前　言

　　本標(biāo)準(zhǔn)在技術(shù)內(nèi)容上和美國(guó)聯(lián)邦航空條例FAR25部（25—111修正案）附錄F第Ⅵ部分《隔熱隔音材料燃燒及火焰蔓延特性試驗(yàn)方法》（英文版）相同。

　　本標(biāo)準(zhǔn)由中國(guó)民用航空局提出并歸口。

　　本標(biāo)準(zhǔn)起草單位：中國(guó)民用航空局第二研究所。

　　本標(biāo)準(zhǔn)主要起草人：夏祖西、于新華、汪虹、蘇正良、彭華喬、柳華。

隔熱隔音材料燃燒及火焰蔓延特性

試驗(yàn)方法

Test method to determine the flammability and flame propagation characteristics

of thermal/acoustic insulation materials

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1　范圍

　　本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了隔熱隔音材料暴露在輻射熱源和火焰下的燃燒性及火焰蔓延特性的試驗(yàn)方法。

　　本標(biāo)準(zhǔn)適用于評(píng)估隔熱隔音材料的燃燒性及火焰蔓延特性。

2　術(shù)語(yǔ)及定義

　　下列術(shù)語(yǔ)和定義適用于本標(biāo)準(zhǔn)。

2.1

　　火焰蔓延　flame propagation

　　可見(jiàn)火焰沿著試樣長(zhǎng)度方向蔓延的最遠(yuǎn)距離。

　　注：從燃燒源火焰的中心點(diǎn)開(kāi)始測(cè)量。在初始點(diǎn)火之后，試樣上所有火焰熄滅之前測(cè)量該距離，與試驗(yàn)后測(cè)量燒焦長(zhǎng)度的方法不同。

2.2

　　隔熱隔音材料　thermal/acoustic insulation material

　　阻隔熱和（或）聲音的材料或材料體系。

　　示例：泡沫以及用薄膜包覆的玻璃纖維或其他絮狀材料。

2.3

　　零點(diǎn)　zero point

　　燃燒器火焰與試樣的接觸點(diǎn)。

3　試驗(yàn)設(shè)備

3.1　輻射板試驗(yàn)箱

　　輻射板試驗(yàn)箱如圖1所示。輻射板試驗(yàn)箱應(yīng)為長(zhǎng)（1 397±3）mm、寬（495±3）mm，高于試樣710 mm～762 mm的封閉設(shè)備。側(cè)壁、底部和頂部應(yīng)有纖維狀陶瓷隔熱板使其隔熱。在前面板，應(yīng)設(shè)有一個(gè)不通風(fēng)的、耐高溫的玻璃窗用于試驗(yàn)過(guò)程中觀察試樣。在窗口下設(shè)置一個(gè)門(mén)用于可移動(dòng)的試樣平臺(tái)的進(jìn)出。試驗(yàn)箱的底部應(yīng)為可滑動(dòng)的鋼平臺(tái)，能夠確保試樣夾持器處于固定和水平的位置。試驗(yàn)箱中與輻射熱源相對(duì)的一端應(yīng)有內(nèi)置的煙囪，其外部尺寸為長(zhǎng)（423±3）mm、寬（139±3）mm、高（330±3）mm，內(nèi)部尺寸應(yīng)為長(zhǎng)（395±3）mm、寬（114±3）mm。煙囪應(yīng)延伸到試驗(yàn)箱的頂部。

3.2　輻射熱源

3.2.1　輻射熱源分為電熱板和丙烷氣體板兩種，應(yīng)安裝在鑄鐵或等效材料所制成的框架里。電熱板應(yīng)有六根76 mm寬的輻射條，且輻射條應(yīng)垂直于電熱板的長(zhǎng)邊。電熱板應(yīng)有長(zhǎng)（470±3）mm、寬（327±3）mm的輻射面（見(jiàn)圖3），且能承受704℃的溫度。丙烷氣體板應(yīng)由耐火的多孔材料制成，有長(zhǎng)（457±3）mm、寬（305±3）mm的輻射面（見(jiàn)圖4），且能承受816℃的溫度。

3.2.2　電熱板的電源應(yīng)為三相，且操作電壓為208 V，也可采用單相240 V的電熱板。應(yīng)使用固態(tài)功率控制器和微處理器為基礎(chǔ)的控制器設(shè)置電熱板的工作參數(shù)。

3.2.3　丙烷氣體板使用丙烷（液化氣）作為燃料。其燃料系統(tǒng)應(yīng)由文氏（Venturi-Type）空氣混合器組成，用于在近似一個(gè)大氣壓的條件下混合丙烷氣體和空氣。為了監(jiān)測(cè)和控制燃料和空氣向氣體板的流動(dòng)情況，應(yīng)設(shè)置適當(dāng)?shù)膬x表，包括一個(gè)氣體流量計(jì)、一個(gè)氣流調(diào)整器和一個(gè)氣壓計(jì)。

3.2.4　輻射板應(yīng)放置在試驗(yàn)箱中試樣零點(diǎn)之上（191±3）mm的位置，與試樣水平面呈30°角。

3.3　試樣夾持系統(tǒng)

3.3.1　應(yīng)使用可滑動(dòng)的平臺(tái)作為試樣的放置架（見(jiàn)圖5）。可用螺栓將托架固定在乎臺(tái)的上表面，以便安裝不同厚度的試樣。將試樣放置在耐高溫的隔熱板上，靠在可滑動(dòng)平臺(tái)的底部或支架的基座上。為滿(mǎn)足試樣的高度要求，可根據(jù)試樣的厚度選用多層隔熱板。但是，只要能夠達(dá)到試樣的高度要求，也可采用比圖5所示51 mm還深的可滑動(dòng)的平臺(tái)。

3.3.2　應(yīng)在平臺(tái)的背面貼一塊長(zhǎng)1 054mm、寬210mm、厚13mm的陶瓷隔熱板或其他耐高溫材料，用來(lái)隔熱和防止試樣過(guò)度預(yù)熱。該板的高度不應(yīng)阻礙可滑動(dòng)平臺(tái)的移動(dòng)（進(jìn)出試驗(yàn)箱）。如果該平臺(tái)的背面加工得足夠高，在滑動(dòng)平臺(tái)移出時(shí)可以防止試樣過(guò)度預(yù)熱，則不需要隔熱板。

3.3.3　將試樣水平放置在隔熱板上，并將一個(gè)由低碳鋼制作的固定框架放置在試樣上，鋼的厚度為3.2 mm，固定框的總體尺寸為長(zhǎng)（584±3）mm、寬（333±3）mm，中間為長(zhǎng)（483±3）mm、寬（273±3）mm的試樣開(kāi)口（見(jiàn)圖6）。框架上緣的前、后和右側(cè)邊緣應(yīng)靠在可滑動(dòng)平臺(tái)的頂部，下緣應(yīng)夾緊試樣的四邊，下緣的右側(cè)應(yīng)與滑動(dòng)平臺(tái)對(duì)齊。

3.4　燃燒器

　　燃燒器應(yīng)是一個(gè)軸對(duì)稱(chēng)且?guī)в锌讖綖?.15 mm的丙烷供氣管的文氏點(diǎn)火裝置。燃燒管的長(zhǎng)度應(yīng)為71 mm。通過(guò)調(diào)節(jié)丙烷氣流，使火焰中心產(chǎn)生19 mm的藍(lán)色的內(nèi)焰。在燃燒器的頂端應(yīng)焊接一個(gè)長(zhǎng)度為19 mm的指示裝置（例如一個(gè)薄金屬條），用來(lái)幫助設(shè)定火焰長(zhǎng)度。火焰總長(zhǎng)度應(yīng)為127 mm。應(yīng)有將燃燒器從點(diǎn)火位置移開(kāi)的裝置，以保證火焰是水平的且高于試樣平面至少51 mm（見(jiàn)圖7）。

3.5　熱電偶

　　應(yīng)在箱的背面板上鉆一個(gè)小孔將監(jiān)測(cè)箱內(nèi)溫度的熱電偶插入。熱電偶應(yīng)離箱后壁279 mm，離箱壁右側(cè)292mm，并位于輻射板下方51 mm處。熱電偶應(yīng)為K型（鎳鉻-鎳鋁），其金屬絲直徑為0.511 mm[美國(guó)線(xiàn)規(guī)（AWG）24號(hào)]。

3.6　熱流計(jì)

　　熱流計(jì)應(yīng)為25.4 mm的圓柱形水冷、總熱流密度型、箔式Gardon熱流計(jì)，量程為（0～5.7）W/cm2。

3.7　熱流計(jì)校準(zhǔn)規(guī)格和程序

3.7.1　熱流計(jì)的規(guī)格如下：

　　——金屬箔的直徑應(yīng)為（6.35±0.13）mm；

　　——金屬箔厚度應(yīng)為（0.013 0±0.002 5）mm；

　　——金屬箔材料應(yīng)是熱電偶級(jí)的康銅；

　　——溫度測(cè)量應(yīng)是銅-康銅熱電偶；

　　——銅中心線(xiàn)的直徑應(yīng)為0.013 mm；

　　——整個(gè)檢測(cè)表面應(yīng)薄薄地涂一層發(fā)射率為96％或更大的“黑天鵝絨”涂料。

3.7.2　熱流計(jì)的校準(zhǔn)要求如下：

　　——校準(zhǔn)方法應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)傳感器進(jìn)行校準(zhǔn)；

　　——標(biāo)準(zhǔn)傳感器應(yīng)符合3.6的規(guī)定；

　　——標(biāo)準(zhǔn)傳感器的基準(zhǔn)應(yīng)能溯源到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)或等同國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)；

　　——傳遞熱的方法應(yīng)是以石墨板為介質(zhì)來(lái)傳遞；

　　——石墨板應(yīng)是電加熱的，其兩邊應(yīng)均有長(zhǎng)、寬至少為51 mm的潔凈表面區(qū)；其厚度為（3.2±1.6）mm；

　　——將兩個(gè)傳感器相對(duì)置于石墨板的中心點(diǎn)，并與石墨板保持相等距離；

　　——熱流計(jì)與石墨板的距離應(yīng)在1.6 mm～9.5 mm范圍內(nèi)；

　　——用于校準(zhǔn)的范圍應(yīng)至少為（0～3.9）W/cm2，且不大于（0～6.4）W/cm2；

　　——使用的記錄裝置應(yīng)能同時(shí)或者至少在0.1 s內(nèi)記錄兩個(gè)傳感器。

3.8　熱流計(jì)支架

　　熱流計(jì)的支架應(yīng)用厚度為3.2 mm的鋼板制成，其尺寸為長(zhǎng)（333±3）mm（從前到后）、寬（203±3）mm，并應(yīng)靠在可滑動(dòng)平臺(tái)的頂端。該支架有能夠容納12.7 mm厚的耐火板片材的開(kāi)口，該開(kāi)口應(yīng)與可滑動(dòng)平臺(tái)的頂端齊平。熱流計(jì)支架應(yīng)有三個(gè)穿過(guò)支撐板的25.4 mm直徑的熱流計(jì)插孔。第一個(gè)插孔（“零”點(diǎn)）的中心到輻射板表面的距離應(yīng)為（191±3）mm；相鄰兩插孔的孔心距離應(yīng)為51 mm（見(jiàn)圖8）。

3.9　儀表

　　應(yīng)用量程滿(mǎn)足需要且經(jīng)校準(zhǔn)的記錄裝置或計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)測(cè)量和記錄熱流計(jì)和熱電偶的輸出值。在校準(zhǔn)期間，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)應(yīng)至少每秒鐘記錄一次熱流計(jì)的輸出值。

3.10　計(jì)時(shí)裝置

　　測(cè)量燃燒器火焰作用時(shí)間的計(jì)時(shí)裝置為秒表或其他裝置，其精度應(yīng)為±1 s/h。

4　試樣

4.1　試樣制備

　　應(yīng)至少制備和試驗(yàn)三個(gè)試樣。如果使用了各向異性的薄膜鋪覆材料，則經(jīng)向和緯向均應(yīng)進(jìn)行試驗(yàn)。

4.2　組成

　　試樣應(yīng)包括隔阻結(jié)構(gòu)中所用的所有材料（包括纖維、薄膜、織物、帶子等）。熱封裝是制備玻璃纖維試樣的較好方法，不能熱封的包覆材料可以裝訂、縫合或粘貼，應(yīng)沿接縫的長(zhǎng)邊固定并盡可能連續(xù)。試樣的厚度應(yīng)與安裝在飛機(jī)上的材料厚度一致。

4.3　試樣尺寸

　　非硬質(zhì)的核心材料，例如玻璃纖維織物，應(yīng)切割成長(zhǎng)（584±6）mm、寬（318±6）mm；硬質(zhì)材料，例如泡沫，應(yīng)切割成長(zhǎng)（584±6）mm、寬（292±6）mm，使其能夠完全放進(jìn)可滑動(dòng)平臺(tái)框架中并且其暴露的表面與框架開(kāi)口齊平。

5　試樣預(yù)處理

　　試驗(yàn)前應(yīng)將試樣置于溫度為（21±2）℃、相對(duì)濕度為（55±10）％的環(huán)境下至少24 h。

6　儀器校準(zhǔn)

6.1　將平臺(tái)拉出試驗(yàn)箱，安裝熱流計(jì)支架（見(jiàn)圖8）。將熱流計(jì)插入第一個(gè)孔（“零”位置），并將平臺(tái)推回試驗(yàn)箱。熱流計(jì)中心到輻射板表面的距離應(yīng)為（191±3）mm。在電熱板加熱之前，應(yīng)確保熱流計(jì)的表面是清潔的，并確保熱流計(jì)有冷卻水流動(dòng)。

6.2　如果使用丙烷氣體板，應(yīng)在點(diǎn)燃?xì)怏w后調(diào)節(jié)燃?xì)狻⒖諝獾幕旌蠚馐蛊湓凇傲恪蔽恢眠_(dá)到（1.700±0.085）W/cm2。如果使用電熱板，應(yīng)將功率控制器設(shè)置成在“零”位置達(dá)到（1.700±0.085）W/cm2。使設(shè)備達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，此時(shí)燃燒器應(yīng)關(guān)閉并且處于下方位置。

6.3　達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)之后，將熱流計(jì)從“零”位置（第一個(gè)孔）移動(dòng)51 mm到1位置，并記錄熱流量。再將熱流計(jì)移動(dòng)到2位置并記錄熱流量。在每個(gè)位置均應(yīng)使熱流計(jì)的數(shù)值穩(wěn)定。表1給出了三個(gè)位置上典型的校準(zhǔn)值。

6.4　打開(kāi)箱門(mén)，移開(kāi)熱流計(jì)及其支架。

7　試驗(yàn)程序

7.1　點(diǎn)燃燃燒器，確保燃燒器位于平臺(tái)頂部上方至少51 mm處。燃燒器應(yīng)直到試驗(yàn)開(kāi)始才能置于試驗(yàn)位置。

7.2　將試樣放置在可滑動(dòng)平臺(tái)的框架中，確保試樣的表面與平臺(tái)的頂部齊平。在“零”位置時(shí)，試樣表面應(yīng)在輻射板下方（191±3）mm。

7.3　在試樣上方放置固定框架。在“零”位置時(shí)，試樣與輻射板的距離應(yīng)為（191±3）mm。由于薄膜、玻璃纖維組合在一起，應(yīng)在薄膜鋪覆物上切個(gè)小口以排除內(nèi)部的空氣。切口應(yīng)為縱向的，長(zhǎng)度為51 mm，位于距固定框架左邊中點(diǎn)（76±13）mm的位置。

7.4　立即將可滑動(dòng)平臺(tái)推進(jìn)試驗(yàn)箱中并關(guān)閉底門(mén)。

7.5　使燃燒器處于試驗(yàn)位置，同時(shí)啟動(dòng)計(jì)時(shí)器。燃燒器與試樣的夾角應(yīng)為27°，并位于試樣上方約1 mm處（見(jiàn)圖8），燃燒器火焰應(yīng)在“零”位置接觸試樣的中心。如圖9所示的止動(dòng)裝置可使操作人員每次試驗(yàn)都能準(zhǔn)確地定位燃燒器。

7.6　試驗(yàn)進(jìn)行15 s，然后將燃燒器移至試樣上方至少51 mm的位置。

8　報(bào)告

8.1　詳細(xì)描述試樣。

8.2　報(bào)告試樣發(fā)生的任何變化，如收縮、熔化等。

8.3　報(bào)告火焰蔓延距離。如果該距離小于51 mm，則報(bào)告合格（無(wú)需測(cè)量）。

8.4　報(bào)告火焰燃燒時(shí)間。