【CCAR】第25部 附录F 第VII部分 测定隔热/隔音材料的抗烧穿性的试验方法
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VII部分 测定隔热/隔音材料的抗烧穿性的试验方法
使用下列试验方法来评估暴露在高强度开放火焰下的隔热/隔音材料的抗烧穿特性。
(a)定义
烧穿时间指燃烧器火焰烧穿试样的时间，和/或在距离隔热隔音毯试验架前表面30.5cm（12英寸）的板内侧热流量达到2.27 W/cm2（2.0 Btu/ft2秒）所需的时间，两者取较快者，以秒计。烧穿时间在每一个隔热隔音毯试样面向飞机舱内的一侧测量。
隔绝毯试样是指定位于试验台两侧，与垂直方向成30度角的两个试样中的一个。
一套试样指两个隔绝毯试样。两个试样必须是隔绝毯构造和材料相同的产品，试样的尺寸相应对称。
(b)设备
(1)试验设备的布置如图1和图2所示，必须能够在预热期间将燃烧器移离试样。
图1－烧穿试验设备试样夹持器
(2)试验燃烧器 试验燃烧器必须为改进的枪型燃烧器，如Park DPL 3400型。火焰特性很大程度上取决于实际的燃烧器设置。调节燃油压力、喷嘴深度、固定片位置和进口气流等参数以达到正确的火焰输出。
图2－烧穿试验设备
(i)喷嘴 喷嘴应保持燃油压力以产生名义值为6.0加仑/小时（0.378升/分钟）的燃油流量。由Monarch制造的80度PL（中空锥形）喷嘴在0.71兆帕（100磅/英寸2）压力、名义流速为6.0加仑/小时时能够达到合适的喷射形式。
(ii)燃油导轨 调节燃油导轨使之能够定位燃油喷嘴于距离出口固定片末端8毫米（0.3125英寸）深的位置，出口固定片必须安装在空气导管的末端。
(iii)内部固定片 位于气流管中间的内部固定片应定位在距燃油喷嘴尖95毫米（3.75英寸）深的位置。固定片的定位还应使点火器位于10点到11点钟的中间位置（从外往里朝空气导管看时）。如果温度和热流量要求符合本附录VII（e）段的要求，点火器角度的小偏差是可接受的。
(iv)风机 用于将空气抽进燃烧器的圆柱形风机的直径应为133毫米（5.25英寸），宽为89毫米（3.5英寸）。
(v)燃烧器锥形筒 在空气导管的末端安装一个280±3毫米（12±0.125英寸）的燃烧器锥形筒。这个锥形筒必须有一个152±3毫米（6±0.125英寸）高、280±3毫米（11±0.125英寸）宽的开口（见图3）。
(vi)燃油 使用JP-8、Jet A或国际上等同的燃油，流量为6.0±0.2加仑/小时（0.378±0.0126升/分钟）。如果不能获得该燃油，在名义燃油流量、温度和热流量测量值符合本附录VII（e）段的要求的条件下，ASTM K2燃油（2级煤油）或ASTM D2燃油（2级燃油或者2号柴油）是可接受的。
(vii)燃油压力调节器 提供燃油压力调节器，调节使之能够提供6.0加仑/小时（0.378升/分钟）的名义流量。对于名义值为6.0加仑/小时（0.378升/分钟）80度喷射角的喷嘴（如PL型）在0.71兆帕（100磅/英寸2）燃油压力时能够提供6.0加仑/小时（0.378升/分钟）的流量。
图3－燃烧器气流管锥形筒展开图
(3)校准台和设备
(i)制作单独的校准台将测量热流量和温度的热流计和热电偶一体化。定位校准台使得燃烧器能够毫不困难地从试验台位置移动到热流量或温度位置。
(ii)热流计 热流计必须为总热流量、Gardon箔式热流计，具有合适的量程，如0至22.7瓦/厘米2（0至20英制热量单位/英尺2秒），精度为显示读数的±3％。热流量校准方法必须符合本附录VI（b）（7）。
(iii)热流计安装 将热流计安装在152×305±3毫米（6×12±0.125英寸）、19毫米±3毫米（0.75±0.125英寸）厚的绝热板上，在校准过程中，该绝热板放置在热流计校准台上（图4）。注意绝热板的老化并在必要时更换。必要时调节安装来确保热流计的表面与试验燃烧器锥形筒的出口平面平行。
图4－热流计与燃烧器锥形筒的相对位置
图5－热电偶靶与燃烧器锥形筒的相对位置
(iv)热电偶 提供7根3.2毫米（1/8英寸）的陶管包封、金属护套、美国线规（AWG）24号名义尺寸导线接壳的K型（镍铬-镍铝合金）热电偶用于校准。将热电偶连接到一个角钢支架上制成热电偶耙以便在燃烧器校准过程中放置在校准台上（图5）。
(v)风速计 使用一个叶片风速计来校准进入燃烧器的空气的速度。Omega Engineering Model HH30A就可以满足要求。使用合适的适配器将测量装置连接在燃烧器的入口一侧，以防止空气进入燃烧器而没有通过测量装置，这会导致读数偏低的错误。使用102毫米（4英寸）宽、6.1米（20英尺）长的柔性管来给燃烧器入口供应新鲜的空气，防止吸入烟尘导致风速计的损坏。可选的永久安装在燃烧器入口区域的空气过滤机，能够有效地遮护风速计并提供柔性入口管的安装端口。
(4)试样安装框 为试样制作一个安装框，如图1所示，除中央垂直板用6.4毫米（1/4英寸）厚的钢来减少热变形外，其它部位都用3.2毫米（1/8英寸）厚的钢。试样安装框的支撑条（水平）应用螺栓固定在试验框板（垂直）上，使得支撑条的膨胀不会引起整个结构变形。使用安装框来安装两个隔绝毯试样，如图2所示。
(5)背面热流计 在试样安装框的背面（冷）区域，绝热试样后面安装两个总热流量Gardon型热流计，如图6所示。沿着与燃烧器锥形筒中心线相同的平面定位热流计，与试验框的垂直中心线的距离为102毫米（4英寸）。
图6－相对于试样框的热流计背面位置
(i)热流计必须为总热流量、箔式Gardon热流计，具有合适的量程，如0至5英制热量单位/英尺2秒（0至5.7瓦/厘米2），精度为指示读数的±3％。热流量校准方法必须符合本附录VI(b)(7)。
(6)仪表 提供一个具有合适量程的记录式电位计或其它适当的经校准的仪表来测量和记录热流计和热电偶的输出值。
(7)计时装置 提供一个秒表或其它装置，精确度为±1％，测量燃烧器火焰的作用时间和烧穿时间。
(8)试验箱 在一个合适的箱中进行试验以减少或消除由于空气运动造成的试验波动可能性。该箱必须具有最小的底面面积为305×305厘米（10×10英尺）。
(i)通风罩 给试验箱提供一个能够在试验期间清除燃烧产物的排气系统。
(c)试样
(1)试样准备 至少准备同一个结构和构形的3套试样用于试验。
(2)隔绝毯试样
(i)对于纤维状材料如玻璃纤维，做好的试样毯组合必须为32英寸宽、36英寸长（81.3×91.4厘米），不包括热封膜的边缘。
(ii)对于刚性体和其它非变形类型的隔绝材料，最终的试样必须能以重现实际使用中安装状态的方式放进试验台中。
(3)结构 用主要的元件（例如，隔绝材料、防火材料（如果使用了的）、以及防潮薄膜）和装配工艺（有代表性的接缝和封口）制作测试用的每一个试样。
(i)防火材料 如果隔绝毯由防火材料构成，则以能反映安装状态的方式放置防火材料，例如防火材料放置在隔绝材料的外侧、防潮薄膜的内侧，那么按照相同的方式将它放在试样中。
(ii)隔绝材料 如果隔热隔音毯使用了多种隔绝材料（成分、密度等），必须有能够代表实际使用的隔绝材料组合制备试样。但是，如果几种隔绝毯的型号使用了相似的隔绝材料组合，那么在能够包含不同组合的条件下无须测试每一个组合。
(iii)防潮薄膜 如果成品毯结构使用了多种防潮薄膜，则分别对每一个组合进行试验。例如，如果隔绝材料和聚酰亚胺薄膜组合使用以提高烧穿能力，当它与聚氟乙烯薄膜组合时，也要用相同隔绝材料进行试验。
(iv)安装在试验框上 使用12个钢弹簧夹子将隔绝毯试样与试验框固定，如图7所示。使用夹子将隔绝毯固定在外部垂直板的两侧位置和中心垂直板（每一个板4个夹子）。夹子的表面应为25×51毫米（1英寸×2英寸）。顶部和底部夹子安放在距离试验框顶部和底部各15.2厘米（6英寸）处。在距离试验框顶部和底部20.3厘米（8英寸）处安置中部夹子。
图7－试样在试验框上的安装
（注：对于不能按照图7安装的隔绝毯材料，该隔绝毯必须按照经局方批准的方式。）
(v)预处理 在试验前将试样置于21±2℃（70±5oF）和55％±10％相对湿度的环境中至少24小时。
(d)设备准备
(1)将框架整体放平和居中以确保根据燃烧器锥形筒与热流计和/或热电偶耙对准。
(2)打开试验箱的通风罩。不要打开燃烧器吹风机。使用叶片式风速计或相同的测量设备测量试验箱的风速。隔绝毯上部顶端后面的垂直风速应为0.51±0.25米/秒（100±50英尺/分钟）。这一点的水平风速必须小于0.25米/秒（50英尺/分钟）。
(3)如果没有已校准的流量计，使用合适尺寸的量筒测量燃油流量。在确保点火系统已关闭后，打开燃烧器电动机/燃油泵。用一个塑料或橡胶管将燃油收集到量筒中2分钟。以加仑每小时为单位确定流量。燃油流量应为每小时6.0±0.2加仑（0.378±0.0126升/分钟）。
(e)校准
(1)将燃烧器定位在热流计前面，使其居中并使燃烧器锥形筒出口的垂直面距热流计表面为102±3毫米（4±0.125英寸）。确保燃烧器锥形筒的水平中心线在热流计的水平中心线下方偏离25.4毫米（1英寸）（图8）。不打乱热流计的位置，旋转燃烧器至热电偶耙前，使得中间的热电偶（7个热电偶中的第4个）位于燃烧器锥形筒的中心。
图8－燃烧器信息和校准设施
确保燃烧器锥形筒的水平中心线也在热电偶尖的水平中心线下方偏离1英寸。将燃烧器旋转到各个位置来再次检查测量装置，确保锥形筒和热流计及热电偶耙对准。（注：试验燃烧器定位系统必须带有“锁销”来确保燃烧器锥形筒相对于热流计和热电偶耙能正确的居中，使得校准过程中实现燃烧器的快速定位。）
(2)在适配器或空气过滤机中定位风速计，确保在气流速度测量装置周围可能泄漏空气的地方没有缝隙。在确保燃油电磁阀和点火器是关闭的情况下打开风机/电机。调节进气速度达到10.92米/秒（2150英尺/分钟），然后关闭风机/电机。（注：Omega HH30风速计测量2.625英寸的直径。为了计算进气流量，用横截面（0.03758英尺2）乘以气流速度（2150英尺/分钟）以获得2.29米3/分钟（80.80英尺3/分钟）。能提供经计算的气流相当于2.29米3/分钟（80.80英尺3/分钟），可以使用不同于HH30的风速计。）
(3)将燃烧器从试验位置旋转到预热位置。在点燃燃烧器前，确保热流计表面没有烟灰沉积物，并有水通过热流计。检查并清洁燃烧器锥形筒上的燃烧产物堆积、烟灰等。在燃烧器锥形筒内侧的烟灰堆积会影响火焰特性并使校准变得困难。由于燃烧器锥形筒会随时间变形，应定期检查尺寸。
(4)当燃烧器仍在预热位置时，打开风机/电机，点火器和燃油，点燃燃烧器。预热2分钟。移动燃烧器到校准位置，保持1分钟使热流计到达稳定，然后在30秒钟的时间里每秒记录一次热流量。关闭燃烧器，旋转离开该位置，使其冷却。计算30秒时间里的平均热流量。平均热流量应为18.2±0.9瓦/厘米2（16.0±0.8英制热量单位/英尺2秒）。
(5)燃烧器定位于热电偶耙前。适当的调整检查后，旋转燃烧器到预热位置，打开风机/电机，点火器和燃油，并点燃燃烧器。预热2分钟。移动燃烧器到校准位置并保持1分钟使热电偶达到稳定，然后在30秒的时间里每秒记录一次7个热电偶的各自温度。关闭燃烧器，旋转离开该位置，使其冷却。计算30秒时间里的每个热电偶的平均温度并记录。7个热电偶的各自平均温度应为1038±56℃（1900±100oF）。
(6)如果热流量或温度不在规定的范围内，则调节燃烧器的进气速度并重复上述的(4)和(5)段程序以获得正确的值。确保进气速度在10.92±0.25米/秒（2150±50英尺/分钟）的范围内。
(7)每次试验前必须校准直至到证明稳定为止。在证明已经达到稳定之后，在一系列试验校准前后可进行多次试验。
(f)试验程序
(1)在试验框上固定两个隔绝毯试样。用图7所示的四个弹簧夹将隔绝毯定位在试验架中央垂直条上（根据本附录本部分(c)(3)(iv)的要求）。
(2)确保燃烧器锥形筒的垂直面距离试验框水平支撑条的外测表面为102±3毫米（4±0.125英寸），并且燃烧器和试验框都与垂直方向成30度角。
(3)准备开始试验时，将燃烧器从试验位置移到预热位置，使火焰不会过早地接触试样。打开并点燃燃烧器，保持稳定2分钟。
(4)开始试验，旋转燃烧器到试验位置并同时启动计时装置。
(5)将试样暴露在燃烧器火焰下4分钟，然后关闭燃烧器。立即将燃烧器从试验位置移开。
(6)确定烧穿时间（在适用的地方），或热流量超过2.27瓦/厘米2（2.0英制热量单位/英尺2秒）的那一点。
(g)报告
（1）确定并描述进行试验的试样。
（2）报告经过试验的隔绝毯试样数目。
（3）报告烧穿时间（如果有），隔绝毯试样背面的最大热流量，和最大热流量发生的时间。
(h)要求
(1)两个隔绝毯试样中的任何一个都不能在4分钟内被火或火焰烧穿。
(2)任何一个隔绝毯试样在隔绝试样冷面一侧距试验架表面30.5厘米（12英寸）的那一点的热流都不能超过2.27瓦/厘米2（2.0英制热量单位/英尺2秒）。
〔中国民用航空局 2011 年 11 月 7 日第四次修订〕
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