HB 7399-1996 民用飞机舱内材料热释放速率.试验方法.pdf

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1、HB 7399-96 1996-09-12发布1997一01-01实施中国工业总公司批;住本标准规定的试验方法等效采用FAR25部附录F第IV部分测定热辐射下客舱材料热释放速率试验方法。同时将美国联邦航空局技术中心的航空器材料燃烧试验手册第五章舱内材料的热释放速率试验有关内容编入本标准，使标准更容易实施。本标准于1997年01月01日起实施。本标准由中国航空工业总公司航空材料、热工艺标准化技术归口单位提出并归口。本标准由中国航空工业总公司第640研究所负责起草。本标准主要起草人:孙永明、郭玉瑛、陈医杰、翁蕴芳。本标准于1996年09月12日首次发布。中华人民共和空工业准民用飞机舱内材料热辑放速

2、HB 7399-96 1 范围本标准规定了民用飞机舱内材料热释放速率试验方法的定义、试验设备及器材、试祥、校正因子测量、试验步骤和试验报告等。本标准适用于民用飞机舱内材料热释放速率的试验。2 定义2, 1 热释放量材料燃烧时放出热能的量值。以单位面积的能量(kWmin/m)表示。2,2 热释放速率材料燃烧时放出的热能速率的量值。以单位面积的功率(kW/旷)表示，符号为HRR。2.3 热流密度材料燃烧时所经受的热环境的强度，以单位面积的功率(W/cm)表示。3 试验设备及3, 1 热释放速率仪应使用图1a和1b所示的设备测量热释放速率。设备的所有外表面，除了操作箱外，应用25mm厚的低密度耐高温

3、玻璃纤维绝缘。应提供试样插杆滑动通过的气密门，以形成试样操作箱的气密壳体。3, 1 , 1 热电堆热电堆用于测量空气进入或离开试验箱的损度，其电气原理见图2所示。热电偶的接点直径应是1.3士0，3mmo冷端应在空气分配板下容器内(见图1a)。热端应位于烟筒顶部以下10mm处。一个热端应位于烟筒横截面的中心，其余四个热端应位于烟筒对角线上，距中心热端30mm(见图1b)。3, 1,2 辐射热源应使用LL型、508mmx16mm、名义电阻1.40的能产生高达100kW/m热流密度的四根碳化硅棒作为辐射热源，如图1a、图1b、图3所示。应有一块厚度为1. 07 + 0 , 05mm的不锈钢菱形挡板，

4、以便在试样表面形成均匀的热流密度。当试样表面热流密度在3，5kW/m时，试中公司1996-09-12发布1997 - 01-01实施样表面的热流密度偏差不太于5%03. 1. 3 空气分配系统HB 7399-96 进入试验设备的空气温度应是21-24C，流量应是0.04旷/8。空气流量用安装在输入管上的孔板流量计测量。a)空气应由安装在试验设备底部6.4mm厚的铝板分配板上102mm中心处有8个距边51mm的5.30+0.03mm孔进入试验设备。在此铝板上方152mm处有第二块具有120个等问距的3.60:!:O.03mm孔的铝板(见图1b)。b)在试验设备锥形部分底部(燃烧箱与烟筒交界处)的

5、供气管应有48个等问距的3.70+ 0.03mm孔，距供气管内侧10mm，使设备内的空气按约3:1的比例分流(见图1a)。3. 1. 4 燃烧器燃烧器分为上燃烧器和下燃烧器，分别位于试样的顶部和底部。燃烧器均应用外径为6.4mm、壁厚0.8mm的不锈铜管制成。a)下燃烧器下燃烧器的位置应如图1a所示，其中心线垂直于试样表面，距试祥暴露下端上方5mm，端口距试样表团10mmo下燃烧器应安装一个火花点火器，该火花点火器每3s闪火花一次，保证燃烧器的火焰熄灭时间不超过380b)上燃烧器上燃烧器在试样上方产生火焰，以点燃可燃气体。采用14孔燃烧器。在一支4mm长的管上钻14个朝向一致的2.5mm孔。孔

6、间距13mm，第一个孔距封闭端13mm(见图4)。燃烧器位于试样盒上方，如图5所示。上燃烧管应通过观察窗上端上方10mm处的6.4mm钻孔插入试验箱内，由固定在试验箱外观察窗上方的可调Z型支架支撑和定位。燃烧管应位于试样盒上前端向上19mm及10J后19mm处，其上的孔应水平指向辐射热源。燃烧器的一端用银纤塞或等效物封住。3. 1 . 5 试样盒试样盒由盒体和滴落物槽组成。均用0.43+ O. 05mm厚的不锈钢板制造，如图5所示。试梓盒用支架连接到插入忏上。每个试验盒应有一个V型弹簧压板。弹簧IE板的位置可通过固定杆插入试祥盒不同的孔而改变，以适应不同的试样厚度。滴落物槽用法兰盘连接到盒体上

7、。滴落物槽用来防止熔融试祥滴落到下燃烧器上。可在滴落物槽内衬上铝锚，铝?自无光面向上。3.2 热流计水冷却的圆型Gardon热流计量程范围为O-17W/cm，精度为+3%。热流计的感应面应和热流计支架表面齐平。3.3 l.ll式试验仪湿式试验仪精度为O.2L/min，量程范围为0-300L。3.4 燃气纯度不低于99%的甲统气。2 HB 7399-96 3.5 精度不低于士1s的秒表或其他计时器。4试样4. 1 试样尺寸试样的尺寸长150_，mm，宽150飞mm，试样厚度按飞机上使用的实际尺寸。试样厚度超过45mm时，应加工至45mm并用未加工面进行试验。4.2 试样数量每组试样不少于三个。对

8、各向异性试样，如纺织品应做经向纬向试验。若在试验前不知道取向，应取互相垂直的两组试样，结果取最大值。4.3 试样安装在试验时，每个试样只有一个表面暴露。用约为0.025mm厚的铝筒包覆所有未暴露面，铝锚的无光面朝试祥。铝筒必须完整。4.4 试样预处理试验前，试样应在21:t3t，(50+5)%RH的条件下预处理至少24h。每次试验前从预处理箱内取出一个试样并立即做试验。5 校正因子测量5. 1 6所示的校正燃烧器，此燃烧器将气密接头套在燃烧管火焰管的端头。5.2 测量校E气体的流速5. 2. 1 在至湿式试验仪前端应安装控制校正气体流量的管路。管路应有阿个自己设置的针形阀控制的流动孔来提供流速

9、大约为1L/min、4L/min, 6L/ min、8L/min的校正气体，此流速由湿式试验仪的转速(通过秒表测量)来显示。5.2.2 应测定每个流速的实际流量，精确到0.2L/mino5.3 校E因子测量及计算5. 3. 1 用图6的校正燃烧器替代下燃烧器。5.3.2 安装湿式试验仪，确定环境温度和水蒸气压。5.3.3 打开气源。5.3.4 打开辐射热流，保证热流密度为3.50士。.05W/cm , 5.3.5 用校正气体管路，设定流向燃烧器的甲烧基准流速为1L/min。点燃燃烧器。测定热电堆基准电压。5.3.6 在按5.3.7读取热电堆输出前，先把甲烧流速设定到8L/min。在校正阶段，不

10、用记录此时的热电堆输出。5.3.7 流向燃烧器的气体提高到高流速，再降低到基准流速。在每个流速燃烧2min后，2min的最后10s周期内监测热电堆输出，记录平均值。甲烧流速提高和降低按:1-4-1-63 HB 7399-96 1-81-61-4L/min顺序连接进行。5.3.8 按式(1)计算校正因子2273.(P-P.). (F-F.) K , = 23.55 x -.;.-x一一一一一. . . . . . . (1) YT7( V，V，) 式中:K，一校正因子，kW/mmV;23.55一标准状态下的甲烧热熔;F一校正气体在高流速的校正值，L/min; R一甲统在基准流速的校正值.L/mi

11、n; P一环境大气压，MPa;P.一湿式试验仪水温下的水蒸气压，MPa; T.一环境温度，飞;V，一在高流速时的热电堆电压，mVzV，一在基准流速时的热电堆电压，mV。5.3.9 5个结果取平均值，计算百分相对标准偏差。若标准偏差大于5%，重新测定校正因子。若标准偏差小于5%，平均值作为校正因子。6试验步骤6. 1 打开气源，设定设备空气流量为0.04旷/s。6.2 打开主电源，设定热流密度为3.5kW /m 0 6.3 点燃燃烧器，使用甲烧和空气体积之比为50:50的混合气，调节上燃烧器以产生*为25mm并稍稍向上弯曲高出燃烧管的火焰。使用120cm/min(在标准温度和压力条件下)甲烧和空

12、气组成的混合气，调节下燃烧器以产生其内焰高度与火焰直径相同。如使用火花点火器，则使其处于工作状态。6.4 每次试验前，从预处理箱内取出一个试棒，在辐射防护门关闭的情况下，将试样放置控制室.关闭外层气密门，启动记录装置。试样在控制室内放置60+ 10so 6.5 在试样放置时间最后20s期间，至少每隔1s记录热电堆毫伏输出，算出基准流速时热电堆读数的平均值。6.6 读完基准读数后，在3s时间内，打开辐射防护门，尽快地把试样送入燃烧箱，每1s至少记录热电堆毫伏输出一次。6.7 在试验过程中，下燃烧器或上燃烧器上任三个火焰在任意时刻熄灭时间超过缸，则试验数据无效。6.8 试验进行5min，终止试验.

13、取出试样。6.9 每次试验后，应用软刷子清洁热电堆热端，去除烟尘。不得移动热电偶位置，以确保下次试验时热电偶处于正确位置。6. 10 重复6.4-6.9条，进行下一个试样的试验，直至试验结束。6. 11 从任意时刻的热电堆输出电压(V)按式(2)计算热释放速率:4 HB 7399-96 HRR = K, V - VJ . (2) 式中:K，一校正因子.kW/mmV; V一热电堆输出电压读数，mV;V.一在基准流速时的热电堆电压平均读数，mVa6. 12 记录和计算Smin试碰期间内最大热释放速率的单个值和平均值。6. 13 通过求最初2min时间内热释放速率对时间曲线的积分，记录和计算最初2m

14、in时的总热释放量的单个值和平均值。7 试验报告7. 1 完整记录试验材料，包括厚度。7.2 报告热流密度及校正因子。7.3 报告所有试样Smin试验期间最大热释放速率的单个值和平均值及最初2min总热释放量的单个值和平均值。7.4 报告试验期间发生的熔融、凹陷、分层和其他现象。7.5 试验人员及试验日期。5 HB 73啤9-9610.0+0.5 营土含而靠lku 个的脱A A 隔握隔握十+ 底部火l、焰燃饶器工土工i主+ 飞广llfl 定，自封密子夹和栓姐回用意hE 管A口集气A忡工罔的意孔示3向。O ALr-0 7 3 中1 。4 、一一_4066 一-亏【叫阳_6士0.3试样顶部虫焰观察

15、窗试样正面产一一- 111 / 且LL/flL斗之手链板-一-:,._ -一一-10 严二二二一丝4、。忖凡位链(典型)_/=十+20士6己至少27919土l斗斗一.5.30士0.03于L/ 有8个相30士0.03孔的空气分配板号一下部热电偶接生24线姐不镜钢孔桓0.6+1).05图1a热释放速率设备6 HB 7399-96 N钊-h132土2烟囱内热电倡位置距对角线中心30_c:;!z可热电偶平面响。钊。-25士1x 76 + 1 。.38土0.05厚烟囱0.38士0.05厚，-一J / J J , J J J 外锥0.79土0.05厚内锥0.38士0.05厚也村。叫330土648个的70士

16、0.0338 N-u利kn优kh有128个的60土。由于L的第二级空气分配握_ 406+6 有8个帖30士0.03乱的空气分配握也村凹的1. 24 + O. 05厚热电倡+1 俨- 空气流入图lb热释放速丰设备7 HB 7399-96 !一一一一一上热电偶接点(烟囱)1-昏一一YI IR YI IR YI IR YI IRYI IR 鹅电偶接点(选装)YI IR YI IR YI IR yl IRYI IR 一lI Y L一一-一-一-一-一Y=黄色-铅(+ ) I I Cu 下热电偶接点(内侧箱体)Cu R=红包铅(- ) 图2热电堆电气原理图8 HB 7399-96 2S 非呵呵!:I q

17、,J 反射器，顶部和底部，调节倾斜度以便试样上获得均匀的热流量、ET、板1. 07 :t 0.05厚螺钉 o N 。-Y命图3破化硅热辐射板9 银焊塞子所有的燃烧孔用机.04:tO.Ol钻头钻孔13典型-一气-o 燃气管 气体进入o、-一152 一样品面试悻盆国国U曲曲l曲曲不按比例图土燃烧罪-14孔燃烧器国4HB 7399-96 金属翻边连接裁片托架用于固定挡杆的四个孔距试样盒后面为15、25，35和45, , . , / / 定位器0.50 不锈钢丝1卜f焊接垫圈50 13 10 - 32 机制螺钉垫圈50 13 m咀-钻孔和攻锥为10-32机制螺钉1/2 -13螺母半径2翻边5金属片弯曲试样盒底部连接滴落物槽- 156 固定托架- L_ 150 滴落物槽图5热释放试样盒11 HB 7399-96 ;209:0.03钻孔-v阳-25典型典型校正燃烧器回612