空客A320機型機上有煙霧程序探討

1、A320機型機上有煙霧程序探討摘要：本文介紹了煙霧和機艙構造的基礎知識；從理論上分析了A320客機機上有煙霧程序的設計原理和理念，分析了機組需進行的危險評估及處置原則；提出了針對該程序的模擬機教學的基本思路和方法。關鍵詞：煙 程序設計原理和理念 處置原則 模擬機教學 一、 定義和基礎知識：(一) 定義：頰層：這一區(qū)域位于客艙和駕駛艙地板之下、貨艙空間之外，在現(xiàn)代化客機上，這一區(qū)域被設計成容納液壓管線、捆狀電纜或線狀傳感器的空間。頂板區(qū)域：指的是在機艙中天花板和蒙皮之間的區(qū)域。這一區(qū)域的空間大小取決于飛機型號，在A320機型上，這一區(qū)域可能只有幾英寸的高度，一個典型的頂板區(qū)域包含了飛機的娛樂系統(tǒng)

2、、眾多的捆綁布線部件，控制電纜，部分的空調系統(tǒng)，乘客緊急氧氣系統(tǒng)和其他系統(tǒng)。回風格柵：這些隔柵沿客艙側壁底部分布?，F(xiàn)代化客機客艙空調系統(tǒng)大部分從客艙頂板區(qū)域提供空氣，空氣流從上向下流動，由回風隔柵排出客艙。隱藏火源：指那些位于很難被查找、定位和進行滅火處理位置的火源，例如處于客艙側壁板、頂板、頰層內部的火源。陰燃：陰燃的特點是不可見的火焰和燃燒速度緩慢，陰燃火源如果沒有被重視或沒有被完全熄滅，可以在很短時間內重燃并惡化成更大的難以控制的火災。煙霧：物質經過燃燒產生懸浮在空氣中的固體和液體微粒以及有害氣體并和大量空氣混合后形成。煙霧的產生：組成煙的微粒是不完全燃燒的產物。雖然煙的性質及其所形成的

3、模式非常不同，但都是由陰燃或明燃產生的。陰燃產生的煙類似于任何碳基材料被加熱到高溫時發(fā)生化學降解并產生揮發(fā)物的演變。這些揮發(fā)物與空氣混合，混合物中會包含大量極小的焦油顆粒和高沸點液體顆粒。明燃產生的煙主要由固體微粒組成。煙霧的探測：空客飛機的煙霧探測器分為三類：電離式煙霧探測器，第一代光電式煙霧探測器，第二代光電式煙霧探測器。電離式煙霧探測器電離通過其內部極板的粒子。當極板間存在煙霧微粒時，內部環(huán)路電阻會上升，電流下降。實測室的電壓高于參考室的電壓，通過比較后煙霧探測器送出一個電壓警告信號給ECAM。光電式煙霧探測器利用煙霧微粒反射光線原理。原本垂直于光電管的光源光線通過煙霧微粒的反射后由光電

4、管吸收，光電管電阻變小送出模擬信號報警。浮力和分層：高溫產生熱量，這些熱量使煙源附近的氣體升溫并擴散，這種使熱氣體上升和流動并向周圍擴散的力，被稱為浮力。浮力可以使熱氣體從任何通風環(huán)路的上游或任何其他適當?shù)臐B漏途徑向外擴散。但熱氣體在浮力作用下向外擴散的過程中，又會和周圍的較冷空氣混合并降溫，這導致浮力減小和在向上流動的氣體減少，這些氣體累積成層，這一過程被稱為分層。(二) 潛在的煙源：煙源應考慮飛機上的所有易燃材料和潛在的火源，包括行李，貨物，旅客，設備艙，廚房，衛(wèi)生間等，引起冒煙的原因通常有：a) 電器設備故障和電纜短路b) 由于恒溫器或控制組件故障導致設備過熱c) 引氣管道泄漏d) 可燃

5、性液體（液壓油、也二醇等）泄漏在高溫物體上e) 食物油、脂肪或其他油脂在加熱烤箱內泄漏f) 雷擊g) 機上火災（陰燃或明燃）二、 A320飛機機上有煙霧程序的設計原理和理念：國際民航公約附件8在第97次修訂后通過了有關飛機設計的安全方面的某些標準和建議措施，其中就包括飛機有能力疏散煙霧，濃煙和有毒氣體的標準。這一標準得到了歐洲聯(lián)合航空局（JAA）和聯(lián)邦航空管理局（FAA）的認可和執(zhí)行，也就是說，現(xiàn)代化客機都是滿足這一標準的，包括A320飛機。要正確理解A320機上有煙霧程序的設計原理和理念，我們必須首先了解這一標準是怎樣制定的。(一) 客艙換氣率：通過大量的防火和排煙測試數(shù)據，美國聯(lián)邦航空局已

6、經確定：最少在30分鐘的連續(xù)期間，客艙換氣率至少每5分鐘一次，就足以阻止煙霧使艙內人員死亡。因此，在飛機設計上要求：一旦啟動，飛機應該在任何時候都能持續(xù)提供必要的平均5分鐘客艙換氣率的間隔，包括暫時性的活動，如：氣源轉換、使用防冰、慢車進近等。圖2.機身截面所定義的客艙體積公式一：客艙換氣率公式客艙換氣率客艙體積(ft 3 )外部空氣流量(ft 3 / min )(二) 煙霧對機上人員的危險性評估：FAA提供的危險性評估方案，包含了幾個參數(shù)和標準。這些參數(shù)和標準，用來確定在機艙冒煙的情況下，不會使機上人員因窒息和中毒而失去意識（無法撤離）的機艙環(huán)境?？团摕熿F對機上人員的危害，可以由有毒氣體的濃

7、度以及該濃度隨時間的變化關系來確定。如果我們假設客艙內的空氣能夠通過空調通風系統(tǒng)始終保持與新鮮空氣均勻混合，然后隨著時間的推移所產生的煙霧濃度變化，必然是一個平穩(wěn)遞減的過程，這一遞減的過程可以用公式二來表示：其中：C (t )是時間參數(shù)，表示一定容積內的煙霧濃度變化 Co最初的煙霧濃度 t表示旅客暴露在煙霧中的時間（分鐘） 表示客艙換氣率（分鐘） e是數(shù)學常數(shù)，是自然對數(shù)的底數(shù)（固定值）從這個公式中我們可以知道：如果我們知道飛機的客艙換氣率是多少，那么客艙中的最初煙霧濃度將決定此后任一時間的煙霧濃度是多少。據美國聯(lián)邦航空局的防火測試程序的數(shù)據，在所有機上可能產生的煙霧中，一氧化碳對人的傷害最大

8、（除去氰化物這一幾乎不可能出現(xiàn)在機艙中的有害氣體），二氧化碳導致呼吸速率增加，這更加大了一氧化碳的影響。因此，這兩種有害氣體就成為美國聯(lián)邦航空局在確定初始煙霧濃度時的主要數(shù)據。通過大量實驗得到的數(shù)據，F(xiàn)AA認為在確定旅客對煙霧的最大承受能力的基礎上，初始煙霧濃度應假設為一氧化碳含量不超0.59%、二氧化碳含量不超1.23%（如果初始煙霧濃度超出這一標準，旅客很可能就已經死亡或失去意識）表一：客艙中的初始煙霧濃度成分客艙初始煙霧濃度(% 容積)CO0.59CO21.23O219.23表二：當客艙具備5分鐘換氣率能力時，各種氣體隨時間變化的關系上圖表明，當客艙的換氣率達到5分鐘時，在煙源已經被確定

9、并消除的情況下，客艙中的氧氣含量可以在30分鐘的時間內恢復到正常水平（21%左右），而有害氣體可以被降至最低。但我們還必須考慮另外一種情況：客艙中的煙霧并不只包含一氧化碳和二氧化碳，并且煙源沒有被發(fā)現(xiàn)和消除。針對這種情況，我們可以用以下公式來評估：其中：FED表示各種有害氣體對人的傷害的累積 FEDi表示單一有害氣體對人的傷害這一公式表明：煙霧對人的傷害等于各種有害氣體對人體傷害的積分（不一定是累加，因為各種有害氣體的毒性隨時間變化的關系并不一樣）。FAA通過大量防煙實驗得到數(shù)據并設定如果FED的數(shù)值大于1那么旅客將死亡或失去意識。表三：可接受的5分鐘換氣率曲線、不可接受的7分鐘換氣率曲線和可

10、接受的2分鐘保護呼吸和7分鐘換氣率曲線1.5Fractional Effective Dose (FED)1.25最大可接受限制10.750.50.25不可接受 - (7 分鐘空氣置換率) 可接受 - (5分鐘空氣置換率)可接受 - (2 分鐘保護呼吸7分鐘空氣置換率)00 5 10 15 20 25 30時間 (分鐘)上圖表明：即使煙源無法確定并消除，但只要保證5分鐘的空氣置換率，就可以使旅客不會死亡。(三) A320機上有煙霧程序分析：A320機上有煙霧程序的結構分為三個部分：一是有“電子艙冒煙”ECAM警告的電子檢查單程序；二是沒有ECAM警告的紙質檢查單程序；第三部分是其他冒煙程序。此

11、外還空客還提供了紙質排煙程序。A320FCOM第三冊的非正常和緊急程序提供了這些程序的具體內容。關于這些程序的使用方法在A320FCTM中有詳細的介紹。程序的重點在于第二部分：沒有ECAM警告的紙質檢查單程序，因為此程序包含了在煙霧源無法立即被探明、接近并且熄滅的情況下，機組應該采取的動作。QRH中的煙霧/電子設備冒煙程序由四個部分構成：第一部分：立即執(zhí)行的動作，包括超控抽風扇和排風扇并關掉客艙風扇，執(zhí)行這些動作的原因就是為了滿足FED 5分鐘換氣率的要求，只要空調通風系統(tǒng)工作正常，完成了這些動作足以保證旅客在煙霧環(huán)境下不會死亡或失去意識，因此FCOM要求機組不管在任何情況下，都必須先完成這些

12、動作。FCTM要求機組在執(zhí)行有ECOM警告的電子設備冒煙程序時，當做到ECOM顯示倒數(shù)計時5分鐘時，機組要立即轉到紙質檢查單，而一旦開始執(zhí)行紙質檢查單，就不要再回到ECOM檢查單。這是因為雖然5分鐘換氣率雖然已經設置（電子檢查單和紙質檢查單在立即執(zhí)行的動作上是完全相同的），但煙源并不一定已經被隔離并消除，機組在設置了5分鐘客艙換氣率以后還面臨火災等其他威脅，因此必須立即開始查找、隔離煙霧源。剩余的三個部分是并列關系，機組應根據所懷疑的煙霧來源，執(zhí)行程序三個部分的其中一個：(1) 懷疑空調系統(tǒng)冒煙(2) 懷疑客艙設備冒煙(3) 懷疑電子設備冒煙在懷疑空調系統(tǒng)冒煙這部分的程序中，我們會注意到，程序

13、要求把抽風扇和排風扇恢復正常形態(tài)，然后開始隔離組件一或組件二，這基于兩方面的考慮：第一，單組件工作的情況下可能無法滿足增壓的要求（旅客氧氣面罩掉下釋放氧氣，可能會使煙源惡化成機上火災）；第二，客艙換氣率要求的是新鮮無污染的空氣被置換到客艙，如果空調系統(tǒng)已經被污染，那么即使客艙換氣率能夠達到所要求的5分鐘標準也變得毫無意義了。在空調系統(tǒng)冒煙的情況下，機組所面臨的最大威脅是火災和旅客窒息或中毒死亡，這與客艙設備冒煙和電子設備冒煙的情況下機組所面臨的威脅是不同的。在懷疑客艙設備冒煙這部分程序中，抽風扇和排風扇始終處于超控位，這也就保證了旅客因為窒息或中毒死亡的可能性被降到最低，機組面臨的主要威脅是火

14、災和客艙混亂（明火有可能在客艙中形成）。在懷疑電子設備冒煙這部分程序中，通風系統(tǒng)的形態(tài)和客艙設備冒煙程序是完全相同的，即使在設置了緊急電氣形態(tài)以后也是如此，在這種情況下機組所面臨的主要威脅是火災和設備損壞以后造成飛機的操縱失去控制。如果我們比對一下舊版手冊的程序，就會發(fā)現(xiàn)，在這一部分程序已經被大大簡化，這基于機組在實踐中所面臨的兩個現(xiàn)實問題：1、在模擬機訓練中，大部分機組完成煙霧/電子設備冒煙程序需要25分鐘時間（太長，可能在煙霧已經失控的情況下機組還沒有隔離煙源，只能使用排煙程序，而這是有風險的）；2、很多機組質疑為什么在壓力最大、環(huán)境最混亂的情況下使用的程序被設計的如此復雜。三、 冒煙程序

15、在模擬機教學中的基本思路和方法：訓練的最終目的是為安全服務，模擬機教員在針對冒煙程序進行訓練時，至少需要達到以下目標：l 使學員了解處置冒煙的基本原則。這建立在對冒煙程序的設計原理的充分理解的基礎上。l 使學員明白與客艙溝通重要性。對抗機上冒煙帶來的威脅，僅靠兩名飛行員是不夠的，需要機組最大程度的利用所有機上資源。l 使學員掌握確定煙霧源的基本邏輯思路以及訓練方法。這建立在對飛機空調通風系統(tǒng)以及飛機構造的充分了解的基礎上。(一) 處置原則：a 通常動作：只要發(fā)現(xiàn)明顯的煙霧，應立即執(zhí)行公司批準的“煙霧/異味/電子設備冒煙”程序，通知空管，開始規(guī)劃下降和緊急降落，通知乘務員做好撤離準備，如有可能協(xié)

16、助乘務員確定煙源并消除煙源。b. 盡快落地：隱藏火源或煙霧源，如果發(fā)現(xiàn)不及時或無法被定位并隔離，極有可能導致機毀人亡的災難性后果。大量事故證明：機上火災只需要8-10分鐘的時間就可以蔓延到無法控制的地步。研究表明：如果機組對機上火災沒有任何實質性的干預，那么留給機組的時間可能只有15-20分鐘。 所有研究和經驗表明,機組一旦發(fā)現(xiàn)冒煙應立即考慮改航，如果煙霧源無法立即被探明、接近并熄滅，要毫不遲疑的立即改航。只要有一分鐘的猶豫沒有改航并下降，最后結果就有可能是安全落地和機毀人亡的區(qū)別，下表提供了部分機上冒煙導致事故的案例中機組從發(fā)現(xiàn)冒煙到失控的時間統(tǒng)計：表4：部分機上冒煙事故失控時間統(tǒng)計日期地點

17、機型失控時間07-26-1969BISKRA,ALGERIACARAVELLE262607-11-1973PARIS, FRANCEB-707711-03-1973BOSTON, USAB-7073511-26-1979JEDDAH,SAUDIAARABIAB-7071706-02-1983CINCINATTI,USADC-91911-28-1987MAURITIUS,INDIAN OCEANB-7471909-02-1998NOVA SCOTIA,CANADAMD-111608-08-2000Greensboro NC, USADC-915c.排煙程序的使用：學員需了解排煙程序的設計主要是為

18、了排除機艙內的污染物，這一程序通過提高機艙內的氣流量來達到排煙目的，但并不能消除煙霧源。如果煙霧來自沒有被熄滅的陰燃或隱藏火源，增加氣流量有可能使情況更加惡化。基于這一原因，消除煙源始終是第一位的。除非已經有非常明顯的證據顯示旅客已經無法生存或飛機已經可以馬上落地，否則在煙霧源無法確定或無法消除的情況下，使用這一程序需要非常謹慎。排煙程序在設計時已經考慮到了這一點，要求機組在達到FL100或MEA或最低越障高度以后才開始排煙，除了增壓方面的考慮，也考慮到一旦排煙引起火災，機組可以在最短時間內降落，那怕是野外迫降。(二) 與乘務組的溝通：在所有已經發(fā)生的機上冒煙事件中，煙霧源來自客艙占絕大多數(shù)。

19、做為消除機上煙霧程序的最高指揮者，機組與乘務組的溝通及其重要（特別在存在隱藏火源或煙源的情況下），除了在通訊方面的準確、及時、簡潔等要求之外，飛行機組還至少需要了解兩方面的知識，才能有效的組織整個團隊對抗機上煙霧。l 發(fā)生客艙冒煙時，乘務組在做什么？l 發(fā)生客艙冒煙時，我能給與乘務員哪些指導？a 乘務員在做什么？：南航乘務員手冊5.10機上火災部分對乘務員滅火或消除煙源的一般程序有詳細的描述。但在出現(xiàn)隱藏火災或隱藏煙源時，只針對客艙壁板內失火提供了程序，這一程序為：判斷火情，帶上防煙面罩，使用HALLON滅火瓶進行滅火；報告機長，關閉該區(qū)域的電源；將附近旅客調整到安全區(qū)域；取出斧頭；用手觸感客

20、艙壁最熱的區(qū)域；用斧頭在最熱的區(qū)域鑿一小孔，釋放HALLON滅火劑；準備好另一個HALLON滅火瓶，十分鐘后，在用手觸感客艙壁板，如果還是熱的，按以上的方法，再釋放一瓶滅火劑。b 我能給予乘務員哪些指導？：通過與乘務員的交流發(fā)現(xiàn)，在執(zhí)行客艙防煙和滅火程序時，乘務員主要在以下幾個問題上比較困惑：1、是否有必要在準確定位煙霧源以后再使用滅火瓶噴射，還是在大概范圍內噴射就可以了？如果可能的話，答案是肯定的。例如，一個位于廁所壁板后面的煙霧源，很難僅僅通過把滅火劑通過門縫噴射進廁所內就熄滅（回憶一下我們的應急訓練，乘務員在進行廁所滅火時就是這樣做的）；另外一個例子是：在客艙頂板區(qū)域，由于空間比較大，隨

21、即釋放滅火劑幾乎不可能使陰燃火源或煙源熄滅，除非滅火劑被準確噴射到煙源根基上。2、煙源來自頂板區(qū)域或頰區(qū)我也需要滅火嗎？手冊沒有提供相應程序。答案也是肯定的，程序與客艙側壁板內滅火程序相似，但在這些區(qū)域消滅煙/火源，需要了解主要設備在機身內的位置，用來打開這些壁板的工具應該首先在客艙內尋找，只有在不得已的情況下，才應使用駕駛艙內的逃生斧。3、把HALLON滅火劑噴射到懷疑冒煙的通風管道內會使旅客中毒嗎？通常來講，不會。這已得到了NSTB的試驗證明。(三) 確定煙霧源的基本邏輯思路以及訓練方法：a 基本邏輯思路：在FCOM第三冊“煙霧/異味/電子設備冒煙”程序中已經提供了部分確定煙霧源的法則：l

22、 如果煙霧開始是從駕駛艙的通風孔出來或者在發(fā)動機或APU 故障后在客艙內探測到煙霧的，機組可以懷疑是空調冒煙。而且，很快會出現(xiàn)幾個SMOKE 警告(貨艙、廁所、電子設備)。必須使用顯示的ECAM 程序。l 確認是發(fā)動機或 APU 失效后，從故障部分散發(fā)的煙霧可能通過引氣系統(tǒng)進入駕駛艙和/或客艙。這種狀況下，煙霧將在機內重復循環(huán)直到完全從空調系統(tǒng)內清除掉。l 如果只出現(xiàn)電子設備煙霧警告，機組可懷疑為電子設備冒煙。l 如果在有設備故障時出現(xiàn)了電子設備冒煙警告，則機組可以懷疑是這個設備冒煙。l 電子設備和前廚房冒煙可能在出 ECAM 警告之前就能聞到或進入駕駛艙。機組確定煙霧來源，需要有清晰的邏輯思

23、維能力，這建立在機組對空調通風系統(tǒng)和設備在機身上的位置的充分理解和熟悉的基礎上，例如：l 當客艙中首先出現(xiàn)煙霧，AVIONICS SMOKE(電子設備煙霧) ECAM警告可能隨后出現(xiàn)，這是由于污染的客艙空氣進入電子設備艙，。這種情況下，機組應考慮使用AIR COND SMOKE(空調冒煙)程序。l 當客艙中出現(xiàn)煙霧，且煙霧由客艙頂板側壁向下流動（與空調提供的氣流方向一致），機組應考慮使用AIR COND SMOKE(空調冒煙)程序。l 當煙霧僅出現(xiàn)在客艙，且流動方向由上往下，機組應懷疑是客艙區(qū)域的空調管道冒煙。l 當客艙內煙霧集中在地板附近，而客艙上部空間煙霧較少時，機組應懷疑頰區(qū)設備冒煙。b 模擬機訓練方法的建議：由于模擬機無法模擬煙霧，缺少真實環(huán)境下的情景感覺，給模擬機教員針對該程序的教學帶來了一定難度，因此更要求教員精心準備，以達到訓練目的。以下給出了一些建議，希望能對提高教學質量有所幫助：l 充分的講評：包括程序的設計理念和背景介紹、不同系統(tǒng)冒煙帶來的不同風險分析、機上資源的有效管理對處置冒煙的重要性、識別煙霧源的基本方