

2 總結(jié)

火災(zāi)風(fēng)險作為民用飛機安全最大的威脅之一，備受適航當(dāng)局和民眾的重視。本文結(jié)合通用火災(zāi)風(fēng)險分析方法和民用飛機的特點，發(fā)展了一種飛機分區(qū)火災(zāi)風(fēng)險分析方法。該方法對民用飛機防火設(shè)計及火災(zāi)風(fēng)險分析具有借鑒和指導(dǎo)的意義。后續(xù)將調(diào)研民用飛機歷年火災(zāi)事故，查閱飛機防火設(shè)計資料，研究權(quán)重系數(shù)確定方法，爭取早日將民用飛機火災(zāi)風(fēng)險評估方法付諸實踐。

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