【CCAR】第25部 附录F 第VI部分 测定隔热/隔音材料的可燃性和火焰蔓延特性的试验方法
主题分类：民航规章
发文日期：2016-03-17
名 称：运输类飞机适航标准
CCAR部号：CCAR-25-R4
第VI部分 测定隔热/隔音材料的可燃性和火焰蔓延特性的试验方法
使用本试验方法来评估暴露在辐射热源和火焰下的隔热/隔音材料的可燃性和火焰蔓延特性。
(a)定义
“火焰蔓延”指可见火焰沿试样长度方向蔓延的最远距离，从燃烧源火焰的中点开始测量。在初始点火之后，试样上所有火焰熄灭之前测量该距离。该距离与试验后所测得的烧焦长度不同。
“辐射热源”指电子或气体丙烷板。
“隔热/隔音”指用来隔离热和/或声音的一种材料或材料体系。例如，用膜和泡沫包覆的玻璃纤维或其它絮状材料。
“零点”指燃烧器作用于试样的那个点。
(b)试验设备
图1－辐射板试验箱
(1)辐射板试验箱 在辐射板试验箱中进行试验（如上图1所示）。将试验箱放置在一个排气罩下方，以便在每次试验后将试验箱的烟排出。辐射板试验箱应为1397毫米（55英寸）长、495毫米（19.5英寸）深，高于试样710mm（28英寸）到762mm（30英寸）（最大）。侧壁、底部和顶部有纤维状陶瓷绝热材料使其隔离，例如Kaowool MTM板。前面板须提供1321×305毫米（52×12英寸）的不透风、耐高温的玻璃窗用来观察试验过程中的试样。在窗口下设置一个门用于可移动的试样平台夹持器的进出。试验箱的底部必须为可滑动的钢平台，能够确保试样夹持器处于一个固定和水平的位置。试验箱应有内置烟囱，外部尺寸为129毫米（5.1英寸）宽、411毫米（16.2英寸）深、330毫米（13英寸）高，位于试样箱中与辐射热源相对的一端。其内部尺寸应为114毫米（4.5英寸）宽、395毫米（15.6英寸）深。烟囱应延伸到试验箱的顶部（见图2）。
图2－内部烟道
(2)辐射热源 将辐射热能源安装在铸铁或等效框架里。电子板必须有6个76毫米（3英寸）宽的放射条。该放射条必须垂直于面板长度方向。该面板必须有327×470毫米（12 7/8英寸×18 1/2英寸）的放射面。该面板必须能够承受可达704℃（1300°F）的工作温度。丙烷气体板必须由耐火的多孔材料制成，并且有305×457毫米（12×18英寸）的放射面。该面板必须能够承受可达816℃（1500°F）的工作温度。见图3a和3b。
图3a－电子板
图3b－气体丙烷辐射板
(i)电子辐射板。该辐射板应为三相且工作在208伏，单相240伏的面板也是可以接受的。使用固态的功率控制器和微处理器为基础的控制器来设置电子板的工作参数。
(ii)气体辐射板。使用丙烷（液化天然气－2.1 UN 1075）作为辐射板的燃料。该面板的燃料系统必须由文氏（Venturi-Type）空气混合器组成，用于在接近大气压力的条件下混合丙烷气体和空气。提供适当的仪表用于监视和控制燃料和空气向面板的流动。包括一个气流流量计、一个气流调整器和一个气压计。
(iii)辐射板的放置。将面板放置在试验箱中，与试样水平面呈30度，并在试样零点之上190毫米（7 1/2英寸）。
(3)试样夹持系统
(i)可滑动的平台作为试样的放置架子。可以将支架（通过螺母）固定在平台的上缘，以便安装不同厚度的试样。将试样放置在Kaowool MTM板或1260标准板（Thermal Ceramics制造）上或等效件上，试样或者靠在可滑动的平台的下缘或者靠在支架的基座上。有必要根据不同厚度的试样（为了符合试样高度的要求）使用多层材料。一般来说，可购买厚度为6毫米（1/4英寸）的这些阻燃板材料。见图4。但是，只要能够达到样品的高度要求，比图4中所示50.8毫米（2英寸）深的可滑动平台也可接受。
图4－可滑行的平台
(ii)在平台的背面贴上13毫米（1/2英寸）厚，1054×210毫米（41 1/2×8 1/4英寸）的Kaowool MTM板或其它耐高温材料。该板用来隔热和防止试样过度预热。该板的高度不得阻碍可滑动平台的移动（进出试验箱）。如果该平台的背面已经设计得足够高，在滑动平台移出时可以防止试样的过度预热，则不需要隔热板。
(iii)将试样水平放置在阻燃板上。然后用一个由低碳钢制作保护/固定框架放置在试样上，钢的厚度为3.2毫米（1/8英寸），框的总体尺寸为584×333毫米（23×13 1/8英寸），中间带有483×273毫米（19×10 3/4英寸）试样开口。框架上缘的前、后和右侧边缘必须靠在可滑动的平台顶部，下缘必须夹紧试样的全部四边。下缘的右侧必须与可滑动的平台齐平。见图5。
图5：三视图
(4)燃烧器 用于点燃试样的燃烧器必须是BernzomaticTM商业丙烷文式管喷灯，带有轴向对称的燃烧器喷嘴和孔径为0.15毫米（0.006英寸）的丙烷供给装置。燃烧管的长度必须为71毫米（2 7/8英寸）。丙烷气流必须通过嵌入式的调节器由气压来调节，以产生19毫米（3/4英寸）的蓝色内焰。在燃烧器的顶端焊上一个19毫米（3/4英寸）的指示装置（例如一个薄金属条），用来帮助设置火焰高度。总的火焰长度必须约127毫米（5英寸）长。提供一种将燃烧器从点火位置移开的方法，以使火焰保持水平并离开试样上方至少50毫米（2英寸）。见图6。
图6－丙烷燃烧器
(5)热电偶 在试验箱中安装用来监测温度的美国线规（AWG）24号K型（铬-铝）热电偶。通过在试验箱的背面钻一个小孔将其插入。热电偶放置在离箱后壁279毫米（11英寸），离箱右壁292毫米（11 1/2英寸），辐射板下方51毫米（2英寸）处。也可以使用其它热电偶。
(6)热流计 热流计必须是一英寸的圆柱形水冷、总热流密度、箔式Gardon热流计，量程为0至5英制热量单位/英尺2秒(0至5.7瓦/厘米2)。
(7)热流计校准规范和程序
(i)热流计规格
(A)金属箔的直径必须为6.35±0.13毫米（0.25±0.005英寸）。
(B)金属箔厚度必须为0.013±0.0025毫米（0.0005±0.0001英寸）。
(C)金属箔材料必须是热电偶级的康铜。
(D)温度测量必须是铜-康铜热电偶。
(E)铜中心线的直径必须为0.013毫米（0.0005英寸）。
(F)热流计的整个表面必须薄薄涂上一层发射率为96或更大的“黑天鹅绒”涂料。
(ii)热流计的校准
(A)校准方法必须通过与标准传感器的比较。
(B)标准化的传感器必须符合本附录VI(b)(6)段的规定。
(C)校准标准传感器的基础标准应溯源到美国国家标准与技术研究院（NIST）。
(D)传热的方法应是一个加热的石墨板。
(E)石墨板必须是电加热的，板的两面至少都有51×51毫米（2×2英寸）的清洁表面，板厚3.2±1.6毫米（1/8±1/16英寸）。
(F)将2个传感器相对置于板的中心，与板保持相等距离。
(G)热流计与板的距离应不少于1.6毫米（0.0625英寸），也不大于9.5毫米（0.375英寸）。
(H)用于校准的范围必须至少为0至3.5英制热量单位/英尺2秒（0至3.9瓦/厘米2），且不大于0至5.7英制热量单位/英尺2秒（0至6.4瓦/厘米2）
(I)使用的记录装置必须同时记录2个传感器，或者传感器之间的记录间隔不超过1/10秒。
(8)热流计支架 从试验箱中拉出可滑动平台，安装热流计的支撑框，并且在可滑动平台底部与支撑框贴近的部位放置一层阻燃材料。这样能防止校准过程中的热量损失。框架应为333毫米（13 1/8英寸）深（从前到后），203毫米（8英寸）宽，并且靠在可滑动平台的顶端。支撑框必须用3.2毫米（1/8英寸）的平板钢构造，并且有能够容纳12.7毫米（1/2英寸）厚的耐火板板的开口，该开口与可滑动平台的顶端平齐。这个板必须有3个穿过板的25.4毫米（1英寸）直径的孔，用于插入热流计。从第一个孔（“零”点）的中心线到辐射板的表面的距离应为191±3毫米（7 1/2±1/8英寸）。第一个孔的中心线到第二个孔的中心线的距离应为51毫米（2英寸）。第二个孔的中心线到第三个孔的中心线的距离必须与之相同。见图7。只要第一个孔的中心线到辐射板的高度和孔之间的距离与本段规定的一样，热流计支撑框结构上的差异是可以接受的。
图7－热流计支撑框
(9)测量设备 提供具有合适量程的经校准的记录装置或者计算机化的数据采集系统来记录热流计和热电偶的输出值。在校准时，数据采集系统必须能够每秒记录热流计的输出值。
(10)计时装置 提供一个秒表或其它装置，精度为±1秒/小时，测量燃烧器火焰的作用时间。
(c)试样
(1)试样制备 至少制备并试验三个试样。如果使用了各向异性的薄膜包覆材料，则经向和纬向试样都要制备并试验。
(2)结构 试样必须包括用于隔绝结构（包括纤维、薄膜、织物、带子等）的所有材料。切下一片芯体材料，如泡沫或玻璃纤维，然后切下一片足够大到能覆盖那个芯体材料的薄膜包覆（如果使用了）材料。热封装是制备玻璃纤维试样的较好方法，因为这样能够不压缩玻璃纤维制备试样（“盒试样”）。不能热封的包覆材料可以用装订、缝合或者捆扎的方法制备试样，只要包覆材料能够切成不压缩芯体材料而足够覆盖侧面的长度。扣紧方式应沿接缝的长度尽可能的连续。试样的厚度应与安装在飞机上的厚度一致。
(3)试样尺寸 为了方便将试样合适的放到滑动平台支架中，切割非刚性的芯体材料，例如玻璃纤维，318毫米（12 1/2英寸）宽584毫米（23英寸）长。切割刚性材料，例如泡沫，292毫米±6毫米（11 1/2±1/4英寸）宽584毫米（23英寸）长，使得其能够适当地放进滑动平台支架中，并且使暴露表面与支架开口齐平。
(d)试样预处理 试验前，将试样置于21±2℃（70±5oF）和55±10％相对湿度的环境条件下至少24小时。
(e)仪器校准
(1)将可滑动平台滑出试验箱，安装热流计支架，然后将平台推回试验箱并将热流计插入第一个孔（“零”位置）。见图7。关闭位于可滑行平台下方的门。热流计中心线到辐射板表面的距离必须为191±3毫米（7. 1/2±1/8英寸）。在点燃辐射板之前，确保热流计的表面是清洁的且热流计已经接通冷却水。
(2)点燃板。调节燃油/空气混合气使 “零”位置达到1.5英制热量单位/英尺2秒±5％（1.7瓦/厘米2±5％）的热流量。如果使用电子板，设置功率控制器使其达到合适的热流量。确保热流计达到稳定状态（可能持续1小时），在此期间，燃烧器必须关闭并且处于下方位置。
(3)达到稳定状态之后，将热流计从“零”位置（第一个孔）移动51毫米（2英寸）到位置1并记录热流量。将热流计移动到位置2并记录热流量。在每个位置保持足够的时间使热流计稳定。表1给出了3个位置上典型的校准值。
表1－校准表
位置 |
英制热量单位 /英尺2秒 |
瓦/厘米2 |
|
“零”位置 |
1.5 |
1.7 |
|
位置1 |
1.51-1.50-1.49 |
1.71-1.70-1.69 |
|
位置2 |
1.43-1.44 |
1.62-1.63 |
(4）打开下边的门，取出热流计和夹持装置。小心此时的装置非常烫。
(f)试验程序
(1)点燃燃烧器。确保燃烧器位于平台顶部上方至少51毫米（2英寸）。燃烧器直到试验开始才能接触试样。
(2)将试样放置在可滑动平台夹持器中。确保试样的表面与平台的顶部平行。在“零”点，试样表面应在辐射板下方191±3毫米（7 1/2±1/8英寸）。
(3)将保护/固定框架放置在试样上方。由于压缩，因此有必要上下调节试样位置以确保试样在“零”位置与辐射板的距离为191±3毫米（7 1/2±1/8英寸）。对薄膜/玻璃纤维组件试样而言，很重要的一点就是在薄膜铺覆物上切口排除内部的空气。这样可使操作人员保持合适的试样位置（与平台顶部保持水平）并且在试验过程中保持气体的流通。一个大约51毫米（2英寸）长的纵向切口，切口中心必须位于固定框架左缘76毫米±13毫米（3英寸±1/2英寸）的位置。可用美工刀在薄膜包覆物上切口。
(4)迅速将可滑动平台推进试验箱并关闭底部的门。
(5)使燃烧器火焰在“零”点接触试样的中心并同时启动计时器。燃烧器必须与试样成27度角，并在试样上方约12毫米（1/2英寸）。见图7。如图8所示的定位器可使得操作人员每次正确地定位燃烧器。
图8－丙烷燃烧器定位装置
(6)使燃烧器在该位置点火15秒，然后移至试样上方至少2英寸（51毫米）的位置。
(g)报告
(1)确定和描述试样。
(2)报告试样的任何收缩或者熔化。
(3)报告火焰蔓延距离。如果该距离小于51毫米（2英寸），报告试验通过（无需测量）。
(4)报告火焰熄灭时间。
(h)要求
(1)从燃烧器火焰中心线的左侧起，火焰蔓延不能超过51毫米（2英寸）。
(2)任何试样在移开燃烧器后火焰燃烧时间不能超过3秒。
〔2011年 11 月 7 日第四次修订〕
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