对航空发动机整机试车中防火灭火技术标准的探讨

刘超英 王伟光

（中航工业沈阳发动机设计研究所，辽宁 沈阳 110015）

对航空发动机整机试车中防火灭火技术标准的探讨

刘超英 王伟光

（中航工业沈阳发动机设计研究所，辽宁 沈阳 110015）

指出了我国目前在航空发动机整机试车领域缺乏统一的防火灭火标准，分析了我国尚无防火灭火技术标准的原因，提出完善防火灭火标准编制的思考，给出发动机行业防火灭火标准的初步设想。

航空发动机；防火灭火技术标准；整机试车台

1 航空发动机试车发展趋势与火灾危险性的研判

中航工业动力所走过了50多年艰难而辉煌的历程，以“昆仑”和“太行”发动机为标志，其自主研制的航空发动机和燃气轮机不断投入使用，新的型号和系列发展也正在如火如荼进行中。发动机的快速发展，相伴而来的是各型号发动机的整机试车十分频繁，这就为保卫部门的消防监护带来了新的课题。遗憾的是，整个行业乃至国家，至今还没有一套完整的防火灭火的技术要求，这与我国航空动力的发展极不协调。

随着发动机研制进程的加快，整机试车发展趋势与火灾危险因素发生了3种显著变化。

1.1 整机试车的风险加大

由于发动机的温度、转速、推力等参数不断提高，150h、300h持久考核试车、鸟撞试验等规范规定的试验项目异常苛刻，发生破坏性故障的风险随之增大。而防火灭火技术要求落后于在研型号的发展速度，一旦出事，后果不堪设想。

1.2 试车台扩建数量增加

据初步了解，随着任务的增加，各主机厂所试车台扩建速度越来越快。以动力所为例，原有试车台6个，近几年又有增加，且计划中还将新建露天台等多个试车台。相应的防火灭火工作必须提前谋划，事先布局，确立技术要求，为领导决策提供重要依据。

1.3 整机试车的频率加快

在试车台数量增加的情况下，年整机试车时数大幅增加，每天多个试车台同时工作已成为常态。这种高密度的试车监护，倘若没有一套行之有效的、科学的技术要求，是很难胜任防火灭火任务的。

2 当前防火灭火存在的问题分析

2.1 自我封闭问题

即在整机试车中，不管何种技术原因引发的重大火灾对造成的损失，往往讳莫如深，秘而不宣，厂所很少有例外（仅指消防部门之间）。这对防火灭火技术工作的改进十分不利。正如发动机要搞破坏性试验一样，目的就是要暴露问题，然后才能加以改进。同样的道理，要想研究或者改进防火灭火的措施，只有彼此取长补短，互相借鉴经验教训，才能将方案制定得更加完备，疏而不漏。

2.2 措施不当问题

国产航空发动机的换代步伐正在加快，但有的防火灭火防范措施还停留在初级阶段，而且手段单一。有些厂所的试车台，至今未安装自动灭火系统，仍然采用手提灭火瓶的办法。另外，试车台上的自动灭火系统，只具备一次灭火能力，复燃后的二次喷洒能力不足，相邻试验间的灭火系统连接，只停留在口头，采用何种手段扑救，各厂所办法不多。

2.3 人才匮乏问题

防火灭火是专业性很强的工作。因为没有行业规范，各厂所在消防人力的配置上都显得十分吝啬，有的单位从未引进过消防专业毕业的人员。这与科技人员或管理人员的引进相比，差距巨大。现有消防队人员普遍文化程度不高，靠内部培训学到的那些专业知识，已很难满足日益提高的防火灭火技术要求。

2.4 评估未定问题

历史上，从未有过针对防火灭火基于整机试车的风险评估。防火灭火的资金投入和在研型号的价值之比，到目前为止没有人算得清楚。现如今找不到一份成文的记载。但不管如何计算，防火成本一定低于发动机的科研价值，这是肯定的。

2.5 试验滞后问题

灭火器材种类繁多。各厂各所所用的型号五花八门。主要有1211、二氧化碳、干粉、泡沫、F-500等灭火剂。孰优孰劣，孰好孰差，没有统一说法。究竟哪种对发动机零部件影响最小，灭火效果又好，并没有掌握有说服力的科学试验数据。

3 发达国家试车防火的启示

美国防火协会（NFPA）于1999年发布了《关于飞机发动机试验设施的防火建议和防护标准》，2004年进行了修改升级，并于2006年又颁布了《固定燃烧室发动机和燃气涡轮发动机的防火安装和使用标准》。2010年修订增加包括从修建台起需要考虑的所有防火事项，且都有明确的具体规定。

3.1 危险等级的划分

将发动机火灾危险等级确定为两个等级。A级险种，指普通险种；B级险种，指非常危险的险种。这种对试车防火危险等级的划分，做到了有针对性的预防和对火灾进行应对处置。

3.2 试验灭火器的配置

其中要求，便携式灭火器应放置在试验室里，符合B级险种配置要求。而我们有的放在室外且数量不足。

3.3 消防人员的组织培训

作为日常培训的一部分，所有在发动机试验台上的工作人员，都必须进行防火培训和演习演练，而且对灭火器、水龙系统、灭火系统按钮的操作等都要熟悉。

3.4 其它防火措施要求

每个发动机试验台都应配备一个单独的防火控制阀门；灭火系统应该在控制室有手动断开装置，系统不应只设自动启动；发动机试验台的灭火系统应设计与发动机工作和停车时的高速气流流量相匹配等等。

作为发动机研制和生产单位，如何在试车防火灭火中走出一条创新之路，美国的做法给我们以诸多启示，在寻求创新之路的同时，应看到我们的差距。正因如此，要尽快建立与试车相对接的防火灭火技术要求，并在实践中加以完善，逐步缩小与发达国家的差距已刻不容缓。

4 对试车防火灭火技术标准基本内容的思考

综合上述分析可以得出，防火灭火工作是系统性的，有些问题并非哪个单位所能解决。必须有法规文件做坚强的支撑。因此，我们应以定义火情等级为龙头，将“四个突出”，即突出超前预防、突出人设配备、突出技术创新、突出事后评估作为贯穿标准的重点，明确应对不同火情的措施方法。

4.1 划分火情等级与定义

发动机在试车中发生技术故障引发火灾，其偶然性和必然性符合客观规律。国家界定的重、特大火灾事由时，“故意”是要判重罪的。而发动机试车时所谓的“故意”，即破坏性试验，目的就是让其暴露问题，是有意而为之。既然要“故意”搞破坏性试验，防火灭火就要“故意”与之挂钩，这样才符合逻辑关系，符合理论设计和实际应用（整机试车中确实出现过重大事故并引发过重大火灾）。正因如此，我们把这一特殊情况，划分为3个火情等级。

一级火情（严重危险级）。是指发动机在试车过程中，未有任何先兆和发现异常的情况下，突发大火或瞬间引起的爆燃，破坏性极大，对人员安全、发动机、台架设备和厂房都会造成严重损害。

二级火情（中度危险级）。是指发动机在试车中的局部起火，有蔓延的趋势，或在一级火情扑灭后，在很短时间内火情又迅速复燃，威胁到发动机、台架设备和厂房的火势, 对发动机和台架设备会造成较大损害。

三级火情（轻微危险级）。是指发动机试车中起动机、尾喷口等其它不可知的部位余油或因密封不好引起的火焰，危险可控，一般不会造成损害。

4.2 把“四个突出”贯穿始终

4.2.1 突出超前预防

首先，必须依据国家消防法律法规，把“预防为主，防消结合”的方针贯彻于整机试车的始终。其次，建立符合航空发动机整机试车实际、有针对性的防火技术措施，如，涂刷钢结构新型防火材料对试车台架进行保护，增强耐火等级和用防火材料保护设备、电缆等等。从源头做起，让规范要求实实在在地起到安全保障的作用。

4.2.2 突出人设配备

人力配备及器材或装备的配置标准立足于实战，形成人防与技术防控结合互补。一是人力配备方面，在保证足够数额的前提下，消防专业的大学毕业生至少占30%，并逐年递增。二是试车台消防器材的配备标准应就高不就低，特别消防专职人员的专用装备要配齐。

4.2.3 突出技术创新

应推荐目前可实施的创新措施，如针对带有蜗壳的大运反推试验，就创新设计了移动式内置灭火小设备，解决了实际问题，又如，将相邻的同类自动灭火系统连接成组合式，以延长灭火剂的喷射时间。在发动机消音塔内设置与自动灭火系统可连动的防火门，以减少空气的流量，遏制火势的蔓延和上升，发挥灭火剂的淹没作用。

4.2.4 突出事后评估

如前所述，美国之所以在防火灭火上做得细，原因在于对试车台的试验设施考察得彻底，试验验证合理、充分，对可能出现的问题予以重视和预防，对应的解决措施到位，这为事后评估打下了坚实的基础。但他们只是考虑如何尽快灭火，未考虑灭火剂对发动机整机的影响，而我们国家的国情则不同。比如，灭火剂的选用，美国资料中就没有看到灭火剂对金属材料的影响，我国应在测试试验的基础上科学选用。发动机的材料科技含量高，价值大，不管使用何种灭火剂，使用后所造成的损害应该最小。据了解，目前发动机常用的金属材料包括铝合金、钛合金、高温合金、铸镁合金、不锈钢等很多种，如某型号机匣金属材料就有4种，某型号外部可见零部件就有15种。据调研得知，多数单位自动灭火系统为二氧化碳。根据材料特性，二氧化碳灭火剂对钛合金零部件就不适用。另外，一些单位探索性地选用进口灭火器材，如F-500微胞囊手推车，防爆、环保，灭火效果良好，但也没经过试验验证。动力所正在加紧试验，以求得拿到科学数据（包括七氟丙烷灭火剂、水机型灭火剂、气溶胶灭火剂等灭火剂对金属材料是否影响）。

4.3 对不同火情的处置方法

划定火情等级，其目的是更有针对性地处置火情。如，对一级火情的处置，应按照制定的技术要求操作，重点是：

——发现异常立即停车，关闭电动、手动油路开关和电源；

——若试车间内充满烟雾无法判断火情，由专职消防队员迅速进入试车间侦查，用对讲机报告火势；

——根据火势情况，由现场总指挥下令启动自动灭火系统和应急预案；

——当自动灭火系统喷洒后，火势仍无法控制并威胁到台架和厂房时，选用移动式F-500微胞囊手推车和使用配置F-500微胞囊灭火剂的消防车进行扑救，在无法控制情况下，可使用水、泡沫、干粉等方法扑救；

——视火情危急情况，选择报119火警增援，并由消防队员引领进入火情现场，协助119一同实施扑救。

5 结语

总之，航空发动机整机试车台防火灭火技术标准是填补国家空白的大课题，任重而道远。尽快完成航空发动机整机试车防火灭火标准的制定并早日颁布实施，对航空动力各主机厂所来说都在翘首以盼。因此，它需要上级大力支持，各方配合，协同作战，全力以赴。我们坚信，这个规范一旦完成，对航空发动机事业的跨越式发展必将产生深远的影响。

（编辑：雨晴）

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1003-6660（2014）03-0029-03