Какими должны быть полимерные материалы для самолетостроения

При этом в самолетах используется разветвленная электрическая сеть для управления и имеется большой запас легковоспламеняемого топлива. Соответственно, есть вероятность возникновения нештатной ситуации (например, короткого замыкания или возгорания двигателя), которая станет причиной пожара.

По статистике пожар нельзя отнести к одной из наиболее частых причин катастроф в авиации.

Но при этом он является одной из наиболее частых причин гибели пассажиров.

Поэтому материалы, используемые в авиастроении для отделки потолка, стен, пола, изготовления пассажирских кресел, осветительных плафонов и прочего, должны быть максимально безопасны в случае возникновения пожара.

Особенности горения полимеров

Подавляющее большинство полимерных материалов представляют собой водород- и углеродсодержащие органические соединения. При взаимодействии с открытым огнем они окисляются с выделением тепла (происходит реакция экзотермического окисления). При высоких температурах полимеры воспламеняются и, сгорая, выделяют дым и токсичные вещества. И то, и другое может стать причиной гибели людей, поэтому важно иметь информацию о горючести и огнестойкости материалов.

Классификация полимеров

Есть несколько показателей, характеризующих горючесть полимеров. К ним относятся, например, температура воспламенения, теплота сгорания, скорость горения и ряд других. По показателям горючести полимеры делятся на горючие, трудносгорамемые и негорючие, а критерием их отнесения к той или иной группе является способность или неспособность гореть при температуре +900…+1100 °С.

Огнестойкость материалов понимают по-другому: это их свойство сохранять эксплуатационные свойства при воздействии в течение определенного времени открытого огня. Для определения предела огнестойкости необходимо иметь информацию об изменении теплофизических, прочностных и других характеристик полимеров.

Воспламенение и горение материалов зависят не только от их химического состава, но и от формы, положения по отношению к пламени, условий воспламенения, температуры пламени и прочего. Поэтому их классификация по горючести и огнестойкости достаточно условна, а систем классификации может быть несколько.

Так, в нашей стране полимеры по огнестойкости подразделяют на несгораемые, трудносгораемые и сгораемые. Зарубежная классификация делит их на несколько групп по показателям огнесопротивляемости, пламеустойчивости и огнезамедления. Эти характеристики можно считать сходными, но методики испытаний для их определения различаются.

Виды испытаний для оценки характеристик полимеров

Для оценки характеристик полимеров по горючести и огнестойкости проводят несколько видов испытаний:

1. Проверку огнестойкости и огнепроницаемости.
2. Способность изоляционных материалов к сквозному прогоранию, воспламенению и распространению пламени.
3. Оценку тепловыделения и дымообразования при горении.
4. Способность облицовочных материалов останавливать распространение пламени.
5. Проверку воспламеняемости подушек авиационных кресел.
6. Оценку горючести материалов при разной ориентации образцов и продолжительности воздействия пламени.

В зависимости от вида авиационной техники и количества перевозимых с ее помощью пассажиров различаются требования к полимерам по видам проводимых испытаний. Для вертолетов и самолетов вместимостью до 20 пассажиров они наиболее мягкие, а для транспортных самолетов – наиболее жесткие.

Какое оборудование используют для оценки безопасности полимеров

Для оценки безопасности полимеров, применяемых в авиастроении, мы предлагаем использовать оборудование известной итальянской компании Noselab ATS. Оно позволяет оценить несколько ключевых характеристик:

• Камеры горения нужны для получения информации о реакции полимеров на высокие температуры. При этом исследуются легкость воспламенения, скорость горения образца, характер распространения пламени и другие параметры. Камеры обеспечивают высокую точность поддержания режимов работы газовых горелок. В их конструкции предусмотрено изменение углов распределения пламени и измерение его температуры.

• Приборы для анализа кислородного индекса позволяют определить условия горения полимерного образца и минимальное количество необходимого для этого кислорода. Точность измерений обеспечивается микропроцессорным управлением. В приборах предусмотрена возможность подключения к ПК для ввода данных об образцах и параметрах испытаний, проведения вычислений и хранения результатов.

• Установки для испытания раскаленной проволокой моделируют воздействие на полимерное изделие неисправной электропроводки (например, в случае короткого замыкания). Установки оснащены системой моторизованного перемещения держателя для образцов с регулируемой скоростью. На панель управления выводятся данные о температуре и напряжении на проволоке, времени контакта.

• Приборы для испытания на теплоперенос позволяют определить устойчивость теплоизоляционных материалов к тепловому воздействию.

Заключение

Испытание материалов на горючесть и огнестойкость позволяют повысить безопасность пассажиров в случае возникновения пожара на борту самолета. Использование качественного специализированного оборудования – это единственный способ обеспечить достоверность результатов.