飞机充氧阀头静电放电引燃特性实验研究

摘要

充氧过程中，高分子材质的充氧阀头可能会聚集静电荷并放电，在空气环境下不易燃烧的材料在高压纯氧环境下燃烧特性会发生变化，可能导致静电放电引起的火灾事故。氧气是助燃气体，氧气系统一旦起火，会造成十分严重的生命、财产损失。因此，为预防、控制此类事故，需研究阀头材料在充氧环境下静电放电引燃特性。
　　本文首先分析了充氧阀头实际可能的静电起电来源、起电能力和放电影响。然后，采用基于电火花放电的方式，测试阀头材料在MPa级压强纯氧条件下的最小点火能。为此设计了电火花点火系统及点火能量测试系统，采用对电极放电电流、电压进行能量积分的方法，代替了传统的直接用电容储能作为点火能量的测试方法。为满足高压强的实验要求，本文自主研制了一种安全可靠的高压静电放电引燃密封装置，首次提出了针对固体材料的沿面放电式电极改进方式，并建立了相应实验系统和方法。
　　针对某型飞机氧气系统发生火灾事故时所使用的充氧阀头材料——尼龙1010进行了高压纯氧环境下的静电放电引燃实验和点火能量的测量，并初步分析了阀头静电放电引燃危险性，主要结果如下:
　　(1)在本文实验能量范围内，储能电容能量损耗率高达73％-93％，采用积分法测试点火能量有效提高了实验结果的准确性。
　　(2)随纯氧压强升高，尼龙1010材料的最小点火能迅速减小，3MPa时己降低至0.55mJ，仅为常压时的1/1364，具有静电放电引燃危险性。
　　研究结果对氧气系统火灾事故的机理分析、静电防护与相关改进具有一定的意义。

目录

声明

致谢

摘要

第一章 绪论

1．1 本文研究的背景和意义

1．2 国内外研究现状

1．3 课题来源和主要研究内容

1．3．1 课题来源

1．3．2 主要研究内容与章节安排

第二章 充氧过程中阀头静电起电与放电

2．1 充氧阀门结构及其工作原理介绍

2．2 固体的静电起电原理

2．2．1 固体的接触起电

2．2．2 分离过程

2．3 充氧阀头的静电起电

2．3．1 非金属阀头与金属壳体的接触-分离

2．3．2 高速气流的吹扫

2．3．3 高速气流的摩擦

2．3．4 尼龙阀头材料的静电产生能力

2．4 静电放电对充氧阀头的影响

2．4．1 充氧阀头的静电放电类型

2．4．2 静电放电的热效应

2．5 本章小结

第三章 高压纯氧环境静电放电引燃实验系统设计

3．1 最小点火能测试系统设计

3．1．1 最小点火能介绍

3．1．2 基于电火花放电方式的点火能量测试方法

3．1．3 点火系统及能量测试系统设计

3．2 高压纯氧静电放电引燃密封装置及实验平台搭建

3．2．1 高压静电放电引燃密封装置

3．2．2 放电电极设计

3．2．3 高压纯氧静电放电引燃实验平台搭建

3．3 实验材料与方法

3．3．1 实验材料

3．3．2 实验实施方法

3．3．3 最小点火能的确定

3．4 本章小结

第四章 高压纯氧环境静电放电引燃特性实验

4．1 主要实验现象

4．1．1 空气环境下阀头材料静电放电引燃实验现象

4．1．2 放电引燃主要现象

4．1．3 促进燃烧现象

4．2 电极电火花放电波形

4．3 电火花放电能量损耗

4．4 高压纯氧环境阀头材料静电放电引燃特性

4．4．1 高压纯氧环境下阀头材料最小点火能

4．4．2 氧气压强对放电引燃性的影响分析

4．5 充氧阀头静电放电引燃危险性分析

4．6 本章小结

第五章 总结与展望

5．1 工作总结

5．2 未来展望

参考文献

攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况