Система инертизации снижает вероятность возгорания легковоспламеняющихся материалов , хранящихся в замкнутом пространстве. Наиболее распространенной такой системой является топливный бак, содержащий горючую жидкость, например, бензин , дизельное топливо , авиационное топливо , топливо для реактивных двигателей или ракетное топливо . После полного заполнения и во время использования над топливом остается пространство, называемое незаполненным пространством , в котором содержится испаренное топливо, смешанное с воздухом, содержащим кислород , необходимый для сгорания. При правильных условиях эта смесь может воспламениться. Система инертизации заменяет воздух газом, который не может поддерживать горение, например азотом . [1] [2]
Для инициирования и поддержания горения в незаполненном объеме необходимы три элемента : источник воспламенения (тепло), топливо и кислород. Горение можно предотвратить, уменьшив количество любого из этих трех элементов. Во многих случаях источник возгорания, например резервуары для хранения , отсутствует . Если невозможно предотвратить наличие источника воспламенения, как в случае с большинством баков, которые подают топливо в двигатели внутреннего сгорания, то бак можно сделать негорючим, постепенно добавляя инертный газ к незаполненному объему по мере расходования топлива. . В настоящее время используются почти исключительно углекислый газ или азот , хотя в некоторых системах используется воздух или пар, обогащенный азотом. Использование этих инертных газов снижает концентрацию кислорода в незаполненном объеме до уровня ниже порога сгорания.
Нефтяные танкеры заполняют пустое пространство над нефтяным грузом инертным газом для предотвращения возгорания или взрыва паров углеводородов. Пары масла не могут гореть в воздухе с содержанием кислорода менее 11%. Инертный газ может подаваться путем охлаждения и очистки дымовых газов, образующихся в судовых котлах. При использовании дизельных двигателей выхлопные газы могут содержать слишком много кислорода, поэтому можно установить генераторы инертного газа, сжигающие топливо. Односторонние клапаны устанавливаются в технологических трубопроводах, ведущих в помещения танкеров, чтобы предотвратить попадание летучих паров углеводородов или тумана в другое оборудование. [3] Системы инертного газа требуются на нефтяных танкерах начиная с правил СОЛАС 1974 года. Международная морская организация (ИМО) публикует технический стандарт IMO-860, описывающий требования к системам инертного газа. Другие типы грузов, такие как сыпучие химикаты, также могут перевозиться в инертных цистернах, но инертный газ должен быть совместим с используемыми химикатами.
Топливные баки боевых самолетов уже давно инертны, а также являются самоуплотняющимися , но баки военно -транспортных самолетов и самолетов гражданской транспортной категории обычно не были таковыми. Первые применения азота применялись на самолетах Handley Page Halifax III и VIII , Short Stirling и Avro Lincoln B.II , которые включали инертирующие системы примерно с 1944 года. [4] [5] [6]
Клив Киммел впервые предложил пассажирским авиакомпаниям систему инерции в начале 1960-х годов. [7] Предложенная им система для пассажирских самолетов должна была использовать азот. Однако Федеральное управление гражданской авиации США (FAA) в то время не требовало установки системы инертизации. Ранние версии системы Киммеля весили 2000 фунтов. ФАУ сосредоточилось на том, чтобы источники воспламенения не попали в топливные баки.
ФАУ официально не предлагало легкие инертные системы для коммерческих самолетов до крушения рейса 800 TWA , Боинга 747, в 1996 году. Причиной катастрофы стал взрыв в топливном баке центрального крыла. Этот бак обычно используется только в очень длительных полетах, и в момент взрыва в баке находилось мало топлива. Небольшое количество топлива в баке более опасно, чем большое, так как для повышения температуры оставшегося топлива требуется меньше тепла. Это приводит к увеличению соотношения незаполненного топлива и воздуха и превышению нижнего предела воспламеняемости. Небольшое количество топлива в баке оставляет насосы на дне бака открытыми для воздушно-топливной смеси, а электрический насос является потенциальным источником возгорания. Взрыв Боинга 737 Thai Airways International в 2001 году и Боинга 737 Philippine Airlines в 1990 году также произошел в баках, в которых было небольшое количество остаточного топлива. Эти три взрыва произошли в теплые дни в центральном баке крыла (CWT), который находится в пределах контуров фюзеляжа. Эти топливные баки расположены вблизи внешнего оборудования, которое случайно нагревает топливные баки. В итоговом отчете Национального совета по безопасности на транспорте (NTSB) о крушении TWA 747 сделан вывод: «Пары топливного воздуха в незаполненном объеме самолета рейса 800 CWT TWA были легковоспламеняющимися во время аварии». NTSB определил «Уничтожение взрывчатой смеси в топливных баках самолетов транспортной категории» как пункт номер 1 в своем списке самых разыскиваемых лиц в 1997 году .
После крушения рейса 800 TWA в отчете комитета ФАУ за 2001 год говорилось, что авиакомпаниям США придется потратить 35 миллиардов долларов США на модернизацию существующих авиапарков системами инертизации, которые могли бы предотвратить такие взрывы. Однако другая группа ФАУ разработала прототип системы инертизации на основе воздуха, обогащенного азотом (NEA), который работал на сжатом воздухе, подаваемом маршевыми двигателями самолета. Кроме того, ФАУ установило, что топливный бак можно сделать инертным, снизив концентрацию кислорода в незаполненном объеме до 12% вместо ранее принятого порога в 9–10%. Компания Boeing начала испытания собственной производной системы, выполнив в 2003 году успешные испытательные полеты на нескольких самолетах Боинг 747.
Новая, упрощенная система инертизации изначально была предложена ФАУ в ходе общественного обсуждения. В нем используется половолоконный мембранный материал, который разделяет подаваемый воздух на воздух, обогащенный азотом (NEA) и воздух, обогащенный кислородом (OEA). [8] Эта технология широко используется для получения обогащенного кислородом воздуха в медицинских целях. В нем используется мембрана, которая преимущественно пропускает через себя молекулу азота (молекулярная масса 28), но не молекулу кислорода (молекулярная масса 32).
В отличие от систем инертизации на военных самолетах, эта система инертизации работает непрерывно, снижая воспламеняемость паров топлива при работе двигателей самолета. Цель состоит в том, чтобы снизить содержание кислорода в топливном баке до 12%, что ниже, чем обычное содержание кислорода в атмосфере (21%), но выше, чем в инертных топливных баках военных самолетов, для которых задано содержание кислорода в 9%. Инертизация в военных самолетах обычно осуществляется путем вентиляции незаполненного газа, содержащего пары топлива, из бака в атмосферу.
После семи лет расследования ФАУ в ноябре 2005 года предложило правило в ответ на рекомендацию NTSB, которое потребует от авиакомпаний «снижать уровни воспламеняемости паров топливных баков на земле и в воздухе». Это был отход от политики предыдущих 40 лет, когда ФАУ сосредоточило свое внимание только на уменьшении возможных источников возгорания паров топливных баков.
ФАУ выпустило окончательное правило 21 июля 2008 года. Это правило вносит поправки в правила, применимые к проектированию новых самолетов (14CFR §25.981), и вводит новые правила обеспечения безопасности (14CFR §26.31–39), Эксплуатационные требования для внутренних полетов (14CFR §26.31–39), Эксплуатационные требования для внутренних полетов (14CFR §25.981). §121.1117) и эксплуатационные требования к иностранным авиаперевозчикам (14CFR §129.117). Правила применяются к самолетам, сертифицированным после 1 января 1958 года, с пассажировместимостью 30 или более или грузоподъемностью более 7500 фунтов. Нормативы основаны на производительности и не требуют внедрения определенного метода.
Предлагаемое правило повлияет на все будущие конструкции самолетов (пассажировместимостью более 30 человек) и потребует модернизации более 3200 самолетов Airbus и Boeing с топливными баками с центральным крылом в течение девяти лет. Первоначально ФАУ планировало также заказать установку на грузовые самолеты, но администрация Буша исключила это из заказа. Кроме того, под действие этого правила не подпадают региональные самолеты и небольшие пригородные самолеты, поскольку ФАУ не считает, что они подвергаются высокому риску взрыва топливного бака. ФАУ оценило стоимость программы в 808 миллионов долларов США на следующие 49 лет, включая 313 миллионов долларов США на модернизацию существующего парка самолетов. Он сравнил эту сумму с «ущербом общества» в размере 1,2 миллиарда долларов США от взрыва большого авиалайнера в воздухе. Предложенное правило появилось в то время, когда почти половина пропускной способности авиакомпаний США приходилась на перевозчиков, находящихся в состоянии банкротства. [9]
Приказ распространяется на самолеты, кондиционеры которых имеют возможность нагревать то, что обычно можно считать пустым топливным баком центрального крыла. Некоторые самолеты Airbus A320 и Boeing 747 запланированы к «раннему действию». Что касается новых конструкций самолетов, то Airbus A380 не имеет топливного бака в центральном крыле и поэтому освобожден от уплаты налога, а Boeing 787 имеет систему безопасности топливного бака, которая уже соответствует предложенному правилу. ФАУ заявило, что за предыдущие 16 лет произошло четыре взрыва топливных баков — два на земле и два в воздухе — и что, основываясь на этой статистике и оценке ФАУ, один такой взрыв будет происходить каждые 60 миллионов часов. времени полета, в ближайшие 50 лет, вероятно, произойдет около 9 таких взрывов. По данным ФАУ, системы инертизации, вероятно, предотвратят 8 из 9 возможных взрывов. До того, как было предложено правило о системе инертизации, компания Boeing заявляла, что начиная с 2005 года будет устанавливать собственную систему инертизации на авиалайнеры, которые она производит. Airbus утверждала, что электропроводка ее самолетов делает систему инертизации ненужной.
По состоянию на 2009 год [обновлять]ФАУ еще не приняло решение о повышении стандартов бортовых систем инертизации. Другие разрабатывают новые технологии для обеспечения инертизации топливных баков:
Другой метод, используемый в настоящее время для инертизации топливных баков, — это система заполнения незаполненных топливных баков . ФАУ решило, что дополнительный вес системы незаполненного объема делает ее непрактичной для применения в авиационной сфере. [12] Некоторые военные самолеты США до сих пор используют системы инертизации пены на основе азота, а некоторые компании будут отправлять контейнеры с топливом с системой незаполненного запаса топлива по маршрутам железнодорожного транспорта.
