CN216186086U - 一种盒体式防火墙 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种盒体式防火墙，位于飞机后机身APU舱段内部，包括前防火墙隔板、后防火墙隔板、左防火墙隔板、右防火墙隔板、上防火墙隔板和下部APU舱门。本实用新型将飞机辅助动力装置(以下简称APU)安装于盒体式防火墙内部，再将盒体式防火墙布置于飞机后机身后段内，通过燃烧试验验证了盒体式防火墙满足适航的防火要求。本实用新型实现了飞机APU舱防火区与非防火区的划分，将防火区域进一步限制在盒体式防火墙内，降低了防火材料的使用和对APU舱体结构的设计要求，使得APU舱体结构功能分区清晰，提高结构效率，降低结构材料成本。

Description

一种盒体式防火墙

技术领域

本实用新型涉及飞机上的防火墙结构，具体涉及一种盒体式防火墙结构，进一步地来讲是将辅助动力装置(以下简称APU)安装于一种盒体式结构中，盒体式结构可以满足适航对飞机的防火要求，从而将防火区域限制在壳体内部，达到清晰划分结构功能分区，提高结构效率，降低结构材料成本的目的。

背景技术

常规客机后机身通常布置有APU，APU为小型燃气涡轮发动机，而布置有APU的舱段则定义为“辅助动力装置舱”。

由于APU工作时温度高且有起火的可能，所以适航标准第25.1181条规定将辅助动力装置舱(以下简称APU舱)定义为火区。

根据适航标准第25.1191条规定，APU舱必须用防火墙与飞机其它部分隔离。

根据适航标准第25.1191条规定，此防火墙必须是防火的，同时能防止危险量的空气、液体或火焰从该隔舱进入飞机的其它部分。

上述规定表明防火墙不可被烧穿，同时防火墙还要隔绝一定热量，保证防火墙以外的结构的温度不能超过其材料使用温度。

根据适航标准第25.1207条规定，必须用全尺寸的着火试验、类似动力装置构型的试验和部件试验方法中的一种或几种来表明设计的结构满足上述适航标准的要求。

对着火试验的要求内容详列于适航咨询通报AC20-135中。

根据AC20-135内容的规定，防火墙必须是防火的，而防火要求的内容为防火墙必须在2000°F±150°F的火焰灼烧至少15分钟之后，仍能满足设计目标。

根据AC20-135内容的规定，用于防火墙的各种材料均有最小厚度要求，当防火墙大于该厚度时，无需进行着火试验，例如不锈钢为0.015英寸、钛合金为0.016英寸。

如何满足防火要求是APU舱设计过程中考虑的首要问题。

目前客机设计中，通常将APU舱整段结构设计为防火性能较好的钛合金结构或复合材料结构，但是这两种方案在满足防火要求的同时，都付出了APU舱设计困难、材料采购成本高、加工难度较大、重量增加明显等代价。

如果能缩小防火区域，那么将减少防火材料的使用，同时降低APU舱设计难度以及制造成本。

实用新型内容

为了解决上述问题，本实用新型创造采用的技术方案是在APU舱内搭建盒体式防火墙结构，将APU安装于盒体式防火墙结构内部。这样可以将APU舱划分为火区和非火区。盒体式防火墙内部为火区，采用成本较高的钛合金或复合材料制造，可以满足防火要求。盒体式防火墙外部为非火区，例如APU舱壁板、框等结构，可以采用成本较低的铝合金制造。这样既可以达到防火的目的，又可以提高材料利用率，降低成本，减轻结构重量。

为实现上述目的，本专利采用的技术方案如下：

一种盒体式防火墙，所述盒体式防火墙2位于飞机后机身APU舱段1内部，包括前防火墙隔板3、后防火墙隔板4、左防火墙隔板5、右防火墙隔板6、上防火墙隔板7和下部APU舱门8，上述各部分均由防火材料制成。各组成部分通过连接角材9或活动机构连接在一起，最终组成盒体式结构。本实用新型将飞机辅助动力装置(以下简称APU)安装于盒体式防火墙内部，再将盒体式防火墙布置于飞机后机身后段内，通过燃烧试验验证了盒体式防火墙满足适航的防火要求。

所述的盒体式防火墙在上防火墙隔板7布置有3根横梁16，在左防火墙隔板5和右防火墙隔板6分别布置有2根斜梁17，横梁16和斜梁17共同起到支撑和提高盒体式防火墙刚度的作用。横梁16两端连接至机身框，横梁16下缘条连接至上防火墙隔板7，斜梁17两端连接至横梁16和机身框，斜梁17下缘条连接至左防火墙隔板5或右防火墙隔板6。横梁16和斜梁17与对应的防火墙隔板连接的贴合面涂防火密封胶进行贴合面密封，紧固件孔及紧固件涂防火密封胶进行湿安装。

所述的下部APU舱门8为活动结构，当下部APU舱门8处于关闭状态，其与前防火墙隔板3、后防火墙隔板4、左防火墙隔板5、右防火墙隔板6之间的结构间隙均进行密封。结构间隙的密封使用耐高温硅像胶制成的密封条，保证在高温环境下仍具有密封能力，防止适航标准规定的火焰等介质进入飞机其它部分。

所述的前防火墙隔板3、后防火墙隔板4、左防火墙隔板5、右防火墙隔板6、上防火墙隔板7彼此之间通过连接角材9连接，各隔板的贴合面与紧固件均进行贴合面密封13。所述的各隔板的贴合面及紧固件的密封使用防火型密封胶，保证在高温环境下仍具有密封能力。

所述的前防火墙隔板3、后防火墙隔板4、左防火墙隔板5、右防火墙隔板6、上防火墙隔板7在盒体内部一侧均安装有隔热毯10。所述隔热毯10可以进一步提高防火墙隔板的隔热能力，最大限度地隔绝热量向盒体外侧的传递，降低盒体式防火墙外部的环境温度，保证环境温度不超过外部结构的材料使用温度。

所述的每个防火墙隔板上根据需要进行开口或开孔，且开口或开孔均使用防火材料进行防火密封。防火墙隔板的开口主要为进气道通过口、排气管通过口、检修口等，进气道通过口和排气管通过口位置均使用法兰盘和防火密封胶进行密封。检修口位置均使用防火材料制成的检修口盖和耐高温硅像胶制成的密封条进行密封。防火墙隔板的开孔主要为系统管路的通过孔，各个通过孔均使用航空专用的密封穿墙件进行密封。开口和开孔的密封都可满足防止适航标准规定的火焰等介质进入盒体式防火墙以外的区域的要求。

进一步的，所述的前防火墙隔板3、后防火墙隔板4、左防火墙隔板5、右防火墙隔板6、上防火墙隔板7和下部APU舱门8选用的防火材料为钛合金或阻燃型复合材料，可以保证将适航标准规定的火焰等介质隔离在防火墙内部，同时控制热量向防火墙外部的传递。

进一步的，所述的连接角材9使用钛合金制造。

进一步的，所述的下部APU舱门8分为左右两部分，分别通过铰链与左防火墙隔板5和右防火墙隔板6连接到一起。

本实用新型的有益效果：

(1)本实用新型清晰地划分APU舱的火区与非火区，明确了各区域的结构设计要求。

(2)本实用新型缩小了火区范围，即缩小了必须满足防火要求的结构范围，减少了防火材料的使用量，从而降低了APU舱的设计、制造成本。

(3)本实用新型将APU舱壁板、框等结构划入非火区，降低了结构设计要求，使此部分结构可以选择铝合金材料并降低部分厚度，从而也降低APU舱的设计、制造成本，减小了APU舱结构重量。

附图说明

图1是盒体式防火墙在飞机后机身舱段的位置示意图。

图2是盒体式防火墙结构示意图。

图3是盒体式防火墙结构示意图。

图4(a)是上防火墙隔板与左防火墙隔板连接结构示意图。图4(b)是沿图4(a)A-A方向的剖视图。

图5(a)是下部APU舱门密封示意图。图5(b)是沿图5(a)B-B方向的剖视图。

图6(a)是检修口盖与防火墙隔板连接及密封示意图。图6(b)是沿图6(a)C-C方向的剖视图。

图7为试验件背部温度分布曲线图。

图中：1飞机后机身APU舱段，2盒体式防火墙，3前防火墙隔板，4后防火墙隔板，5左防火墙隔板，6右防火墙隔板，7上防火墙隔板，8下部APU舱门，9连接角材，10隔热毯，11密封条，12飞机后机身舱段壁板，13贴合面密封，14紧固件湿安装，15检修口盖，16横梁，17斜梁。

具体实施方式

下面对本实用新型进一步的详细说明，但不作为对本实用新型的任何限制。

实施例1一种盒体式防火墙

一种盒体式防火墙，所述盒体式防火墙2位于飞机后机身APU舱段1内部，包括前防火墙隔板3、后防火墙隔板4、左防火墙隔板5、右防火墙隔板6、上防火墙隔板7和下部APU舱门8，上述各部分均由防火材料制成。各组成部分通过连接角材9或活动机构连接在一起，最终组成盒体式结构。在所述的盒体式防火墙组成部分中，前防火墙隔板3、后防火墙隔板4、左防火墙隔板5、右防火墙隔板6、上防火墙隔板7由钛合金材料制成。下部APU舱门8由阻燃型复合材料制成。

在所述的盒体式防火墙组成部分中，前防火墙隔板3、后防火墙隔板4、左防火墙隔板5、右防火墙隔板6、上防火墙隔板7相互之间通过角材9连接到一起。

所述角材9为钛合金制成，与前防火墙隔板、后防火墙隔板、左防火墙隔板、右防火墙隔板、上防火墙隔板的贴合面涂防火密封胶进行贴合面密封13，紧固件孔及紧固件涂防火密封胶进行湿安装14。

在所述的盒体式防火墙组成部分中，下部APU舱门8分为左右两部分(以下简称左APU舱门和右APU舱门)，分别通过铰链与左防火墙隔板5和右防火墙隔板6连接到一起。所述铰链为钛合金制成，与左防火墙隔板5和右防火墙隔板6的贴合面涂防火密封胶进行贴合面密封13，紧固件孔及紧固件涂防火密封胶进行湿安装14。

所述下部APU舱门8为活动结构，分为左APU舱门和右APU舱门两部分，左APU舱门和右APU舱门分别在边界四周安装耐高温硅像胶制成的密封条11。当下部APU舱门处于关闭状态时，下部APU舱门与前防火墙隔板3、后防火墙隔板4、左防火墙隔板5、右防火墙隔板6之间的结构间隙通过密封条11进行密封。

所述上防火墙隔板3有两处大尺寸开口，分别为APU的通风进气道和冷却道(以下统称进气道)提供穿过防火墙隔板的通路。此处使用法兰将进气道与上防火墙隔板3连接。所述法兰为钛合金制成，与进气道和上防火墙隔板3的贴合面涂防火密封胶进行贴合面密封，紧固件孔及紧固件涂防火密封胶进行湿安装。

所述后防火墙隔板4有一处大尺寸开孔，为APU排气管提供穿过防火墙隔板的通路。此处使用法兰将排气管与后防火墙隔板连接。所述法兰为钛合金制成，与排气管和后防火墙隔板的贴合面涂防火密封胶进行贴合面密封，紧固件孔及紧固件涂防火密封胶进行湿安装。

所述左防火墙隔板5和右防火墙隔板6分别布置有三处大尺寸开口，为APU舱的检修口，检修口通过检修口盖15进行关闭。检修口盖15与左防火墙隔板5和右防火墙隔板6的贴合面使用耐高温硅像胶制成的密封条11进行密封。

所述前防火墙隔板3、后防火墙隔板4、左防火墙隔板5、右防火墙隔板6、上防火墙隔板7均有小尺寸开孔，为系统管路的通过孔。所述通过孔均使用航空专用的密封穿墙件进行密封。

所述前防火墙隔板3、后防火墙隔板4、左防火墙隔板5、右防火墙隔板6、上防火墙隔板7在盒体内部一侧均安装隔热毯10。隔热毯10为一种由金属箔包裹的无碱超细玻璃棉垫材料制成，使用螺栓连接于各防火墙隔板上，相关螺栓孔和螺栓均使用防火密封胶进行湿安装。

所述的盒体式防火墙在上防火墙隔板7布置有3根横梁16，在左防火墙隔板5和右防火墙隔板6分别布置有2根斜梁17，横梁16和斜梁17共同起到支撑和提高盒体式防火墙刚度的作用。横梁16两端连接至机身框，横梁16下缘条连接至上防火墙隔板7，斜梁17两端连接至横梁16和机身框，斜梁17下缘条连接至左防火墙隔板5或右防火墙隔板6。横梁16和斜梁17与对应的防火墙隔板连接的贴合面涂防火密封胶进行贴合面密封，紧固件孔及紧固件涂防火密封胶进行湿安装。

所述的盒体式防火墙的各个组成部分的连接紧固件的材料均选用耐高温的钛合金。

为了验证本实用新型所述的盒体式防火墙的防火性能，以等效结构为试验件，根据AC20-135的要求，规划了防火验证试验。使用钛合金板及密封材料连接成T形结构试验件，模拟上防火墙隔板与左防火墙隔板连接的部分结构。使用符合温度、热流密度、角度要求的火焰对试验件进行灼烧，获得试验件背部温度数值及分布状态。

通过试验结果可以得出，试验件有效阻隔了火焰，处于试验件以外区域的温度没有超过普通材料的使用温度，所以可证明本实用新型所述的防火墙结构可以有效阻挡热量向邻近区域传播，符合适航标准规定的防火要求。图7为盒体式防火墙防火验证试验中，试验件背部靠近灼烧点的10个测温点在试验期间的温度数据(测温点布置：试验中，火焰灼烧试验件前部，在试验件背部，布置2排共10个测温点，排距80mm。第1排为“1”至“5”，“1”距灼烧点55mm，之后每50mm布置1个测温点。第2排为“6”至“10”，“6”距灼烧点30mm，之后每50mm布置1个测温点)。试验期间最高温度为182℃，远低于防火墙材料(钛合金)的使用温度(300℃)，且随着测温点远离灼烧点，温度逐渐下降，所以可证明本防火墙有效地阻挡了热量的传播。

以上所述实施例仅表达本实用新型的实施方式，但并不能因此而理解为对本实用新型专利的范围的限制，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些均属于本实用新型的保护范围。

Claims (6)

1.一种盒体式防火墙，盒体式防火墙(2)位于飞机后机身APU舱段内部，其特征在于，将飞机辅助动力装置APU安装于盒体式防火墙内部，所述盒体式防火墙包括前防火墙隔板(3)、后防火墙隔板(4)、左防火墙隔板(5)、右防火墙隔板(6)、上防火墙隔板(7)和下部APU舱门(8)，上述各部分均由防火材料制成；各组成部分通过连接角材(9)或活动机构连接在一起；所述的每个防火墙隔板上根据需要进行开口或开孔，且开口或开孔均使用防火材料进行防火密封；

所述的盒体式防火墙在上防火墙隔板(7)布置有横梁(16)，在左防火墙隔板(5)和右防火墙隔板(6)分别布置有斜梁(17)，横梁(16)和斜梁(17)共同起到支撑和提高盒体式防火墙刚度的作用；

所述的下部APU舱门(8)为活动结构，当下部APU舱门(8)处于关闭状态，其与前防火墙隔板(3)、后防火墙隔板(4)、左防火墙隔板(5)、右防火墙隔板(6)之间的结构间隙均进行密封；

所述的前防火墙隔板(3)、后防火墙隔板(4)、左防火墙隔板(5)、右防火墙隔板(6)、上防火墙隔板(7)彼此之间通过连接角材(9)连接，各隔板的贴合面与紧固件均进行贴合面密封；

所述的前防火墙隔板(3)、后防火墙隔板(4)、左防火墙隔板(5)、右防火墙隔板(6)、上防火墙隔板(7)在盒体内部一侧均安装有隔热毯(10)以限制热量向盒体外侧传递。

2.根据权利要求1所述的一种盒体式防火墙，其特征在于，所述的前防火墙隔板(3)、后防火墙隔板(4)、左防火墙隔板(5)、右防火墙隔板(6)、上防火墙隔板(7)和下部APU舱门(8)选用的防火材料为钛合金或阻燃型复合材料。

3.根据权利要求1所述的一种盒体式防火墙，其特征在于，所述的结构间隙的密封使用耐高温硅像胶制成的密封条。

4.根据权利要求1所述的一种盒体式防火墙，其特征在于，所述的各隔板的贴合面及紧固件的密封使用防火型密封。

5.根据权利要求1所述的一种盒体式防火墙，其特征在于，所述的连接角材(9)使用钛合金制造。

6.根据权利要求1所述的一种盒体式防火墙，其特征在于，所述的下部APU舱门(8)分为左右两部分，分别通过铰链与左防火墙隔板(5)和右防火墙隔板(6)连接到一起。

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