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1.1研究背景第１章绪论现代飞机的安全问题一直受到全社会的广泛关注，在民用飞机向着大型化、舒适化发展的今天显得更加突出。飞机一旦发生事故将造成重大人员伤亡和财产损失。在飞机的所有灾难性事故中，燃油箱的爆炸导致的事故占有很高的比例。自从有动力飞行以来，飞机存在着燃油失火或爆炸的危险。越战事故数据表明由爆炸或失火造成的飞机损失高达50%。这一损失，并不是飞机直接被火炮击中的一次损失，而是燃油失火导致的二次损失造成的。北约组织军、民用飞机事故调查显示：1141次与失火有关的事故中，主要原因就是飞行或坠毁后燃油箱爆炸引起的，加油和维护期间，也会引起燃油箱爆炸。因此，人们一直致力于燃油系统防火防爆技术的研究。防止油箱爆炸导致的事故，对于提高民有飞机的安全性和军用飞机的战场生存能力有着重大意义。飞机燃油箱区域存在因可燃性的燃油着火，而导致飞机燃烧和爆炸的潜在风斟31。尽管现有商用飞机的安全记录显示飞机运输有较好的可靠性，但是由美国联邦航空委员会FAA和其他机构收集的数据表明，由飞机燃油箱和通风系统中可燃燃料被点燃而引发的飞机爆炸事故，造成了严重的财产和设备损坏及人员的伤亡。FAA研究机构通过分析事故数据表明，燃油系统的火灾和爆炸主要是由飞机加油过程和引擎失效产生的引擎过热部件，以及飞机机体被闪电击中，或受到撞击而导目前，军机油箱内防火抑爆技术的主要方式有油箱内填充聚氨酯抑爆泡沫、液氮保护系统和机载制氮系统。抑爆泡沫能够将燃油箱内混合气体的燃烧控制在局部，防止油箱内气体压力超过承载限度而造成油箱的毁坏。但抑爆泡沫存在着增重大、减少载油量、有静电积聚危险和易于过早老化的问题。机载液氮系统是油箱惰化技术之一，使用飞机上储存的液氮进行惰化。机载液氮系统因占用较大的体积、重量大、维护费用高，以及后勤保障困难等问题，使得机载液氮系统未进行推广使用。而随后的研究表明维持混合物上部空间以及潜在点火源的不燃环境，不需要完全消除上部空间的氧气，只要氧气浓度维持在9%之下，便可以防止燃油箱发生燃烧爆炸。机载制氮系统是使用最新的空气分离设备将空气分离成富含氮气的气体和富含氧气的气体，将富氮的气体用于油箱的惰化，机载制氮系统不依赖地们设施，能够满足飞机全飞行过程的惰化要求，并且在飞机下降过程中由于外界空气压力增大，进入油箱内部的氧气增多的不利情况，可以通过提高氮气的喷放速率，来降低油箱内部氧气的浓度。因机载制氮系统能使飞机具有灵活、自主、高效的惰化能力，使之成为未来飞机油箱惰化系统发展方向之一。1.2国内外研究现状美国从60年代，就开始了氮气系统在飞机油箱中惰化性能的研究，1971年在DC.9型飞机上应用机载的液氮系统用于此型飞机油箱的惰化。实验结果表明，氮气系统在飞机正常飞行和紧急飞行的情况下，能使油箱的氧浓度维持在9%以下，并且未对油箱内部产生过大的压力。而在未使用氮气惰化的油箱中，氧气的浓度最高达到30%，体现了氮气系统在降低氧气浓度具有明显的效果。在AH64阿帕奇直升机V-22鱼鹰飞机、和C.5运输机上都使用过机载制氮系统用于油箱的惰化，此机载制氮系统为第一代机载制氮系统，主要通过压力吸附系统将空气分离富含氮气的气体用于油箱的惰化，但是由于在压力转换方面的可靠性不高，制氮系统未作广泛的应用。1996年从纽约起飞的一架B747发生油箱爆炸事故后，FAA选用世界上使用最广泛的六种飞机进行机载惰化系统的地面和飞行测试，对飞机油箱溶解的氧浓度，飞机油箱氮气冲洗，油箱上部空间气体的惰化，通风系统开启和关闭条件氮气惰化效果进行测量。并对基于地面的氮气惰化系统，机载液氮系统，以及机载制氮系统三种氮气惰化系统在飞机油箱的惰化效果进行评估，并进行长达数十年的测试，在2005完成飞机燃油惰化系统的需求性评估，2008完成可用于现有机型的燃油惰化系统设计和认证工作，2015年底将完成试用机型的升级工作，整个评估将持续到2020。在军用飞机上，美国现役的最新式战机F22上装有机载制氮系统，以用于飞机油箱的惰化，使飞机的八个油箱中的氧气浓度处于爆炸极限之下，提高飞机的防火抑爆能力，使飞机遭受弹片打击油箱未大量漏油的情况下也不会发生爆炸事故，提高飞机的战场生存能力，F22也是第一种装备最新机载制氮系统的战斗机。我国对飞机燃油箱的防爆泡沫技术已有较为深入的研究，并形成自己的科研成果。而对机载氮气系统的研究起步较晚，相关文文献较少，进行了相关机制制氮系统的理论研究。1.3研究内容飞机燃油箱的上部容易形成燃油和空气的混合物，当燃油和空气混合物达到一定的浓度时，遇到点火源会发生油箱的可燃爆炸事故，课题主要用理论分析和实验的方法对燃油箱上部氧气浓度进行分析和测量；分析在不同惰化气体流量、燃油量条件下，氮气系统的惰化效果：(1)对飞机燃油箱的火灾爆炸风险进行分析，从油箱上部的可燃性燃油一空气混合物的浓度和燃油中可能出现的点火源分析油箱的火灾风险。(2)对现有的几种燃油箱防爆技术进行比较，重点介绍采用了最新的空气分离系统的两种机载制氮系统，并对机载制氮系统工作原理好方式进行分析比较。(3)对飞行的爬升、巡航、下降不同的过程的制氮系统工作方式和油箱的惰化需求进行分析。对燃油进行惰化气体冲刷和气相空间的冲洗，以及下降过程制氮系统需满足油箱的增压需求，分别引入三种模型对惰化过程的氧气浓度和氮气需求量进行分析。(4)建立实验平台，进行燃油的溶解氧气浓度的测量和冲刷冲洗性能研究，使用不同的氮气流量进行燃油冲刷以分析冲刷效果。建立燃油箱压力改变和燃油量消耗的实验，在10%和50%气相空间下使用含氧5%惰化气体进行燃油冲刷，测量惰化效果及影响。瑞气是一家从事气体设备及气体产品应用研究开发的专业制氮机厂家，是中国常温空分领域的领导品牌和功勋企业。公司的核心业务包括：气体设备+气体产品。上海瑞气始创于1979年，在常温空分应用领域，我们拥有40年的经验，始终坚持为客户创造价值的理念，为全球气体及气体设备领域提供独特的产品、服务、技术咨询和解决方案。在中国，瑞气50多个营销分支机构、100多个服务网点遍布30多个省市；在全球，瑞气的营销遍及东南亚、中东、欧洲和南美，产品远销20多个国家，在石油、化工、煤矿、冶金、轮胎、制药、食品、航空等行业得到广泛应用。ABSolute;top:0;border:0;width:undefinedpx;height:undefinedpx;" SANdbox="allow-forms allow-popUPS allow-popups-to-escape-sandbox allow-same-origin allow-scripts allow-top-navigation-by-user-activation" frameborder="0" src="https://googleads.g.doubleclick.net/pagead/ads?guci=2.2.0.0.2.2.0.0&client=ca-pub-6745515041074118&ouTPUt=html&adk=1812271804&adf=3279755396&plat=1%3A32776%2C2%3A32776%2C8%3A134217728%2C9%3A134250504%2C10%3A32%2C11%3A32%2C16%3A8388608%2C17%3A32%2C24%3A32%2C25%3A32%2C30%3A1081344%2C32%3A32%2C40%3A32&format=0x0&url=https%3A%2F%2Fwww.bizrobot.com%2Fcompany_bloginfo.php%3Fact%3D1&ea=0&flash=0&pra=5&wgl=1&tt_state=W3siaXNzdWVyT3JpZ2luIjoiaHR0cHM6Ly9hZHNlcnZpY2UuZ29vZ2xlLmNvbSISInN0YXRlIjowfSx7Imlzc3Vlck9yaWdpbiI6Imh0dHBzOi8vYXR0ZXN0YXRpb24uYW5kcm9pZC5jb20iLCJzdGF0ZSI6MH1d&dt=1606706486078&bpp=14&bdt=574&idt=180&shv=r20201112&cbv=r20190131&ptt=9&saldr=aa&cookie=ID%3D071edd6c04e988ea-2212b82812c400b9%3AT%3D1602731931%3ART%3D1602731931%3AS%3DALNI_MYej690ck-P5slFDax_ypwKtFHV_w&nras=1&correlator=2118694427706&frm=23&ife=1&pv=1&ga_vid=1725995604.1606706486&ga_sid=1606706486&ga_hid=1927090597&ga_fc=0&iag=3&icsg=138&nhd=1&dssz=5&mdo=0&mso=0&u_tz=480&u_his=8&u_java=0&u_h=720&u_w=1280&u_ah=682&u_aw=1280&u_cd=24&u_nplug=3&u_nmime=4&adx=-12245933&ady=-12245933&biw=1263&bih=611&isw=730&ish=360&ifk=2699508910&scr_x=0&scr_y=0&eid=21068083%2C21067495&oid=3&pvsid=2378446399646025&pem=83&ref=https%3A%2F%2Fwww.bizrobot.com%2Fcompany_bloginfo.php&rx=0&eae=2&fc=1920&brdim=0%2C0%2C0%2C0%2C1280%2C0%2C1280%2C682%2C730%2C360&vis=1&rsz=%7C%7Cs%7C&abl=NS&fu=8204&bc=31&ifi=0&uci=0.3wf6rdtcsqs1&fsb=1&dtd=213" marginwidth="0" marginheight="0" vspace="0" hspace="0" allowtransparency="true" scrolling="no" allowfullscreen="true" data-google-container-id="0.3wf6rdtcsqs1" data-load-complete="true"> |