ПРОТИВОПОЖАРНЫЙ БАРЬЕР ДЛЯ ФЮЗЕЛЯЖА САМОЛЕТА
ANTI-FIRE BARRIER FOR AIRCRAFT FUSELAGE

Настоящее изобретение в общем имеет отношение к пожарной защите самолета. В частности, настоящее изобретение имеет отношение к созданию противопожарного барьера (заслона) для самолета, предназначенного для предотвращения прожога между грузовым отсеком и пассажирским салоном, а также имеет отношение к самолету, который содержит соответствующий противопожарный барьер.
В обычных фюзеляжах пассажирских самолетов образуют промежуточное пространство в области фюзеляжа между грузовым отсеком и действительным фюзеляжем самолета. Это промежуточное пространство начинается на внешней кромке двери грузового отсека. Дверь грузового отсека соединена с оболочкой фюзеляжа самолета в областях кромки при помощи упорных плит или других конструктивных элементов. Пассажирский пол образует верхний конец промежуточного пространства. Пассажирский пол открыт в области между панельной обшивкой салона и оболочкой самолета для реализации компенсации давления в случае быстрой разгерметизации. Это относится также к упорным плитам на конце пола грузового отсека, имеющим соответствующие отверстия для реализации потока компенсации в случае быстрой разгерметизации.
В случае пожара происходит образование тяги в этом промежуточном пространстве и ускоряется распространение огня.
Задачей настоящего изобретения является пожарная защита фюзеляжа самолета, которая тормозит распространение огня.
В соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения предлагается противопожарный барьер для самолета, который предотвращает прожог между грузовым отсеком и пассажирским салоном, причем указанный противопожарный барьер содержит панель, которая является стойкой к прожогу и служит для блокирования огня в промежуточном стенном пространстве фюзеляжа самолета, и вентиляционный канал для создания заданного воздушного потока через противопожарный барьер в нормальном рабочем режиме самолета, так что может быть обеспечено быстрое снижение давления.
Противопожарный барьер в соответствии с настоящим изобретением позволяет не только блокировать распространение огня в промежуточном стенном пространстве, но также обеспечивает быстрые компенсации давления в нормальном рабочем режиме самолета.
В случае пожара эти меры позволяют существенно замедлить распространение огня или полностью остановить его распространение.
В соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения противопожарный барьер дополнительно содержит элемент пола, который соединен с панелью, стойкой к прожогу, причем предусмотрен вентиляционный канал в виде воздушного зазора между элементом пола и панелью, так что воздух, который необходим для быстрого снижения давления или для кондиционирования, протекает через противопожарный барьер.
Элемент пола может быть выполнен, например, в виде упорной плиты, которая расположена у конца пола грузового отсека.
Это позволяет встроить противопожарный барьер в компоненты конструкции фюзеляжа самолета. Элемент пола в этом случае выполняет двойную функцию, а именно функцию элемента противопожарного барьера и функцию элемента конструкции фюзеляжа самолета.
В соответствии с еще одним вариантом осуществления настоящего изобретения панель, которая является стойкой к прожогу, имеет вентиляционный канал в виде отверстия с сальником (с уплотнением), причем сальник герметизирует (уплотняет) отверстие в случае пожара.
Например, сальник может быть открыт в нормальном рабочем режиме, так что может быть осуществлена быстрая компенсация давления. Если возникает пожар, сальник автономно герметизирует отверстие, так что пожар блокируется и потоки воздуха прекращаются.
В соответствии с еще одним вариантом осуществления настоящего изобретения отверстие герметизируют за счет действия силы сжатия пружины.
Например, может быть предусмотрен пружинный механизм, который предварительно сжат, когда отверстие находится в открытом положении. Если обнаружен пожар или происходит соответствующее повышение температуры, пружина освобождается и побуждает сальник герметизировать отверстие. Пружина может удерживаться в сжатом состоянии, например, при помощи термочувствительного материала, который разрушается под действием теплоты. Однако также может быть использован и электронный механизм герметизации или другие более сложные механизмы герметизации, которые имеют соответствующие датчики.
В соответствии с еще одним вариантом осуществления настоящего изобретения герметизация отверстия происходит под действием силы тяжести.
В этом варианте используют очень простой механизм герметизации, в котором заслонка удерживается в открытом положении, например, при помощи термочувствительного материала, и падает, герметизируя вентиляционный канал, под действием силы тяжести, когда термочувствительный материал разрушается под действием теплоты.
В соответствии с еще одним вариантом осуществления настоящего изобретения противопожарный барьер дополнительно содержит распорку, причем стойкая к прожогу панель выполнена в виде заслонки, которая закреплена в открытом состоянии при помощи распорки, так что вентиляционный канал открыт, причем распорка может герметизировать вентиляционный канал через панель (при помощи панели) в случае пожара.
В этом случае герметизация отверстия также может быть осуществлена под действием силы тяжести или силы сжатия пружины. Решающим аспектом этого варианта является то, что панель удерживается при помощи распорки. Если повышается температура или если обнаружен источник пожара, распорка разрушается или, например, сгибается или деформируется иным образом, так что заслонка закрывается.
Например, распорка может быть изготовлена из биметалла или материала с эффектом запоминания формы, сплава с эффектом запоминания формы или из термопластичного полимера.
Это означает, что заслонка закрывается за счет нагревания металла или другого соответствующего материала, например, материала, который сжимается или разрушается при нагревании.
В соответствии с еще одним вариантом осуществления настоящего изобретения противопожарный барьер дополнительно содержит разбухающий материал, который герметизирует вентиляционный канал в случае пожара.
В этом случае используют, например, материал, который расширяется подобно пене под действием теплоты.
Разбухающий материал может быть нанесен в виде покрытия панели. В этом случае вентиляционный канал выполнен в виде отверстий для прохода воздуха в панели, которые закупориваются при расширении разбухающего материала.
Следовательно, в этом случае не требуются электронные датчики или датчики других типов.
В соответствии с еще одним вариантом осуществления настоящего изобретения стойкая к прожогу панель содержит такой материал, как, например, арамидное волокно, углеродное волокно, стекловолокно, титан или керамика.
Таким образом, могут быть достигнуты высокая огнестойкость и высокая термостойкость.
В соответствии с настоящим изобретением предлагается также самолет, который содержит описанный здесь выше противопожарный барьер.
Предпочтительные варианты настоящего изобретения будут описаны далее со ссылкой на сопроводительные чертежи, на которых аналогичные детали имеют одинаковые позиционные обозначения.
На фиг.1 схематично показано поперечное сечение фюзеляжа самолета.
На фиг.2 схематично показано промежуточное пространство между грузовым отсеком и внешней стенкой фюзеляжа.
На фиг.3 схематично показано перспективное изображение с пространственным разделением деталей противопожарного барьера в соответствии с первым вариантом настоящего изобретения.
На фиг.4 показан вид сверху противопожарного барьера, показанного на фиг.3, в направлении оси X.
На фиг.5 схематично показано условно прозрачное представление противопожарного барьера, показанного на фиг.3.
На фиг.6 показан противопожарный барьер в соответствии с другим вариантом настоящего изобретения.
На фиг.7 показан противопожарный барьер в соответствии с еще одним вариантом настоящего изобретения.
На фиг.8 показан противопожарный барьер в соответствии с еще одним вариантом настоящего изобретения.
На фиг.1 схематично показано поперечное сечение фюзеляжа самолета. Фюзеляж самолета содержит грузовой отсек 501, пассажирский салон 502, оболочку 503, пассажирский пол (пассажирскую палубу) 51 и промежуточное пространство 102, образованное между грузовым отсеком 501 и оболочкой 503.
Промежуточное пространство 102 начинается на внешней кромке двери 5 грузового отсека. Дверь грузового отсека соединена с оболочкой фюзеляжа самолета в областях кромки при помощи соответствующих упорных плит (на фиг.1 не показаны) или других элементов конструкции. Пассажирский пол 51 образует верхний конец промежуточного пространства. Пассажирский пол 51 открыт в области между панельной обшивкой 8 салона и оболочкой 503 самолета. Упорные плиты на конце двери грузового отсека также имеют соответствующие отверстия (см. позицию 10 на фиг.2). Это позволяет создать поток компенсации в случае быстрого снижения давления.
На фиг.2 схематично показано промежуточное пространство 102, показанное на фиг.I. Противопожарный барьер может быть расположен в разных местах фюзеляжа самолета и, в частности, в промежуточном пространстве 102. Например, он может быть расположен в положении 15, где также расположена упорная плита 5. В таком случае упорная плита 5 является частью противопожарного барьера.
Противопожарный барьер также может быть расположен в положении 16, которое находится где-то между началом и концом промежуточного пространства 102.
Противопожарный барьер также может быть расположен в положении 14, которое находится в области пассажирского пола 51 (см. фиг.1).
Если нет противопожарного барьера, то может происходить так называемое образование тяги между грузовым отсеком 501 и фюзеляжем самолета 503 (см. фиг.1), то есть в промежуточном пространстве 102, в случае пожара. Причиной такого образования тяги может быть, например, пожар, который начался после аварии самолета или после аварийной посадки или другой опасной ситуации. Например, самолет может загореться после аварийной посадки и затем прогореть в направлении снаружи внутрь (см. позицию 11 на фиг.1) в задней области или в другом месте за счет утечки керосина, который загорается.
Такой пожар сначала воздействует на область трюма, расположенную под грузовым отсеком, так как утечка керосина создает так называемый "огневой бассейн" на дне самолета. Огонь прожигает фюзеляж самолета в течение короткого периода времени и затем проникает в область под дверью грузового отсека, а именно в так называемый трюм самолета (см. позицию 13 на фиг.1).
Описанное промежуточное пространство 102 позволяет огню распространяться в направлении пассажирского салона 502. В этом случае происходит ускорение распространения огня в промежуточном пространстве 102 за счет так называемого образования тяги. Это явление известно для дымоходов, в которых разность высот между впускным отверстием и выпускным отверстием приводит к возникновению разности (перепада) давлений в закрытом канале, которая вызывает соответствующее ускорение воздуха в канале (или в соответствующей промежуточной области).
Однако это явление, которое является благоприятным для дымоходов, приводит к опасному ускорению распространения огня в направлении пассажирского салона 502 в описанном сценарии "пожара после катастрофы ".
На фиг.3 схематично показано перспективное изображение с пространственным разделением деталей противопожарного барьера в соответствии с первым вариантом настоящего изобретения. Противопожарный барьер 100 содержит панель 101, которая является стойкой к прожогу, и элемент 104 настила (пола). Панель 101 изготовлена, например, из материала, который содержит арамидные и/или углеродные волокна, однако она может быть изготовлена и из материала, который содержит стекловолокна. Панель 101 также может быть изготовлена из листов титана или из керамических пластин.
Панель 101 установлена на заданном расстоянии от плиты 104 настила (которая представляет собой, например, упорную плиту 5), так что образуется воздушный зазор 109.
Объемы воздуха, которые требуются для быстрого снижения давления и для кондиционирования, могут протекать в направлении области под полом через этот воздушный зазор 109.
Панель 101 закрыта и изготовлена из материала, который является стойким к прожогу.
На фиг.4 схематично показан противопожарный барьер 100, показанный на фиг.3, в X направлении 110. На фиг.4 показаны элемент 104 настила (упорная плита 5) и торец панели 101, которые смещены друг от друга, так что образуется воздушный зазор 109.
На фиг.5 схематично показан противопожарный барьер 100, показанный на фиг.3, где панель условно показана прозрачной, чтобы упростить понимание принципа действия. Стрелками на фиг.5 показан воздушный поток через отверстие в элементе 104 настила.
На фиг.5 показано, что воздушный поток отклоняется за счет панели 101, так что распространение огня существенно предотвращается.
За счет этого предотвращается описанное образование тяги в промежуточном пространстве. Как уже было указано здесь выше, противопожарный барьер 100 может быть расположен в различных местах в промежуточном стенном пространстве, а именно:
в области пассажирского пола (позиция 14 на фиг.2);
у конца двери грузового отсека (позиция 15 на фиг.2) или
в положениях, расположенных между этими двумя местоположениями установки (позиция 16 на фиг.2).
Одной из базовых предпосылок функционирования противопожарного барьера в соответствии с настоящим изобретением является обеспечение заданного воздушного потока через противопожарный барьер в нормальном рабочем режиме самолета, чтобы гарантировать быстрое снижение давления. Однако такой противопожарный барьер должен предотвращать распространение огня и образование тяги в случае пожара.
Пониженное искровое перекрытие достигается за счет панели 101, которая является стойкой к прожогу, так что отсутствует риск прожога в направлении пассажирского салона.
На фиг.6 схематично показан противопожарный барьер в соответствии с другим вариантом настоящего изобретения. Противопожарный барьер содержит панель 101, которая является стойкой к прожогу и содержит отверстия 105, 205. В этом случае может быть выбрано произвольное число отверстий.
Отверстия 105, 205 снабжены соответствующими заслонками 106, 206, которые открыты или повернуты вверх в нормальном рабочем режиме самолета. Панель 101, которая является стойкой к прожогу, установлена напротив упорной плиты 104. Возможные материалы для изготовления панели уже были указаны здесь выше.
Отверстия 105, 205 имеют достаточно большое поперечное сечение для обеспечения быстрого снижения давления. Заслонки 106, 206 соединены с панелью 101, например, с использованием термопластичного полимера, и закреплены с возможностью вращения на панели 101. Если температура повышается, термопластичное крепление заслонок 106, 206 расплавляется, в результате чего заслонки поворачиваются относительно их осей вращения и герметизируют отверстия 105, 205.
Движение поворота заслонок относительно их осей вращения может быть реализовано, например, только под действием силы тяжести. Однако можно также предусмотреть соответствующий пружинный механизм или другой механизм поворота. Само собой разумеется, что заслонки также могут совершать скольжение, так что они не должны совершать поворот для того, чтобы герметизировать отверстия, а скорее могут смещаться или просто падать вниз.
На фиг.7 показан противопожарный барьер в соответствии с еще одним вариантом настоящего изобретения. В этом случае стойкая к прожогу панель 101 выполнена в виде заслонки, которая совершает поворот вокруг оси 701. При возникновении пожара заслонка 101 закрывается, например, за счет расплавления распорки 107, которая изготовлена, например, из термопластичного полимера. Альтернативно, вентиляционный канал также может быть герметизирован с использованием биметаллической полосы или металлического сплава с эффектом запоминания формы.
В этом случае заслонка 101 закрывается за счет нагревания металла или другого материала, который сжимается при нагреве.
На фиг.8 показан противопожарный барьер в соответствии с еще одним вариантом настоящего изобретения. Стойкая к прожогу панель 101 содержит множество вентиляционных каналов в виде отверстий 108. Например, панель 11 в виде перфорированной пластины может быть расположена непосредственно на упорной плите 104. Отверстия 108 имеют достаточно большое поперечное сечение для обеспечения быстрого снижения давления
Задняя сторона панели 101 снабжена разбухающим покрытием (не показанным на фиг.8), которое разбухает или вспенивается при повышении температуры и герметизирует отверстия 108 в ходе этого процесса, так что не происходят поверхностный пробой или образование тяги.
Это дает пожарникам дополнительное время для тушения огня и спасения пассажиров. Безопасность пассажиров касательно возгорания в пассажирском салоне дополнительно повышается. Следовательно, повышается общий уровень техники безопасности самолета.