空客A320机型机上有烟雾程序探讨讲解.pdf

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1、A320机型机上有烟雾程序探讨 摘要 ：本文介绍了烟雾和机舱构造的基础知识；从理论上分析了A320 客机机上有烟雾程序的设计原理和理念，分析了机组需进行的危险评 估及处置原则；提出了针对该程序的模拟机教学的基本思路和方法。 关键词 ：烟程序设计原理和理念处置原则模拟机教学 一、定义和基础知识： ( 一)定义： 颊层 ：这一区域位于客舱和驾驶舱地板之下、货舱空间之外，在现代 化客机上，这一区域被设计成容纳液压管线、捆状电缆或线状传感器 的空间。 顶板区域 ：指的是在机舱中天花板和蒙皮之间的区域。这一区域的空 间大小取决于飞机型号，在 A320机型上，这一区域可能只有几英寸的 高度，一个典型的顶板

2、区域包含了飞机的娱乐系统、众多的捆绑布线 部件，控制电缆，部分的空调系统，乘客紧急氧气系统和其他系统。 回风格栅 ：这些隔栅沿客舱侧壁底部分布。现代化客机客舱空调系统 大部分从客舱顶板区域提供空气，空气流从上向下流动，由回风隔栅 排出客舱。 隐藏火源 ：指那些位于很难被查找、定位和进行灭火处理位置的火源， 例如处于客舱侧壁板、顶板、颊层内部的火源。 阴燃 ：阴燃的特点是不可见的火焰和燃烧速度缓慢，阴燃火源如果没 有被重视或没有被完全熄灭，可以在很短时间内重燃并恶化成更大的 难以控制的火灾。 烟雾 ：物质经过燃烧产生悬浮在空气中的固体和液体微粒以及有害气 体并和大量空气混合后形成。 烟雾的产生

3、：组成烟的微粒是不完全燃烧的产物。虽然烟的性质及其 所形成的模式非常不同，但都是由阴燃或明燃产生的。阴燃产生的烟 类似于任何碳基材料被加热到高温时发生化学降解并产生挥发物的演 变。这些挥发物与空气混合，混合物中会包含大量极小的焦油颗粒和 高沸点液体颗粒。明燃产生的烟主要由固体微粒组成。 烟雾的探测 ：空客飞机的烟雾探测器分为三类：电离式烟雾探测器， 第一代光电式烟雾探测器，第二代光电式烟雾探测器。电离式烟雾探 测器电离通过其内部极板的粒子。当极板间存在烟雾微粒时，内部环 路电阻会上升，电流下降。实测室的电压高于参考室的电压，通过比 较后烟雾探测器送出一个电压警告信号给ECAM 。光电式烟雾探测

4、器利 用烟雾微粒反射光线原理。原本垂直于光电管的光源光线通过烟雾微 粒的反射后由光电管吸收，光电管电阻变小送出模拟信号报警。 浮力和分层 ：高温产生热量， 这些热量使烟源附近的气体升温并扩散， 这种使热气体上升和流动并向周围扩散的力，被称为浮力。浮力可以 使热气体从任何通风环路的上游或任何其他适当的渗漏途径向外扩 散。但热气体在浮力作用下向外扩散的过程中，又会和周围的较冷空 气混合并降温，这导致浮力减小和在向上流动的气体减少，这些气体 累积成层，这一过程被称为分层。 ( 二)潜在的烟源 ： 烟源应考虑飞机上的所有易燃材料和潜在的火源，包括行李，货 物，旅客，设备舱，厨房，卫生间等，引起冒烟的原

5、因通常有： a) 电器设备故障和电缆短路 b) 由于恒温器或控制组件故障导致设备过热 c) 引气管道泄漏 d) 可燃性液体（液压油、也二醇等）泄漏在高温物体上 e) 食物油、脂肪或其他油脂在加热烤箱内泄漏 f)雷击 g) 机上火灾（阴燃或明燃） 二、A320飞机机上有烟雾程序的设计原理和理念： 国际民航公约附件8在第 97次修订后通过了有关飞机设计的安全 方面的某些标准和建议措施，其中就包括飞机有能力疏散烟雾，浓烟 和有毒气体的标准。这一标准得到了欧洲联合航空局（JAA）和联邦航 空管理局（ FAA ）的认可和执行， 也就是说， 现代化客机都是满足这一 标准的，包括A320飞机。要正确理解A3

6、20机上有烟雾程序的设计原 理和理念，我们必须首先了解这一标准是怎样制定的。 ( 一)客舱换气率： 通过大量的防火和排烟测试数据，美国联邦航空局已经确定：最 少在 30 分钟的连续期间，客舱换气率至少每5 分钟一次，就足以阻 止烟雾使舱内人员死亡。因此，在飞机设计上要求：一旦启动，飞 机应该在任何时候都能持续提供必要的平均5 分钟客舱换气率的间 隔，包括暂时性的活动，如：气源转换、使用防冰、慢车进近等。 图 2. 机身截面所定义的客舱体积 公式一：客舱换气率公式 客舱换气率客舱体积 (ft 3 ) 外部空气流量 (ft 3 / min ) ( 二) 烟雾对机上人员的危险性评估： FAA 提供的

7、危险性评估方案，包含了几个参数和标准。这些参 数和标准，用来确定在机舱冒烟的情况下，不会使机上人员因窒息 和中毒而失去意识（无法撤离）的机舱环境。 客舱烟雾对机上人员的危害，可以由有毒气体的浓度以及该浓 度随时间的变化关系来确定。如果我们假设客舱内的空气能够通过 空调通风系统始终保持与新鲜空气均匀混合，然后随着时间的推移 所产生的烟雾浓度变化，必然是一个平稳递减的过程，这一递减的 过程可以用公式二来表示： 其中：C (t )是时间参数，表示一定容积内的烟雾浓度变化 Co最初的烟雾浓度 t表示旅客暴露在烟雾中的时间（分钟） 表示客舱换气率（分钟） e是数学常数，是自然对数的底数（固定值） 从这个

8、公式中我们可以知道：如果我们知道飞机的客舱换气率是 多少，那么客舱中的最初烟雾浓度将决定此后任一时间的烟雾浓度是 多少。 据美国联邦航空局的防火测试程序的数据，在所有机上可能产生 的烟雾中，一氧化碳对人的伤害最大（除去氰化物这一几乎不可能出 现在机舱中的有害气体） ，二氧化碳导致呼吸速率增加，这更加大了一 氧化碳的影响。因此，这两种有害气体就成为美国联邦航空局在确定 初始烟雾浓度时的主要数据。通过大量实验得到的数据，FAA 认为在 确定旅客对烟雾的最大承受能力的基础上，初始烟雾浓度应假设为一 氧化碳含量不超0.59%、二氧化碳含量不超1.23%（如果初始烟雾浓 度超出这一标准，旅客很可能就已经

9、死亡或失去意识） 表一：客舱中的初始烟雾浓度 成分客舱初始烟雾浓度 (% 容积) CO 0.59 CO2 1.23 O2 19.23 表二：当客舱具备 5 分钟换气率能力时，各种气体随时间变化的关 系 上图表明， 当客舱的换气率达到5 分钟时， 在烟源已经被确定并 消除的情况下， 客舱中的氧气含量可以在30 分钟的时间内恢复到正常 水平（ 21% 左右） ，而有害气体可以被降至最低。 但我们还必须考虑另外一种情况：客舱中的烟雾并不只包含一氧 化碳和二氧化碳，并且烟源没有被发现和消除。针对这种情况，我们 可以用以下公式来评估： 其中 ：FED表示各种有害气体对人的伤害的累积 FEDi 表示单一有

10、害气体对人的伤害 这一公式表明： 烟雾对人的伤害等于各种有害气体对人体伤害的 积分（不一定是累加，因为各种有害气体的毒性随时间变化的关系并 不一样）。FAA通过大量防烟实验得到数据并设定如果FED的数值大于 1 那么旅客将死亡或失去意识。 F r a c t i o n a l E f f e c t i v e D o s e ( F E D ) 表三：可接受的 5分钟换气率曲线、不可接受的 7分钟换气率曲线和 可接受的 2分钟保护呼吸和 7分钟换气率曲线 1.5 1.25 最大可接受限制 1 0.75 0.5 0.25 不可接受- (7 分钟空气置换率) 可接受 - (5 分钟空气置换率)

11、 可接受 - (2 分钟保护呼吸 7分钟空气置换率) 0 0 5 10 15 20 25 30 时间(分钟 ) 上图表明：即使烟源无法确定并消除，但只要保证5 分钟的空气置换 率，就可以使旅客不会死亡。 ( 三)A320机上有烟雾程序分析： A320机上有烟雾程序的结构分为三个部分：一是有“电子舱冒 烟”ECAM 警告的电子检查单程序；二是没有 ECAM 警告的纸质检查单程 序；第三部分是其他冒烟程序。此外还空客还提供了纸质排烟程序。 A320FCOM第三册的非正常和紧急程序提供了这些程序的具体内容。 关于这些程序的使用方法在A320FCTM 中有详细的介绍。程序的 重点在于第二部分：没有 E

12、CAM 警告的纸质检查单程序，因为此程序包 含了在烟雾源无法立即被探明、接近并且熄灭的情况下，机组应该采 取的动作。 QRH 中的烟雾 / 电子设备冒烟程序由四个部分构成： 第一部分： 立即执行的动作， 包括超控抽风扇和排风扇并关掉客舱风 扇，执行这些动作的原因就是为了满足FED 5分钟换气率的要求，只 要空调通风系统工作正常，完成了这些动作足以保证旅客在烟雾环境 下不会死亡或失去意识，因此 FCOM 要求机组不管在任何情况下，都必 须先完成这些动作。 FCTM 要求机组在执行有ECOM 警告的电子设备冒烟程序时，当做 到ECOM 显示倒数计时 5分钟时，机组要立即转到纸质检查单，而一旦 开始

13、执行纸质检查单，就不要再回到ECOM 检查单。这是因为虽然5分 钟换气率虽然已经设置 （电子检查单和纸质检查单在立即执行的动作 上是完全相同的） ，但烟源并不一定已经被隔离并消除，机组在设置 了5分钟客舱换气率以后还面临火灾等其他威胁，因此必须立即开始 查找、隔离烟雾源。 剩余的三个部分是并列关系，机组应根据所怀疑的烟雾来源， 执行程序三个部分的其中一个： (1) 怀疑空调系统冒烟 (2) 怀疑客舱设备冒烟 (3) 怀疑电子设备冒烟 在怀疑空调系统冒烟这部分的程序中，我们会注意到， 程序要求 把抽风扇和排风扇恢复正常形态，然后开始隔离组件一或组件二，这 基于两方面的考虑：第一，单组件工作的情况

14、下可能无法满足增压的 要求（旅客氧气面罩掉下释放氧气，可能会使烟源恶化成机上火灾）； 第二，客舱换气率要求的是新鲜无污染的空气被置换到客舱，如果空 调系统已经被污染，那么即使客舱换气率能够达到所要求的5分钟标 准也变得毫无意义了。在空调系统冒烟的情况下，机组所面临的最大 威胁是火灾和旅客窒息或中毒死亡，这与客舱设备冒烟和电子设备冒 烟的情况下机组所面临的威胁是不同的。 在怀疑客舱设备冒烟这部分程序中，抽风扇和排风扇始终处于超 控位，这也就保证了旅客因为窒息或中毒死亡的可能性被降到最低， 机组面临的主要威胁是火灾和客舱混乱（明火有可能在客舱中形成）。 在怀疑电子设备冒烟这部分程序中，通风系统的形

15、态和客舱设备 冒烟程序是完全相同的，即使在设置了紧急电气形态以后也是如此， 在这种情况下机组所面临的主要威胁是火灾和设备损坏以后造成飞 机的操纵失去控制。如果我们比对一下旧版手册的程序，就会发现， 在这一部分程序已经被大大简化，这基于机组在实践中所面临的两个 现实问题： 1、在模拟机训练中，大部分机组完成烟雾/ 电子设备冒烟 程序需要 25分钟时间 （太长， 可能在烟雾已经失控的情况下机组还没 有隔离烟源，只能使用排烟程序，而这是有风险的）；2、很多机组质 疑为什么在压力最大、 环境最混乱的情况下使用的程序被设计的如此 复杂。 三、冒烟程序在模拟机教学中的基本思路和方法： 训练的最终目的是为安

16、全服务，模拟机教员在针对冒烟程序进 行训练时，至少需要达到以下目标： 使学员了解处置冒烟的基本原则。这建立在对冒烟程序的设计 原理的充分理解的基础上。 使学员明白与客舱沟通重要性。对抗机上冒烟带来的威胁，仅 靠两名飞行员是不够的，需要机组最大程度的利用所有机上资 源。 使学员掌握确定烟雾源的基本逻辑思路以及训练方法。这建立 在对飞机空调通风系统以及飞机构造的充分了解的基础上。 ( 一)处置原则： a 通常动作：只要发现明显的烟雾，应立即执行公司批准的“烟雾/ 异味 / 电子设备冒烟” 程序，通知空管， 开始规划下降和紧急降落， 通知乘务员做好撤离准备，如有可能协助乘务员确定烟源并消除烟 源。

17、b. 尽快落地：隐藏火源或烟雾源，如果发现不及时或无法被定位并 隔离，极有可能导致机毁人亡的灾难性后果。大量事故证明： 机上 火灾只需要 8-10 分钟的时间就可以蔓延到无法控制的地步。研究表 明：如果机组对机上火灾没有任何实质性的干预，那么留给机组的 时间可能只有 15-20 分钟。 所有研究和经验表明, 机组一旦发现冒烟应立即考虑改航，如 果烟雾源无法立即被探明、接近并熄灭，要毫不迟疑的立即改航。 只要有一分钟的犹豫没有改航并下降，最后结果就有可能是安全落 地和机毁人亡的区别， 下表提供了部分机上冒烟导致事故的案例中 机组从发现冒烟到失控的时间统计： 表4：部分机上冒烟事故失控时间统计 日

18、期地点机型失控时间 07-26-1969 BISKRA, ALGERIA CARAVELLE 26 26 07-11-1973 PARIS, FRANCE B-707 7 11-03-1973 BOSTON, USA B-707 35 11-26-1979 JEDDAH, SAUDIA ARABIA B-707 17 06-02-1983 CINCINATTI, USA DC-9 19 11-28-1987 MAURITIUS, INDIAN OCEAN B-747 19 09-02-1998 NOVA SCOTIA, CANADA MD-11 16 08-08-2000 Greensboro

19、 NC, USA DC-9 15 c. 排烟程序的使用： 学员需了解排烟程序的设计主要是为了排除机舱 内的污染物， 这一程序通过提高机舱内的气流量来达到排烟目的，但 并不能消除烟雾源。如果烟雾来自没有被熄灭的阴燃或隐藏火源，增 加气流量有可能使情况更加恶化。基于这一原因， 消除烟源始终是第 一位的。除非已经有非常明显的证据显示旅客已经无法生存或飞机已 经可以马上落地， 否则在烟雾源无法确定或无法消除的情况下，使用 这一程序需要非常谨慎。排烟程序在设计时已经考虑到了这一点，要 求机组在达到 FL100或MEA 或最低越障高度以后才开始排烟，除了增压 方面的考虑， 也考虑到一旦排烟引起火灾，机组可

20、以在最短时间内降 落，那怕是野外迫降。 ( 二)与乘务组的沟通： 在所有已经发生的机上冒烟事件中，烟雾源来自客舱占绝大 多数。做为消除机上烟雾程序的最高指挥者，机组与乘务组的沟通 及其重要（特别在存在隐藏火源或烟源的情况下），除了在通讯方 面的准确、 及时、简洁等要求之外， 飞行机组还至少需要了解两方 面的知识，才能有效的组织整个团队对抗机上烟雾。 发生客舱冒烟时，乘务组在做什么？ 发生客舱冒烟时，我能给与乘务员哪些指导？ a 乘务员在做什么？：南航乘务员手册5.10 机上火灾部分对乘务员 灭火或消除烟源的一般程序有详细的描述。但在出现隐藏火灾或 隐藏烟源时，只针对客舱壁板内失火提供了程序，这

21、一程序为： 判断火情，带上防烟面罩，使用HALLON 灭火瓶进行灭火；报告机 长，关闭该区域的电源；将附近旅客调整到安全区域；取出斧头； 用手触感客舱壁最热的区域；用斧头在最热的区域凿一小孔，释 放HALLON 灭火剂；准备好另一个HALLON 灭火瓶，十分钟后，在用 手触感客舱壁板，如果还是热的，按以上的方法，再释放一瓶灭 火剂。 b我能给予乘务员哪些指导？：通过与乘务员的交流发现，在执行 客舱防烟和灭火程序时，乘务员主要在以下几个问题上比较困 惑： 1、是否有必要在准确定位烟雾源以后再使用灭火瓶喷射， 还是在大概范围内喷射就可以了？如果可能的话，答案是肯定 的。例如，一个位于厕所壁板后面的

22、烟雾源，很难仅仅通过把灭 火剂通过门缝喷射进厕所内就熄灭（回忆一下我们的应急训练， 乘务员在进行厕所灭火时就是这样做的）；另外一个例子是：在 客舱顶板区域，由于空间比较大，随即释放灭火剂几乎不可能使 阴燃火源或烟源熄灭，除非灭火剂被准确喷射到烟源根基上。2、 烟源来自顶板区域或颊区我也需要灭火吗？手册没有提供相应 程序。答案也是肯定的，程序与客舱侧壁板内灭火程序相似，但 在这些区域消灭烟/ 火源，需要了解主要设备在机身内的位置， 用来打开这些壁板的工具应该首先在客舱内寻找，只有在不得已 的情况下，才应使用驾驶舱内的逃生斧。3、把 HALLON 灭火剂喷 射到怀疑冒烟的通风管道内会使旅客中毒吗？

23、通常来讲，不会。 这已得到了 NSTB 的试验证明。 ( 三) 确定烟雾源的基本逻辑思路以及训练方法： a 基本逻辑思路： 在FCOM 第三册“烟雾 / 异味 / 电子设备冒烟” 程序中 已经提供了部分确定烟雾源的法则： 如果烟雾开始是从驾驶舱的通风孔出来或者在发动机或APU 故障后在客舱内探测到烟雾的，机组可以怀疑是空调冒烟。而 且，很快会出现几个SMOKE 警告(货舱、厕所、电子设备)。必 须使用显示的ECAM 程序。 确认是发动机或APU 失效后，从故障部分散发的烟雾可能通 过引气系统进入驾驶舱和/或客舱。这种状况下，烟雾将在机 内重复循环直到完全从空调系统内清除掉。 如果只出现电子设备

24、烟雾警告，机组可怀疑为电子设备冒烟。 如果在有设备故障时出现了电子设备冒烟警告，则机组可以怀 疑是这个设备冒烟。 电子设备和前厨房冒烟可能在出ECAM 警告之前就能闻到或 进入驾驶舱。 机组确定烟雾来源，需要有清晰的逻辑思维能力，这建立在机 组对空调通风系统和设备在机身上的位置的充分理解和熟悉的基 础上，例如： 当客舱中首先出现烟雾，AVIONICS SMOKE(电子设备烟雾) ECAM 警告可能随后出现，这是由于污染的客舱空气进入电子设备 舱，。这种情况下，机组应考虑使用AIR COND SMOKE(空调冒烟) 程序。 当客舱中出现烟雾，且烟雾由客舱顶板侧壁向下流动（与空调 提供的气流方向一

25、致），机组应考虑使用AIR COND SMOKE(空调 冒烟)程序。 当烟雾仅出现在客舱，且流动方向由上往下，机组应怀疑是客 舱区域的空调管道冒烟。 当客舱内烟雾集中在地板附近，而客舱上部空间烟雾较少时， 机组应怀疑颊区设备冒烟。 b 模拟机训练方法的建议： 由于模拟机无法模拟烟雾，缺少真实环境下的情景感觉，给模拟机教 员针对该程序的教学带来了一定难度，因此更要求教员精心准备，以 达到训练目的。以下给出了一些建议，希望能对提高教学质量有所帮 助： 充分的讲评：包括程序的设计理念和背景介绍、不同系统冒烟 带来的不同风险分析、机上资源的有效管理对处置冒烟的重要 性、识别烟雾源的基本方法和逻辑思路等

26、。 尽量模拟真实环境：例如在飞行前学员没有进行机组协作，教 员在训练中扮演的角色应该是一名没有经验的乘务长，以考察 学员是否有良好的机组资源管理能力以及能否在关键的消除烟 雾源过程中给予客舱足够、正确的指导。 合乎逻辑的故障设置：例如在发动机受损失效后、电子设备故 障后模拟冒烟，考察学员能否把故障与冒烟联系起来；扮演乘 务员角色向学员描述客舱中冒烟的过程，考察学员是否熟悉了 解空调通风系统的工作原理，是否熟悉了解各种设备在机身中 的位置。 参考资料： 1) A320FCOM、A320FCTM 2) 南航乘务员手册 3) IN-FLIGHT FIRES AC No: 120-80 4) PASS

27、ENGER CABIN SMOKE PROTECTION AC NO:25.795 5) FLIGHTDECK PROTECTION(SMOKE AND FUMES) AC NO:25.795 6) SMOKE DETECTION, PENETRATION, AND EVACUATION TESTS AND RELATED FLIGHT MANUAL EMERGENCY PROCEDURES AC No: 25-9A 7) COMMUNICATION AND COORDINATION BETWEEN FLIGHT CREW AND FLIGHT ATTENDANTS AC NO:120-48 8) A Benefit Analysis for Enhanced Protection from Fires in Hidden Areas on Transport Aircraft FAA Reference DOT/FAA/AR-02/50 9) SMOKE LAV+CRG DET FAULT故障浅析雷军 10) 由飞机货舱烟雾探测器引发的假火警信号研究向淑兰 黄传勇