автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.01, диссертация на тему:Тепловыделение при горении полимерных материалов авиационного назначения

Государственное предприятие ВСЕРОССИЙСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ АВИАЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ" Государственный научный центр Российской Федерации

Для служебного пользования Экз. № У

на правах рукописи УДК 614.841.41

Барботько Сергей Львович

Тепловыделение при горении полимерных материалов авиационного назначения

05.02.01 —Материаловедение

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва

1999

Работа выполнена в ГП ГНЦ РФ Институт Авиационных Материалов".

"Всероссийский Научно-Исследовательсю

Научный руководитель Официальные оппоненты

Ведущая организация

ведущий научный сотрудник, кандидат химических наук, с.н.с. В. Н. Воробьев ГП ВИА1

главный научный сотрудник, доктор технически* наук Донской Александр Александрович ГПВИАМ

ведущий научный сотрудник, кандидат технических наук, с.н.с. Серков Борис Борисович Московский институт пожаробезопасности

Всероссийский научно-исследовательский институт противопожарной обороны МВД РФ

Защита диссертации состоится "_"_' 1999 г.

в "_" часов на заседаний Диссертационного совета Д048.02.01 при Всероссийско

Институте Авиационных Материалов по адресу: 107005, г. Москва, ул. Радио, д. 17.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Всеросссийского Институт Авиационных Материалов.

Отзывы на автореферат просьба направлять в двух экземплярах по адрес} 107005, г. Москва,ул. Радио, д. 17. ГПВИАМ.

Автореферат разослан_1999 г.

Ученый секретарь Диссертационного совета

Подъячев В. Н.

1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

1.1. Актуальность работы

Создание новых, более комфортабельных, самолетов высокой пассажировмести-мости требует повышения безопасности перевозки людей, в том числе и повышения пожаробезопасности. В 1983 - 1987 годах, после проведения серии испытаний на отсеке широкофюзеляжного самолета, Федеральным Авиационным Агентством США, а затем и авиационными агентствами других стран, был введен ряд методов оценки пожаробезопасности различных элементов самолета: эвакуационных спасательных трапов, огаеблокирующих чехлов подушек пассажирских кресел, материалов багажных отсеков, а также панелей отделки стен и потолка. Введенные поправки значительно повышают требования по пожаробезопасности, предъявляемые к авиационным материалам.

До недавнего времени, сертификация пассажирских самолетов России проводилась в соответствии с Нормами Летной Годности Гражданских Самолетов (НЛГС), в которых к используемым материалам в части пожаробезопасности предъявлялись требования по ограничению горючести и дымообразующей способности. В настоящее время в России взамен НЛГС введены новые требования по сертификации пассажирских самолетов — Авиационные Правила АП-25, гармонизированные с РАЯ-25 США и авиационным требованиям других стран. Введение новых методов оценки пожарной безопасности материалов не отменяет методов использовавшихся ранее (горючесть, дымообразование).

Панели стен, потолка, перегородок имеют большую суммарную поверхность и располагаются в верхней части салона, поэтому их свойства значительно влияют на развитие пожара, в случае его возникновения после летного происшествия. Полномасштабными испытаниями было показано, что до возникновения всеобщей вспышки в салоне, характеризующейся резким увеличением очага пожара, уровни дыма, токсичных газов и температуры невелики и выживаемость возможна. Время наступления вспышки при модельном пожаре лучше всего коррелировало с параметром общего тепловыделения образца материала определяемого в проточном калориметре типа ОБи. Этот метод определения тепловыделения является наиболее жестким для допуска материалов к использованию в отделке салона.

Большинство элементов конструкций внутренней отделки (трехслойных сотовых панелей и монолитных пластиков), применяемых до недавнего времени в отечественном авиастроении, не соответствуют требованиям по тепловыделению введенным в АП-25.

Отсутствие отечественного оборудования и метода испытаний материалов па тепловыделение не позволяло проводить сертификацию новых изделий авиационной техники, для разработки новых отечественных материалов отделки интерьера требовалось проведение дорогостоящих испытаний за рубежом. Поэтому была поставлена задача создания экспериментальной базы для определения показателей тепловыделения, изучения скорости выделения тепла применяемых материалов, определения влияния различных технологических факторов изготовления, с целью оптимизации разработки новых, более безопасных и удовлетворяющих требованиям норм по пожаробезопасности, декоративно-отделочных материалов интерьера пассажирских салонов.

1.2. Цель работы

Создание и оптимизация работы экспериментальной базы, впервые в России обеспечивающей проведение испытаний по определению показателей тепловыделения материалов для целей сертификации авиационной техники; изучение факторов влияющих на показатели тепловыделения и поиск решений позволяющих разрабатывать новые материалы с низкими значениями скорости выделения тепла, соответствующими международным авиационным требованиям по пожаробезопасности.

Выбранная цель определила следующие этапы работ:

- выбор типа испытательного оборудования и оптимизация параметров работы оборудования для обеспечения высокой воспроизводимости результатов испытаний и их соответствия зарубежным данным по тепловыделению;

- определение показателей тепловыделения авиационных материалов: трехслойных панелей, стекло- и органопластиков, сотового заполнителя, декоративных покрытий, а также элементов трехслойных панелей для выявления наиболее критичных составных частей;

- поиск корреляции между показателями тепловыделения и другими методами оценки пожарной опасности материалов;

- определение показателей тепловыделения существующих материалов для выявления влияния технологии изготовления, определение влияния химического состава и строения материалов на скорость выделения тепла и изучение влияния декоративного покрытия на регистрируемые показатели тепловыделения материалов с целью оптимизации разработки новых материалов с повышенными пожаробезопасными характеристиками.

1.3. Научная новизна

Впервые проведено систематическое изучение влияния на показатели тепловыделения материалов как параметров работы испытательного оборудования, так и факторов обусловленных влиянием химического состава, строения и технологии изготовления:

- определены оптимальные параметры работы оборудования, обеспечивающие высокую воспроизводимость результатов испытаний;

- обобщено влияние химического состава, строения, толщины, содержания связующего и технологии изготовления материала на скорость выделения тепла, определяемую в соответствии с авиационными требованиями;

- установлена значительная роль внешнего декоративного покрытия на процесс выделения тепла всем элементом конструкции.

1.4. Практическая ценность

Заключается в создании, опробовании и оптимизации работы единственной в России испытательной базы для обеспечения сертификации авиационной техники в части пожаробезопасности; проведении испытаний до определению показателей тепловыделения отечественных и импортных материалов, используемых в настоящее время; определении факторов, технологических путей и способов, позволяющих разрабатывать и изготавливать материалы соответствующие требованиям авиационных норм по пожаробезопасности.

1.5. Автор защищает:

- методологию проведения испытаний;

- выбор оптимального химического состава и технологии изготовления материалов;

- необходимость применения термостойких декоративных покрытий, сочетающих наряду с декоративными и защитные свойства.

1.6. Личное участие автора

Результаты экспериментальных и теоретических исследований, включенные в диссертацию, получены автором лично или при его непосредственном участии. Автор участвовал в определении направлений исследования, выборе объектов и методов испытаний, обсуждении и интерпретации полученных результатов, формулировке выводов.

1.7. Апробация работы

Результаты работы докладывались и обсуждались на конференции "Совершенствование огнезащиты древесных и целлюлозных материалов" (Киев в 1987), VI Всесоюзной конференции по горению полимеров и созданию ограниченно горючих материалов (Суздаль в 1988), конкурсе НИР ВИАМ в 1988; Первой Всероссийской конференции "Полимерные материалы пониженной горючести" (Волгоград в 1994), III Международной конференции "Полимерные материалы пониженной горючести" (Волгоград в 1998).

1.8. Публикации

Основные результаты работы отражены в 4 публикациях, 1 стандарте предприятия и 10 технических отчетах.

1.9. Объем и структура диссертации

Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов и списка цитируемой литературы.

В первой главе приведен обзор литературных данных по совершенствованию методов и требований по пожаробезопасности к материалам авиационного назначения, развитию экспериментального оборудования для определения показателей тепловыделения и зарубежным данным по скорости выделения тепла различными материалами, а также обсуждены основные возможные пути снижения тепловыделения полимерными материалами.

Во второй главе приведено описание используемых методов и оборудования для оценки пожарной опасности декорагивно-огделочных материалов авиационного назначения.

Третья глава посвящена оценке влияния параметров работы оборудования на регистрируемые показатели тепловыделения.

Четвертая глава посвящена изучению влияния факторов строения и состава материалов на показатели тепловыделения и обсуждению полученных результатов.

Диссертация изложена на страницах машинописного текста, иллюстрирована -^"таблицами и рисунками. Список цитированной литературы содержит ш наименований отечественных и зарубежных авторов.

2. ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

2.1. Создание экспериментальной базы

В ВИАМе была изготовлена модельная установка по определению показателей тепловыделения и разработан стандарт предприятия СТП 1-595-11-287-91. "Полимерные материалы. Метод оценки тепловыделения". Эксплуатация модельной установки позволила наработать необходимый опыт проведения испытаний, выявить влияние основных параметров работы оборудования при доведении эксперимента на получаемые результаты, провести оценку тепловыделения применяющихся в настоящее время материалов для отделки интерьера салона самолетов, выявить основные закономерности влияния технологии и состава материала на регистрируемые показатели тепловыделения. Но получаемые на этой модельной установке результаты имели сравнительно высокий разброс данных по серии параллельных испытаний и не всегда коррелировали с результатами зарубежных испытаний на калориметрах типа OSU. Поэтому модельная

установка не могла быть использована для проведения сертификационных испытаний. Для этих целей был приобретен, смонтирован и введен в эксплуатацию проточный калориметр типа OSU марки HRR-3 ф1фмы Atlas, США. Подробное описание оборудования, необходимая процедура калибровки и процедура проведения испытаний приводится в Части IV Приложения F авиационных норм FAR-25 (США) и соответствующих им Российских Авиационных Правил АП-25. Непосредственно работа с установкой HRR-3 описана в "Методике определения скорости тепловыделения при горении полимерных материалов авиационного назначения" (ВИАМ, 1999 т). Установка (рис. 1) снабжена блоком согласования с компьютером и программным обеспечением позволяющим обрабатывать результаты испытаний.

Сущность метода оценки тепловыделения заключается в том, что образец помещают в реакционную камеру, через которую с заданным расходом продувается воздух, образец подвергается воздействию теплового потока, а образующиеся продукты термодеструкции поджигаются пламенем пилотных газовых горелок. Для расчета скорости выделения тепла в процессе испытания регистрируют изменение температуры выходящего из установки воздуха. Интенсивность тепловыделения в каждый момент времени рассчитывают по следующей формуле:

V.-V.

HRR =-*К>

S

где : HRR - интенсивность тепловыделения, кВг/м ;

VM - измеренное напряжение в термодатчике, мВ;

Vb - исходное напряжение ("нулевой уровень") в термодатчике, мВ;

1—горячие спои термодатчика 2 — пласт шоготрамсатеяь

3—гтиромидаъъная секция

4- реакционная камера

5 -распределительный короб

6 - верх няя горстка

7 - держатель с образцом

8-нагреватель

9-маска; ¡0-нижняя горелка И-распред. решетки '2-хаъ аш термодатчика

13-камера выдерживания ]4'- блок согласования 15 -компьютер

воздух

Рисунок 1

Схема установки HRR-3

Кь - калибровочный коэффициент, кВт/мВ; Б - площадь лицевой поверхности образца равная 0,02323 м2. При каждом включении установки проводится калибровка с целью установления точного значения величины калибровочного коэффициента. Калибровочный коэффициент (кВт/мВ) рассчитывается по формуле:

Кь = ^ - Ь'оЧ л/мин х 273.14 -Ру х 1 моль СН4 х (210,8-22) кКал х кВт-мин (V1 - Уо) мВ 273,14+Т, 760 22,41л моль СИ, 14,33 кКал

где — измеренная скорость при установленном уровне расхода метана 1 л/мин;

Б] — измеренная скорость при уровне расхода метана 4,6 и 8 л/мин;

Уо — измеренное показание термодатчика при уровне расхода метана 1 л/мин;

V] —показание термодагчика при уровне расхода метана 4,6 и 8 л/мин;

Та — температура метана, "С;

Ря— атмосферное давление, мм.рт.ст.;

Ру — давление насыщенных паров воды при температуре Та, мм.рт.ст. Установка позволяет проводить испытания при тепловом потоке на образец от 0

до 100кВт/м2. Испытания материалов авиационного назначения проводят в течение 5 минут при тепловом потоке на образец равном 35 кВт/м2 и вертикальном положении образца. По результатам испытаний рассчитывают максимальную скорость тепловыделения за время эксперимента и общее тепловыделение за первые две минуты испытания для каждого образца, а также средние показатели из всех параллельных опытов. Внешний вид графика тепловыделения и регистрируемые параметры — на рисунке 2. Максимальная скорость тепловыделения — максимальная зарегистрированная скорость выделения тепла за время испытания образца (5 минут). Общее интегральное тепловыделение — это общее количество выделившегося тепла за определенное время. Общее тепловыделение за первые две минуты испытания (кВт-мин/м2) рассчитывают по формуле:

ТШ= НМ^/бО + ИЖ2/60 +...+ НМ^го/бО где НИ^ — скорость тепловыделения в 1,2 ...120 секунду испытания.

2.2. Влияние параметров работы испытательного оборудования

Показатели тепловыделения являются кинетическими характеристиками, зависят от условий подвода окислителя, условий воспламенения и сгорания продуктов термодеструкции, воздействующего на образец теплового потока, и других факторов, поэтому могут значительно меняться при варьировании условий испытания. Условия испытания материалов стандартизированы, но допустимые отклонения в режиме испытания могут привести к искажению полученных результатов, следовательно было необходимо определить влияние факторов, связанных с работой оборудования, на регистрируемые

Максимальная скорость тегиоаыаеяешя (тш)

Общее количество выделившегося таги за 2 минуты

Вре-га начала ютгощдакшя (время индукции) ' Время д остижения максимальной скорости тетовыжлешя 1 1 1

0 1 1 1 1 * 3 4 Время, минут

Рисунок 2

Типовой график тепловыделения трехслойной панели

Таблица 1

Тепловыделение материалов при различных тепловых потоках

Наименование Тепловой Время Время мак- Макси- Общее

материала поток, начала симальной мальная тепловыделение,

тепло- скорости теп- скорость кВт-мин/м2

выделе- ловыделения, тепловы-

ния, деления,

кВт/м2 секунд секунд кВт/м2 за 2 за 5

минуты минут

а-целлюлоза 0 15 78 35 48 103

15 12 58 97 126 173

25 7 35 134 132 179

35 5 28 135 146 183

45 Ф 25 135 152 203

органит 25 11 42 37 56 98

7ТЛ-Б 35 5 38 43 62 129

45 3 30 55 74 142

СТП-97с 25 — — 1 0,5 1

35 — — 3 1 2

45 90 170 6 3 5

стандартная 29 ( 83 %) 29 67 29 (59%) 22 (63 %) 59

панель 32(91 %) 24 62 42 (86%) 25 (71 %) 60

35 (100%) 13 49 49 (100 %) 35 (100 %) 85

38 (109 %) 9 45 50(102%) 41(117%) 91

. ______ 41 (117%) 7 42 51 (104%) 44 (126 %) 94

показатели тепловыделения. Наиболее значительно влияющими на условия горения образца и продуктов его термодеструкцш должны быть следующие параметры: падающий тепловой поток на образец, наличие и величина пламен горелок инициирующих воспламенение и обеспечивающих дожигание газообразных продуктов термодеструкции, а также расход воздуха через установку, влияющий на условия горения, инерционность и чувствительность установки.

В зависимости от термостойкости, материалы обладают различной чувствительностью к изменению теплового потока (таблица 1). Нетермостойкая а-целлюлоза в широком диапазоне изменений теплового потока (от 25 до 45 кВт/м2) практически не изменяет показатели тепловыделения. Материалы с высокой термостойкостью (стеклопластик на полшшидном связующем) в данном диапазоне изменений теплового потока также незначительно изменяют свои показатели тепловыделения. Для материала со средней термостойкостью (органит на эпоксидном связующем) характерно существенное изменение скорости выделения тепла. На типовом авиационном материале (стандартная панель, США) показано влияние допустимых отклонений теплового потока (+ 3 кВт/м2) и отклонений превышающих допустимые в два раза, на регистрируемые показатели тепловыделения. Допускаемое в нормативных документах снижение падающего теплового потока приводит к значительному (на 30 %) снижению общего количества выделившегося тепла за первые две минуты испытания. Повышение теплового потока приводит к регистрации несколько большего тепловыделения, что обеспечи-

Таблица 2

Влияние режима работы горелок на показатели тепловыделения

Вид образца Характеристики Показатели тепловыделения

работы горелок Начало, с Время пика, с Пик, кВт/м2 Общее, кВт-мин/м2

стандартная работа 7 16 47 28

нижняя отключена 8 19 46 27

двухслойный верхняя отключена 10 22 22 9

стеклопластик удвоенное пламя горелок 5 13 57 35

Т-15(П)-76 + ФП-520 удвоенное пламя верхней горелки 6 14 53 34

удвоенное пламя нижней 6 18 46 28

горелки

трехсл. панель: стандартная работа 5 51 47 60

обшивки на удвоенное пламя горелок 4 60 56 72

связ. СУСОМ, горелки отключены — — нет воспламенения

соты ПСП нижняя отключена 7 56 47 59

верхняя отключена 5 50 36 42

пламя на 10 % больше 5 50 46 62

пламя на 10 % меньше 5 51 47 60

вает некоторых запас безопасности испытываемого материала, и следовательно оно не наносит ущерба. Поэтому при испытаниях материалов требования к падающему тепловому потоку должны быть ужесточены: тепловой поток на образец должен составлять 35 -г 38 кВт/м2.

В испытательном оборудовании используются две горелки: нижняя — инициирующая воспламенение образца и верхняя — обеспечивающая дожигание продуктов термодеструкции. Влияние величины пламени горелок на показатели тепловыделения представлено в таблице 2. Режим работы нижней инициирующей горелки (отсутствие или небольшое увеличение пламени), незначительно влияет на регистрируемые показатели тепловыделения, так как при отсутствии пламени продукты термодеструкции воспламеняются под действием теплового потока и пламени верхней дожигающей горелки. При отсутствии пламен обеих горелок, самовоспламенение образца может не произойти .

Отсутствие пламени верхней дожигающей горелки существенно влияет на результаты испытания: уменьшаются максимальная скорость тепловыделения и общее количество выделившегося тепла за первые две минуты испытания, увеличивается время наступления максимума. Увеличение пламени верхней горелки приводит более полному дожиганию продуктов термической деструкции образца и, следовательно, к увеличению регистрируемых определяющих показателей тепловыделения (пика и общего за две минуты). Для обеспечения воспроизводимых результатов испытаний и создания требуемого пламени верхней горелки величиной 25 мм, необходима регулировка подачи расхода газа в пределах 1550 см3/мин (2,58-10"5 м3/с)+ 10 %.

Количество воздуха подаваемого в установку должно обеспечивать достаточное количество кислорода для сгорания образца (превышение над стехиометрическим со-

— - -д - - Время начала,с

— -х- • Время максимума, с —О— Пик, кВт/м2

— о— Общее, кВт мин/м2

0,013 0,027 расход воздуха, мЗ/с

0,04

Рисунок 3

Зависимость показателей тепловыделения стандартной панели от расхода воздуха

отношением в несколько раз) и малую инерционность прибора. В то же время, большой расход воздуха может оказывать отрицательное значение (срыв пламени набегающим воздушным потоком, малая абсолютная величина отклика сигнала и большая погрешность измерений). Уменьшение количества подаваемого воздуха в установку приводит к уменьшению калибровочного коэффициента, увеличению сигнала термодатчика и улучшению соотношения шум/сигнал, но одновременно несколько увеличивается время задержки. В качестве стандартного принят расход воздуха равный 0,040 м3/с. Изменение показателей тепловыделения от расхода воздуха — на рисунке 3. Видно, что заметное изменение регистрируемых показателей тепловыделения происходит при уменьшении количества подаваемого воздуха более чем в три раза, что говорит о нечувствительности материалов с невысоким тепловыделением к количеству подаваемого воздуха в широком диапазоне.

Таким образом, на воспроизводимость результатов испытаний оказывает существенное влияние отклонения от стандартной величины падающего теплового потока в меньшую сторону и изменения величины пламени, но практически не влияет изменение расхода воздуха в широких пределах (от 0,020 до 0,040 м3/с).

2.3. Влияние строения и состава материала на показатели тепловыделения

Для отделки интерьера салонов пассажирских самолетов широко используются полимерные композиционные материалы: монолетные стекло- и органопластики толщиной до 2 мм, трехслойные панели, представляющие собой слой сотового заполнителя с прикрепленными к нему с двух сторон обшивками из стекло- или органопластика (рисунок 4). С внешней стороны эти элементы конструкции имеют декоративное покрытие. Популярность трехслойных сотовых элементов конструкций, составляющих в отделке салона около 80 %, объясняется их легкостью, высокой прочностью и технологичностью изготовления, выполнением наряду с декоративной, несущей функции, а также, в некоторой степени, функций тепло- и звукоизоляции.

Для обеспечения регламентируемого времени эвакуации пассажиров из самолета необходимо, чтобы используемые в отделке салона материалы отвечали следующему требованию по тепловыделению: общее количество выделившегося за первые две минуты испытания тепла при падающем тепловом потоке на об-

Тыльная обшивка Сотовый заполнитель Лицевая обшивка Декоративный слой/

>

Рисунок 4

Схема трехслойной панели

разец 35 кВт/м2 было не более 65 кВгмин/м2 (3,9 МДж/м2). Кроме критерия общего количества выделившегося тепла, в нормативные документы введен добавочный критерий, ограничивающий максимально допустимую скорость выделения тепла 65 кВт/м2, чтобы отсечь те материалы, которые выгорают быстро, но выделяют сравнительно мало тепла вследствие того, что мало весят.

Для определения наиболее критичных, с точки зрения показателей тепловыделения, частей панели, необходимо оценить вклад каждого элемента трехслойной панели в получаемые результаты. Для оптимизации разработки новых элементов конструкций было необходимо изучить влияние химического состава и содержания связующего, толщины пластика, технологии изготовления (сборки) и декоративной отделки на скорость выделения тепла. Поэтому в работе проведены исследования показателей тепловыделения следующих типовых материалов:

- трехслойные сотовые панели;

- стекло- и органопластики с различной толщиной и видом связующего;

- сотовый заполнитель;

- декоративные покрытия нанесенные на стеклопластики и трехслойные панели.

Результаты испытаний типовой трехслойной сотовой панели и ее элементов

представлены на примере панели перегородки салона, имеющей толщину 21 мм и декоративное покрытие с двух сторон, следующего состава: соты ПСП 1-2,5-45; обшивки состоящие из двух слоев стеклоткани Т-15(П)-76 и фенольного связующего ФП-520; декоративное покрытие — поливиншшюрндная пленка ПДОАЗ-25 приклеенная клеем ВК-45. Зависимости тепловыделения этой трехслойной сотовой панели и ее элементов приведены на рисунке 5.

Тепловыделение трехслойных панелей имеет, как правило, два максимума. Каждый из них может оказаться определяющим значение максимальной скорости выделе-

120

юо

80

о §

2 40 л О о

с 20

-и

) Трехслойная панель с дек. покрытием

н Трехслойная панель без дек. покрытия

- -А- • Трехслойная панель с дек. покрытием без

тыльной обшивки • - ♦ • -Обшивка + ПДОАЗ-25

! - -Х- ■ Обшиага: Т-15(П)-78 + ФП-520

- - О - • пленка ПДОАЗ-25

- -й- ПДОАЗ-25 + клей ВК-45 ----Соты ПСП 1-2.5-45

х-х-х...

•0--6-?.'

х-.у .Х--Х--Х--Х-

-20 -

8

о

<5

Время, секунд

Рисунок 5

Графики тепловыделения элементов трехслойной панели

ния тепла трехслойной сотовой панели.

При наличии двух плотных обшивок сотовой панели, образующиеся парогазовые продукты термодеструкции лицевой обшивки выходят наружу, поддерживая горение, а продукты термодеструкции сотового заполнителя и внутренних слоев обшивок сначала скапливаются внутри ячеек сотового заполнителя. Нагрев воздуха содержащегося в ячейках сот приводит к дополнительному повышению давления внутри панели. При достижении давления, превышающего предел адгезионной прочности, происходит отрыв обшивки от сотового заполнителя, через образовавшиеся трещины осуществляется свободный выход скопившихся внутри трехслойной панели газообразных продуктов термодеструкции с их последующим воспламенением.

Использование перфорированной или отсутствие тыльной обшивки трехслойной сотовой панели незначительно влияет на величину первого максимума, но облегчает выход образующимся внутри панели парогазовым продуктам термодеструкции, поэтому вид зависимости тепловыделения после первого максимума изменяется, и общее количество тепла выделившегося за первые две минуты испытания значительно вырастает. Следовательно, создание облегченных трехслойных панелей имеющих вместо обычной тыльной обшивки сетчатую, несмотря на общее уменьшение горючей массы материала, может привести к увеличению общего количества выделившегося тепла за первые две минуты испытания.

Максимальная скорость выделения тепла трехслойной панели (первый максимум на кривой тепловыделения) близка к максимальной скорости тепловыделения лицевой обшивки этой панели. Отличие между максимумами обшивки и трехслойной панели составляет не более 5 - 10 %, время начала тепловыделения и время наступления максимальной скорости тепловыделения трехслойной сотовой панели фактически совпадает с этими же показателями для лицевой обшивки.

Примененная в данном элементе конструкции поливинилхлоридная пленка ПДОАЗ-25 обладает невысокой термостойкостью и под действием теплового потока и запального пламени горелки практически мгновенно вспыхивает. Данная пленка имеет небольшую массу, поэтому общее количество выделившегося тепла мало, но пиковая интенсивность скорости выделения тепла этой декоративной пленки уже превышает максимально допустимый уровень в 65 кВт/и2. Использование клея для прикрепления декоративной пленки к обшивке трехслойной панели дополнительно увеличивает максимальную скорость тепловыделения до 80 кВт/м2.

Время наступления максимума тепловыделения сотового заполнителя не совладает со временем наступления второго максимума на зависимости тепловыделения трехслойной панели. Это можно объяснить тем, что тзпловой поток падающий на сотовый заполнитель значительно ослабляется лицевой обшивкой трехслойной панели, и время максимума сдвигается на более позднее время. Однако, время наступления максимума тепловыделения сотового заполнителя практически совпадает с точкой перегиба на кривой тепловыделения панели лишенной тыльной обшивки. Наступлению второго максимума на графике тепловыделения трехслойной панели предшествует ее разрушение; то есть второй максимум определяется условиями выхода на поверхность продуктов термодеструкции из внутренних полостей материала.

Таким образом, первый максимум на зависимости тепловыделения связан с максимальной скоростью тепловыделения лицевой обшивкой с декоративным покрытием, величина второго максимума определяется составом и структурой внутренних слоев трехслойной панели, а также ее механико-прочностными характеристиками.

Для отделки салона самолета используют трехслойные панели различной толщины. Под действием теплового потока в образце создается градиент температур зависящий в том числе и от толщины заполнителя. Изменение температур лицевой и тыльной поверхностей трехслойных панелей различной толщины в процессе испытания — на рисунке 6. Увеличение толщины сот обеспечивает меньшую температуру на тыльной стороне образца. При этом замедляется и уменьшается деструкция органической составляющей тыльной обшивки. Но при увеличении толщины сотового заполнителя, одновременно с уменьшением тепловыделения от тыльной обшивки трехслойной панели, возрастает масса сот, а значит и количество органиче- Температуры поверхностей трехслойного вещества способного гореть, и, соот- ной панели ветственно, количество тепла выделяемое сотовым заполнителем. Поэтому влияние толщины сот на показатели тепловыделения может носить нелинейный характер. Тепловыделение трехслойных панелей различной толщины приведено на рисунке 7.

Максимальная скорость тепловыделения практически не изменяется при увеличении толщины панели, гак как она определяется в основном тепловыделением лицевой обшивки. Общее тепловыделение трехслойной панели складывается из тепловыделения обшивок и сот. При увеличении толщины сот уменьшается тепловыделение от тыльной обшивки, но увеличивается от сотового за- Изменение тепловыделения от толщи-полнителя. Поэтому зависимость общего теп- ны трехСлойной панели ловыделения от толщины заполнителя может

носить экстремальный характер: с увеличением толщины до 10 мм тепловыделение уменьшается, при дальнейшем увеличении толщины может произойти увеличение этого показателя.

Большое значение на получаемые результаты оказывает тип наполнителя в обшивке. Образцы органопластиков по сравнению со стеклопластиками на одном и том же связующем имеют более высокие максимальную скорость выделения тепла и общее интегральное тепловыделение за две минуты, меньшее время до начала тепловыделения (таблица 3). Также уменьшается и время наступления максимума.

Химической состав связующего оказывает значительное влияние на скорость выделения тепла (таблица 3). Наибольшим тепловыделением обладают нетермостойкие термопласты ПЭ и ПА-12. Термопласты с высокой термостойкостью (ПЭЭК и ПЭС) показали низкие значения тепловыделения. Наиболее низкими показателями

—Ф— на внешней стороне панели, °С

—■—на внутренней стороне лицевой обшиэк ! 'С

| —А — на внешней стороне панели без I воспламенения, °С

I на тыльной стороне панели 10 мм, •

~e3ö" Иа тыльной стороне панели h= 20 мм,'

■а—д-о и н а

■ i-x--*--*--^

60 120 180 240 Время, секунд

300

Рисунок 6

—» — Общее, кВт мин/м2

Рисунок 7

Таблица 3

Обобщенные показатели тепловыделения стекло- и органопластиков

1 Наименование Тол- Масса Вре- Максимум Общее

щи- мя тепло- тепловы-

на, ИНД. выделения деление

за 2 минуты,

связующее наполнитель мм г/м2 с с кВт/м2 кВт-мин/м2

эпоксидное 5-211-БН СВМ 0,6 780 3 30 72 100

эпоксидное ЭП-2МК СВМ 1,0 1370 1 50 109 178

меламино-формальде-гидяое СВМ 1,0 1280 3 60 140 208

кремнийорга-ническое К-9 СВМ 1,0 1320 1 60 64 99

полиимидное СП-97к СВМ 0,9 1190 3 120 95 124

полиэтилен СВМ 0,5 605 0 45 142 199

ПА-12 СВМ 0,5 610 2 60 131 190

полисульфон ПСА СВМ 0,5 560 4 45 49 73

поликарбонат СВМ 0,5 550 3 75 44 68

фенольное ФП-520 СВМ 1,0 1020 3 105 68 82

фенольное ФП-520 ст. ткань Т-15(П)-76 0,6 980 5 20 46 59

полиимидное СП-97к ст. ткань Т-10-80 0,9 1150 4 30 29 36

полиимидное СП-97с ст. ткань Т-15(П)-76 1Д 1880 45 160 5 3

полисульфон ПСА ст. ткань Т-15(П)-76 0,6 950 7 180 31 40

полиэфир-сульфон ст. ткань Т-15(П)-76 1,0 1410 15 300 36 27

полиэфир-эфиркетон ст. ткань Т-15(П)-76 0,85 1100 20 300 38 30

тепловыделения из исследованного спектра связующих обладают ПЭЭК, ПЭС, крем-нийорганическое и полиимидное связующие, особенно СП-97с. Средние характеристики по тепловыделению имеют термопласты ПСА и ПК. Показатели тепловыделения поликарбонатов различных марок имеют большой разброс величин из-за влияния анти-пиренов и модифицирующих добавок на процессы термического разложения материалов под действием внешнего теплового потока и горения образующихся парогазовых продуктов пиролиза во внешнем и собственном пламени.

Таблица 4

Сравнительные характеристики пожарной опасности пластиков определенных различными методами

| Наименование Показатели горючести по ОСТ 1 90094-79 при Т = 25 °С Показатели горючести при Т=250 °С Теплота горения, КИ свя-зую ще-го, Тс, Приведенные показатели тепловыделения

материала /пр. мм ^остз с ММ С -днс°, кДж/г % °с пик, кВт/м2 общее, кВт' мин/м2

СВМ 40 0 55 2 26,25 39 650 9 6

органит 7ТЛ 60 0 >200 2 — 22 570 49 76

органит 5Т 150 0 >200 5 — 23 550 50 71

ПЭ + СВМ >200 198 >200 72 28,69 18 440 90 126

ПА-12+ СВМ >200 112 >200 94 24,10 23 450 83 120

ПСА + СВМ 20 13 40 18 «20 26 650 34 50

ПК + СВМ 15 6 25 8 Я 19 23 620 31 47

ФП-520 + стекло 50 0 70 1 — 33 420 25 31

КАСТ-ВС 70 2 90 2 — 35 480 37 44

ПЭЭК+ стекло 5 2 - — 5,5 45 630 15 12

ПЭС + стекло 15 2 — — 5,3 43 630 11 8

СТП-97к + стекло 15 0 20 0 — — 490 11 14

СП-97с + стекло 0 0 — — — — 650 1 1

Органопластики, несмотря на то что СВМ имеет невысокое тепловыделение, отличаются значительно большими скоростями выделения тепла. Это может быть объяснено тем, что в процессе испытания происходит гетерогенное горение органического наполнителя, приводящего к созданию более высоких температур в поверхностном слое и убыстрению выгорания связующего.

В таблице 4 сопоставляются результаты испытаний материалов по различным методам оценки пожарной опасности с приведенными показателями тепловыделения (пересчитанными по аддитивности на двухслойные пластики имеющие одинаковую массу). Видно, что показатели тепловыделения имеют более широкий диапазон изменения характеристик, по сравнению с показателями пожарной опасности определенными по другим методам, поэтому лучше отражают степень огнезащшценности материала. Огнезащищенные полимеры имеют небольшие время остаточного горения и длину прогорания, но значительно отличаются по тепловыделению. Пластики имеющие кислородный индекс связующего более 35 %, обладают невысокими значениями скорости выделения тепла. Возможно, что показатели тепловыделения стеклопластиков могут

коррелировать с теплогами горения материалов, определенными в калориметрической бомбе (рисунок 8).

Модифицирующие добавки, даже в небольших количествах вводимые в состав связующего, способны значительно изменять показатели тепловыделения. Определение влияния добавок проведено на образцах отливок из смолы ФП-520 массой около 2400 г/м2 (таблица 5). Полиэтиленг-ликоль и комплексы переходных металлов введенные в состав фенольной смолы приводах к увеличению как максимальной скорости тепловыделения, так общего ко-Зависимость показателей тепловыделения личества выделившегося тепла.

от тетоты горения пластика. Тепловыделение материала зави-

Таблица 5 сит не только от химической природы связующего, но и от количественного Влияние модифицирующих добавок, содержания органической горючей части

образца. При испытаниях стеклопластиков, органической составляющей является только связующее. В зависимости от технологии изготовления трехслойной панели, содержание связующего в обшивках может меняться. Тепло поступающее в образец от внешнего источника теплоизлучения затрачивается на прогрев материала и эндотермическое разложение полимерной части. Создание необходимой концентрации горючих газов зависит от ряда физических параметров (теплоемкости, теплопроводности, плотности, толщины) и химического состава (теплот пиролиза и горения, температуры деструкции) материала. Влияние содержания связующего на характеристики тепловыделения показано на образцах двухслойных стеклопластиков со связующим фенольного типа. Содержание связующего изменяли от 30 до 50% (рисунок 9). Общее количество выделившегося тепла и максимальная скорость тепловыделения в данном диапазоне практически линейно убывают с уменьшением процентного содержания связующего.

С увеличением толщины пластиков Влияние содержания связующего в обшивке наблюдается увеличение общего количе-на показатели тепловыделения

200 -г- X Пик, кВт/м2

! о Общее, кВт мин/м2 ,0 I 150 —== - 0 Г—

О 10 20 30

Теплота горения пластика, кДж/г

Рисунок 8

Наименование модифицирующих добавок Тепловыделение

Пик, кВт/м2 Общее, кВт-мин/м2

20% ПЭГ 200 300

10 % ПЭГ 190 250

0 % ПЭГ 160 130

0 % ПЭГ + Бе 256 400

10 %ПЭГ + В/2п 220 340

20% ПЭГ + Си 270 440

Рисунок 9

ства выделившегося тепла и максимальной скорости тепловыделения. Изучение зависимости изменения показателей тепловыделения было проведено на органо- и стеклопластиках толщиной от 0,1 до 2 мм.

Зависимость тепловыделения органопластика (эпоксидное связующее 5-211-БН и ткань СВМ) от толщины показана на рисунке 10. Изменение общего количества выделившегося тепла во времени для того же органопластика — на рисунке 11. Наиболее значительно показатели тепловыделения (максимальная скорость тепловыделения и общее количество выделившегося тепла за первую минуту), изменяются при увеличении толщины от 0,1 до 0,25 мм. Общее тепловыделение за одну минуту для данного органопластика независимо от количества слоев при толщине свыше 0,25 мм примерно одинаково и составляет около 40 кВт-мин/м2. Наиболее вероятно, что 0,25 мм является толщиной предварительно прогретого слоя. Общее количество выделившегося тепла для всех испытанных толщин практически линейно увеличивалось в интервале от 1 до 5 минут. Для однослойного материала, тепловыделение практически заканчивается за три минуты.

Образцы стеклопластика изготовили на фенольном связующем СБЛ. Толщину образцов изменяли от 0,3 до 1,1 мм, для этого количество слоев стеклоткани варьировали от 1 до 5. Содержание связующего в образцах составляло 38 + 2 %. Графики зависимости показателей тепловыделения от толщины материала — на рисунке 12. С увеличением толщины образца, временные показатели тепловыделения (время индукции до начала тепловыделения и время наступления максимальной скорости выделения тепла) линейно возрастают. Изменение кинетических показателей (максимальной скорости выделения тепла и общего количества выделившегося тепла за первые две минуты испытания) с увеличением толщины замедляется. Увеличение максимальной скорости выделения тепла (величины пика) при толщине свыше

- -х- - Пик, кВт/м2

- - о - ■ Общее за 1 мин, кВтмин/м2

= -)5(3—е— Общее за 2 мин, кВт мин/м2 !

- - л - - Общее за 3 мин, кВтмин/м2

100 50 » 1

—?

0 й 0 ......т...... —I—

0,5 1 1,5 Толщина, мм

Рисунок 10

Зависимость показателей тепловыделения от толщины органопластика

—♦—1 слой (1=0,14 мм

— -а— 2 слоя 11=0,24 мм

— • Л ■ -4 СЛОЯ 11=0,42 мм

— -х- • 8 слоев 11=0,98 мм

— -о — 18 слоев 11=1,6 мм

60 120 180 240 Время, секунд

300

Рисунок 11

Изменение общего количества выделившегося тепла для органопластика

80

—в—Время инцуции, с —¿с— Время максимума, с —К— Пик, кВт/м2 Ж - Общее, кВт-мин/м2

«Л-2

Рисунок 12

Графики изменения показателей тепловыделения с увеличением толщины стеклопластика

0,8 мм крайне незначительно, и при увеличении толщины на 0,1 мм составляет в среднем всего 1 кВт/м2, в то время как в интервале толщин от 0,3 до 0,8 мм увеличение пика составляет в среднем 4,6 кВ/м2 при увеличении толщины на 0,1 мм.

При малой толщине увеличение как максимальной скорости выделения тепла, так и общего количества выделившегося тепла для органопластиков происходит более резко, по сравнению со стеклопластиками. Это вызвано гетерогенным горением органического наполнителя, за счет чего создается прогретый слой с большей температурой, в котором происходит термодеструкция связующего. При толщинах образца свыше 1 мм наблюдается замедление увеличения показателей тепловыделения с последующим выходом на плато.

Материалы и элементы конструкций изготавливают при помощи прессового или автоклавного формования. При использовании автоклава возможны режимы вакуумного формования и формования при повышенном давлении. Изучение влияния технологии формования проведено на образцах обшивок для трехслойных панелей. Были изготовлены двухслойные образцы на фенольном связующем ФП-520 и полиимидном связующем СП-97к (модифицированном). Полученные результаты испытаний приведены в таблице 6.

Известно, что при вакуумном формовании содержание связующего несколько выше, чем при прессовом (образцы стеклопластиков на фенольном связующем изготовленные при вакуумном формовании содержали 45 - 50 % связующего вместо 35 -40 % при прессовом ). Для образцов на фенольном связующем происходит увеличение содержания связующего с 38 % до 45 %, и максимальная скорость выделения тепла возрастает примерно в соответствии с изменением содержания связующего. Для поли-имидного связующего общее количество выделившегося тепла выросло в 2 раза, а максимальная скорость — в 4 раза, в то время как абсолютное содержание связующего увеличилось с 39 до 43,5 %, следовательно возрастание кинетических показателей тепловыделения, а особенно максимальной скорости выделения тепла значительно превосходит влияние изменения содержания связующего на эти показатели. Это может быть объяснено разной степенью отверждения связующего. Поэтому при изготовлении

Таблица 6

Влияние условий формования на показатели тепловыделения двухслойных обшивок

Наименование Способ формования Толщина, мм Показатели тепловыделения

связующее наполнитель Пик, кВт/м2 Общее, кВт-мин/м2

ФП-520 Т-15(П)-76 прессовое Р-уд = 0,5 МПа 0,3 36 27

ФП-520 Т-15(П)-76 автоклавное РуД = 0,2 МПа 0,35 51 40

ФП-520 Т-15(П)-76 вакуумное 0,4 55 45

СП-97к (модиф.) Т-10-80 прессовое Руд = 0,5 МПа 0,4 10 И

СП-97к (модиф.) Т-10-80 вакуумное 0,4 43 25 .

Таблица 7

Тепловыделение панелей изготовленных по различным технологиям

Наименование материала Показатели тепловыделения

Состав трехслойной панели Клей Время начала, с Время максимума, с Пик, кВт/м2 Общее, кВт-мин/м2

Соты: ПСП 1-2,5-45, Ь= 20 мм Обшивки: 2 слоя Т-15(П)-76 + ФП-520 нет 10 24 51 51

ВК-46 9 33 84 101

ВК-36 б 35 55 111

Соты: ПСП 1-2,5-45, Ь= 7 мм Обшивки: 2 слоя Т-15(П)-76 + ФП-520 нет 10 21 41 50

ВК-36 10 29 76 ..5

элементов конструкций, с точки зрения показателей тепловыделения, предпочтительнее прессовое изготовление материалов.

Трехслойные сотовые панели изготавливают по бесклеевой технологии или с использованием клея и готовых обшивок. Для определения влияния клея используемого при изготовлении панелей интерьера самолетов на показатели тепловыделения были исследованы образцы трехслойных элементов конструкций, изготовленные как с использованием клеев ВК-46 и ВК-36, так и по бесклеевой технологии (таблица 7). Таким образом, использование клеевой технологии с клеями ВК-46 и ВК-36 не обеспечивает возможности изготовления панелей отвечающих требованиям по тепловыделению.

Следующим, за декоративным покрытием и лицевой обшивкой трехслойной панели, воздействию теплового потока подвергается сотовый заполнитель. На него воздействует несколько ослабленный тепловой поток проникающий через предыдущие слои и, до их разрушения, не воздействует открытое пламя. Тем не менее, представляется целесообразным оценить вклад сотового заполнителя в общее тепловыделение трехслойной панели. С этой целью были испытаны образцы сотовых заполнителей различного веса и химического состава. Полученные результаты испытаний приведены в таблице 8. Испытываемые образцы имели не только различный материал сотового заполнителя, величину ячеек, массу, химический состав связующего, но и различную толщину. Поэтому для сравнения результатов тепловыделения различных сотовых заполнителей между собой, результаты были пересчитаны по аддитивности на образцы сот толщиной 10 мм. Эти приведенные показатели содержатся в двух последних колонках таблицы. Результаты эксперимента показывают, что образцы стеклосотопласта обладают значительно меньшим тепловыделением, по сравнению полимерсотопластом.

В соответствии с требованиями Авиационных Правил АП-25, испытаниям на тепловыделение подвергаются материалы стен, потолка, перегородок, вместе с имеющимся декоративным покрытием. Тепловыделение элементов конструкций вместе с декором не должно превышать 65 кВт-мин/м2. Некоторые результаты испытаний трехслойных сотовых панелей с декоративными покрытиями приведены в таблице 9. Как видно, декоративный слой оказывает значительное влияние на регистрируемую скорость выделения тепла.

В настоящее время наиболее широко распространенным покрытием является по-ливинилхлоридная декоративно-отделочная авиационная пленка с защищенной поверхностью толщиной 250 - 230 мкм. Эта пленка имеет сравнительно невысокую тер-

Таблица 8

Показатели тепловыделения сотовых заполнителей.

Наименование сот Толщина, мм Показатели тепловыделения Приведенные показатели тепловыделения |

Пик, кВт/м2 Общее, кВт-мин/м2 Пик, кВт/м2 Общее, кВт-мин/м2

ПСП 1-2,5-59 8,6 59 25 69 29 |

ССП1-2,5-119 5,1 18 13 35 25

ССП 1П-2,5-67 14,2 40 25 28 18

ССП Ш-2,5-83 10,0 30 14 30 14

ССП, связующее ФАФЭ-ЮА 16,4 66 56 40 34

ТССП-Ф-ЮП, у=35 кг/м3 20,5 72 30 35 15

мостойкостъ и быстро начинает гореть, выделяя при этом значительные количества тепла, поэтому показатели тепловыделения возрастают с 45 кВт-мин/м2 для исходной трехслойной панели без декоративного покрытия до величин более 120 кВт-мин/м2 для панели с пленкой ПДОАЗ-25. Пленка ПДОАЗ-25 даже будучи испытанной одна, без использования клея и без подложки (монолитного стеклопластика или трехслойной сотовой панели) имеет максимальную скорость тепловыделения превышающую допустимое пороговое значение в 65 кВт/м2. Таким же высоким тепловыделением обладают трехслойные панели с декоративным покрытием из авиационной искусственной кожи АИКос.

Для отделки панелей пассажирских салонов широко используются и лакокрасочные покрытия. ЛКП на основе эпоксидной эмали также существенно повышают тепловыделение трехслойной панели, в результате чего максимальная скорость выделения тепла превышает допустимый уровень.

Плотные термостойкие покрытия с низкой теплотой сгорания и высокой термо-

Таблица 9

Тепловыделение трехслойных панелей с различными декоративными

покрытиями

Состав Наименование декоративного покрытия Показатели тепловыделения

трехслойной панели Время начала, с Время максимума, с Пик, кВт/м2 Общее кВт-мин/м2

Соты: ПСП 1-2,5-45 Обшивки: 2слоя Т-15(П)-76+ ФП-520 нет 10 21 41 45

ПДОАЗ-25 + клей ВК-45 5 30 104 123

виншшскожа АИКос 7 67 122 138

Эмаль ЭП-140 белая шагрень 7 18 75 65

10мм Эпоксифторсодержащая эмаль ВЭ-46 8 25 48 61

пленка ф. ЯЬпеИег 10 40;150 39 55

стойкостью препятствуют прогреву и выделению горючих продуктов термодеструкции из материала панели, выполняя защитную функцию. Наиболее перспективными, с точки зрения показателей тепловыделения, для декоративной отделки панелей интерьера являются поливинилфторидная пленка и термостойкое фторсодержащее лакокрасочное покрытие.

3. выводы

1. Создана и оптимизирована экспериментальная база, обеспечивающая проведение испытаний для определения показателей тепловыделения существующих авиационных материалов в России и сертификацию материалов на соответствие требованиям Российских и зарубежных авиационных норм по тепловыделению. Уникальное в России оборудование позволяет проводить испытания на пожарную опасность новых разрабатываемых российских авиационных материалов.

2. Изучено влияние основных условий испытания на регистрируемые показатели тепловыделения. Показано, что изменение скорости подачи воздуха в широких пределах от 0,02 до 0,04 м3/с практически не оказывает влияния. Влияние падающего теплового потока на образец зависит от термостойкости материала и может быть значительным. Изменение величины пламени верхней дожигающей горелки оказывает существенное влияние на регистрируемую скорость выделения тепла. Определены допустимые отклонения параметров работы оборудования, обеспечивающие высокую воспроизводимость результатов. Проведенные сравнительные испытания на стандартных образцах показали соответствие результатов испытаний с данными получаемыми в зарубежных лабораториях по сертификации материалов на соответствие требованиям РАЯ-25.

3. Изучены характеристики тепловыделения типовых авиационных материалов (трехслойные панели, стекло- и органопластики), применяющихся в интерьере пассажирских самолетов сертифицированных по НЛГС-3. Показано, что пластики на эпоксидном связующем имеют высокую скорость выделения тепла; органопластики обладают тепловыделением значительно большим, по сравнению со стеклопластиками; полимерные композиционные материалы с наклеенным декоративным покрытием из поливинилхлоридной пленки имеют максимальную скорость выделения тепла более 65 кВт/м2. Трехслойные панели с обшивками из стеклопластика на феноль-ном и полиимидном связующем и декоративным покрытием из фторсодержащей пленки или фторсодержащего лакокрасочного покрытия соответствуют требованиям АП-25 и РАК-25 по тепловыделению.

4. Изучено влияние составных элементов типовой трехслойной сотовой панели на показатели тепловыделения. Выявлено определяющее значение лицевой обшивки на максимальную скорость выделения тепла. Установлено, что общее количество выделившегося тепла определяется как свойствами составных материалов, так и технологией изготовления. Выявлено, что использование перфорированной или сетчатой тыльной обшивки трехслойной сотовой панели может способствовать увеличению общего тепловыделения за первые две минуты. Показатели тепловыделения зависят от толщины трехслойной панели. Наименьшим тепловыделением обладают сотовые панели имеющие толщину 7+10 мм.

5. Установлено, что при разработке композиционных материалов авиационного назначения, наиболее перспективными, с точки зрения тепловыделения, являются следующие типы связующих: полиэфирэфиркетон, полюфирсульфон и полиамидное СП-97с. Введение даже небольших количеств модификаторов в состав связующего для улучшения механических свойств, может значительно изменить показатели тепловыделения. Выявлено, что более высокое давление используемое при прессовом формовании для изготовлении материалов, обеспечивает лучшие, по сравнению с автоклавным и вакуумным, значения скорости выделения тепла. Бесклеевая технология изготовления трехслойных панелей, по показателям тепловыделения, предпочтительнее клеевой.

6. Изучено влияние толщины материала и содержания связующего на показатели тепловыделения. Установлено, что изменение показателей тепловыделения происходит практически линейно с увеличением содержания смолы в стеклопластике в интервале от 30 до 50 %. Выявлено, что скорость увеличения показателей тепловыделения с ростом толщины существенно замедляется при толщинах свыше 1,0 мм.

7. Установлено, что тип декоративного покрытия оказывает значительное влияние на скорость выделения тепла. Поливинилхлоридные материалы (пленка и винилискожа) приводят к существенному увеличению тепловыделения элементов конструкций. Эпоксидные лакокрасочные материалы также приводят к росту выделения тепла. Использование поливинилфторидной пленки или термостойкого фторсодержащего ЛКП в некоторых случаях может снижать тепловыделение всего материала. Такие покрытия одновременно с декоративной выполняют и функцию защиты материала от воздействия пламени и теплового потока.

Основные результаты диссертации отражены в следующих работах:

1. Барботько С. Л., Тарасов В. А., Воробьев В. Н. "Температурные показатели воспламенения волокон с пониженной горючестью", Авиационная промышленность, 1988, №3, с.54-55.

2. Барботько С. Л., Воробьев В. Н., Штейнберг А. С., Попова Т. В. "Оценка скорости выгорания твердых материалов на цилиндрических образцах", Тез. докл. VI Всесо-юзн. конф. по горению полимеров и созданию ограниченно горючих материалов, г. Суздаль, 1988, с.43.

3. Барботько С. Л., Воробьев В. Н. "Установка для оценки тепловыделения при горении материалов", В сб. "Первая Всеросс. конф. по полимерным материалам пониженной горючести. Тез. докл.", Волгоград, 1995, с.102-105.

4. Барботько С. Л., Воробьев В. Н. "Установка для определения тепловыделения материалов интерьера", В сб.: "Полимерные материалы пониженной горючести. Тез. докл. III Международной конф. 6-8 октября 1998 года", Волгоград, 1998, с.67-68.

5. Стандарт предприятия СТП 1-595-11-287-91. "Полимерные материалы. Метод оценки тепловыделения". Стандарт разработан Барботько С. Л. и Воробьевым В. Н.

6. Барботько С. Л. Под руководством Бычихиной Л. В. "Термохимическое исследование полимерных материалов". Технический отчет, Тема 11-651-085, Per. № УЗ0951, Инв. №Е63215, ВИАМ, М., 1986.

7. Бычихина JI. В., Тарасов В. А., Барботько С. JI. Под руководством Воробьева В. Н. "Изучение горючести и дымообразования армированных пластиков". Технический отчет, Тема 11-164, Инв. № Е64175, ВИАМ, М., 1987.

8. Барботько С. Л., Тарасов В. А. Под руководством Воробьева В. Н. "Разработка метода и испытания на живучесть к действию огня материалов спасательных трапов". Технический отчет, Тема 11-677-087, Инв. № Е69900, ВИАМ, М., 1988.

9. Воробьева И. В., Барботько С. Л. Под руководством Бычихиной Л. В. "Термохимическое исследование полимерных материалов". Технический отчет, Тема 11134-288, Инв. № Е71648, ВИАМ, М., 1989.

Ю.Бычихина Л. В., Тарасов В. А., Барботько С. Л. Под руководством Воробьева В. Н. "Исследование пожаробезопасности перспективных полимеров и материалов интерьера на их основе". Технический отчет, Тема 11-635-189, Per. №Ф38004, Инв. № Е76195, ВИАМ, М., 1990.

11.Барботько С. Л. Под руководством Воробьева В. Н. "Разработка методов оценки пожароопасное™ полимерных материалов". Технический отчет, Тема 11-635-790, Per. № У68058, Инв. № Е75802, ВИАМ, М., 1991.

12.Бычихина Л. В., Барботько С. Л. Под руководством Воробьева В. Н. "Оценка характеристик пожарной опасности перспективных полимерных материалов". Технический отчет, Тема 1-011-006-2-3 раздел 3, Per. № У75820, Инв. № Г30591, ВИАМ, М., 1993.

13.Бычихнна Л, В., Барботько С. Л. Под руководством Воробьева В. Н. "Разработка и модификация методов оценки горючести элементов конструкций". Технический отчет, Тема 1-111-183-3-4 раздел 6, Per. № У77021, Инв. № ГЗ1990, ВИАМ, М., 1994.

14.Барботько С. Л., Бычихина Л. В. Под руководством Воробьева В. Н. "Изучение характеристик тепловыделения перспективных материалов и композиций", Технический отчет, Тема 1-111-595-4-5, Per. № У78726,, ВИАМ,М., 1995.

15.Барботько С. Л. Под руководством Воробьева В. Н. "Изучение макрокинетических особенностей горения и тепловыделения неметаллических полимерных материалов". Технический отчет, Тема 2-111-134-6-7, Per. № У80990, Инв. № Г34899, ВИАМ, М„ 1997.