新型環保滅火劑手提式滅火器在民用飛機中的應用研究

摘 要：Halon 1211手提式滅火器廣泛應用于現役民用飛機，隨著各國民航組織和國際機構對Halon型滅火劑使用的限制，研制新型環保滅火劑手提式滅火器已成為目前民用航空領域的研究前沿和熱點之一。2-BTP（2-溴-3，3，3-三氟丙烯）滅火劑是一種新型環保滅火劑，本文從環保性和經濟性兩方面對2-BTP滅火劑及其手提式滅火器進行討論，并對比了幾種傳統Halon 1211替代滅火劑，發現2-BTP滅火劑手提式滅火器是目前民用飛機Halon 1211手提式滅火器理想的替代品。

關鍵詞：民用飛機；Halon 1211；替代滅火劑；手提式滅火器；2-BTP

CCAR25.851條款規定民用飛機載人艙內必須至少有滿足數量、均勻分布、可方便取用的手提式滅火器，且安裝的滅火器中必須有內裝Halon 1211滅火劑（溴基氯二氟（代）甲烷CBrC1F2）或等效物。

目前民用飛機手提式滅火器廣泛使用的是傳統的Halon 1211滅火劑，它具有滅火效率高、無殘留、無腐蝕、不導電和化學惰性等諸多優點。但由于其具有高的ODP值（臭氧破壞潛能值）和GWP值（溫室效應潛能值），在1994年蒙特利爾協議中全面禁止了Halon型滅火劑在發達國家的生產，并對Halon型滅火劑的使用、運輸和存儲等進行了嚴格的限制。

美國UL公司在2025年1月1日以后將不再對Halon 1211手提式滅火器進行UL1093認證。ICAO（國際民航組織）規定2016年12月31日后所有飛機不得使用Halon型手提式滅火器。EASA（歐洲航空安全局）也規定2018年12月31日后申請型號合格證或單機適航證的飛機不得使用Halon型手提式滅火器。

隨著各國民航組織和國際機構對民用航空環保要求的提高及對民用飛機上Halon型滅火劑使用的限制，研制新型環保滅火劑手提式滅火器，以替換現有Halon型手提式滅火器，成為目前民機領域的研究前沿之一，也是民用航空在環保方面面臨的迫切任務之一。

目前FAA批準使用的Halon 1211替代滅火劑有3種，分別是Halotron I（CF3CHCl2、氬氣和CF4混合物），FE-36（六氟丙烷CF3CH2CF3）和FM-200（七氟丙烷CF3CHFCF3），但由于其各自存在的環保或經濟上的缺陷，目前并未在民用飛機上廣泛應用。

2-BTP（2-溴-3，3，3-三氟丙烯）是新型環保滅火劑，它滅火效率高，環境友好，是優良的Halon 1211替代滅火劑，已成為民用航空領域的研究重點。目前波音公司、空客公司、太平洋公司和P3公司等正聯合開展2-BTP滅火劑及其手提式滅火器的研發和取證工作。

本文將對2-BTP滅火劑及其手提式滅火器的研究現狀和進展進行研究和討論。

1 2-BTP滅火劑與傳統Halon替代滅火劑對比研究

理想的替代滅火劑不僅需要滿足滅火性能要求并獲得FAA批準，還需要滿足環保要求以及航空公司對經濟性的要求。目前Halotron I、FE-36和FM-200已獲得FAA批準使用，但由于其各自在環保性或經濟性上的缺陷，目前并未在民用飛機上廣泛使用。2-BTP滅火劑目前處于研發取證階段，預計2017年可以獲得FAA批準并裝機使用。下面分別從環保性和經濟性兩個方面對2-BTP和傳統Halon 1211替代滅火劑進行對比研究。

1.1 環保性對比

表1為2-BTP與傳統替代滅火劑在環保方面的對比。從表中可以看出，臭氧破壞方面，2-BTP和傳統Halon 1211替代產品的ODP值均接近于0，對臭氧層破壞作用相對很弱，這也是環保替代滅火劑的必要要求之一。溫室效應方面，幾種滅火劑的GWP值相差較大，其中FE-36和FM-200的GWP值是二氧化碳的3000倍以上（二氧化碳GWP 值為1），高于Halon 1211的1300，2-BTP滅火劑的GWP值最小，接近于0，相比其他滅火劑有明顯優勢。ALT（大氣存留時間）最短的也是2-BTP滅火劑，為7天，而FE-36和FM-200滅火劑一旦釋放，將會在大氣中分別存留242年和39年，高于Halon 1211的16年，Halotron I也有1.3年。

由上述分析可知，從環保性方面看，2-BTP滅火劑明顯優于其他幾種Halon 1211替代滅火劑，是比較理想的替代滅火劑，而Halotron I，FE-36和FM-200由于較高的GWP值和ALT時間，在將來也很可能被限制甚至禁止使用，只能作為一種過渡產品。

1.2 經濟性對比

對于Halon 1211替代滅火劑手提式滅火器，應盡量使其尺寸和重量接近Halon 1211手提式滅火器。若替代滅火劑手提式滅火器重量增加過多，將影響飛機的商載、油耗和使用成本等經濟指標，若尺寸增加過多，將占用更多的空間。對于現役飛機，替代滅火劑手提式滅火器重量或尺寸的增加將影響其可替換性，滅火瓶重量的增加可能導致緊固件的更改，體積的增加可能使得現有位置空間不能滿足要求，需要更換安裝位置，進而將更改結構構型，這對于民用飛機是難以接受的。

對于UL 5B：C類手提式滅火器，表2和圖1給出了2-BTP手提式滅火器和傳統替代滅火劑手提式滅火器以及Halon 1211手提式滅火器在尺寸和重量方面的對比。可以看出，填充FE-36和FM-200三種替代滅火劑的手提式滅火器是Halon 1211手提式滅火器占空間（長寬高乘積）的1.5倍，重量的2倍以上；填充Halotron I的手提式滅火器占空間較為接近Halon 1211手提式滅火器，但重量是其2倍以上；填充2-BTP滅火劑的手提式滅火器的占空間和重量與Halon 1211手提式滅火器相近。

基于以上分析，從經濟性方面看，2-BTP滅火劑手提式滅火器相比Halotron I、FE-36和FM-200三種傳統替代滅火劑手提式滅火器在瓶體的尺寸和重量方面都更為接近Halon 1211手提式滅火器，具有直接可替換性，在不更改結構情況下可直接替換現役民用飛機上的Halon 1211手提式滅火器。

2 2-BTP滅火劑手提式滅火器研發和取證進展

替代滅火劑手提式滅火器替代Halon 1211手提式滅火器并在飛機上使用，需符合AC20-42D要求并取得FAA適航證。目前，波音公司、空客公司、太平洋公司和P3公司等正在積極開展2-BTP滅火劑手提式滅火器的研發和取證工作。

目前2-BTP滅火劑已經完成了毒性、環境影響、物化性質和滅火性能等一系列測試和試驗，2014年通過歐盟REACH法規的注冊，2013年向美國環保署的SNAP（重要新型替代品政策）和TSCA（有毒物質控制法）提交了申請，預計2016年底可獲得批準，這將成為2-BTP滅火劑走向商業應用的重要一步。太平洋公司預計2016年底可編制完成符合ASTM（美國材料與試驗協會）標準的說明書。

P3公司正在進行填充2-BTP滅火劑的手提式滅火器的研制和取證。2015年完成原型機設計，并通過FAA的MPS（最小性能標準）測試和UL711的5B火焰和2B冷火焰測試。預計2016年底可通過UL 5B：C類滅火瓶驗證試驗并取得UL標簽。空客公司希望屆時能在空客系列飛機上使用填充2-BTP環保滅火劑的手提式滅火器。

3 結論

本文對新型環保滅火劑2-BTP及其手提式滅火器進行了介紹和分析。2-BTP滅火劑相對相對其他傳統Halon 1211替代滅火劑更為環保，填充2-BTP滅火劑的手提式滅火器在尺寸和重量方面更為接近Halon 1211手提式滅火器，具有良好的可替換性，是目前民用飛機載人艙Halon 1211手提式滅火器理想的替代品。

參考文獻：

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作者簡介：吳武華（1988-），男，江西撫州人，碩士研究生，助理工程師，主要從事民用飛機防火系統設計工作。