一、背景描述

   自2013年1月起，所有在中国申请注册的新生产的航空器，其厕所垃圾箱灭火器的灭火剂必须是符合要求的哈龙替代品。如果厕所垃圾箱灭火器所使用的灭火剂不能满足《国际民用航空公约》附件6和附件8修订的相关要求，相关航空器不得投入运行。

   所谓哈龙，是Halon的音译，就是我们平常说的1211和1301，它属于一类称为卤代烷的化学品，主要用于灭火剂。它通过破坏燃烧或爆炸的复杂的化学链式反应来达到灭火的目的。

   科学证据表明哈龙对臭氧层有破坏作用，从1994年开始发达国家禁止使用哈龙。随后提出了一些哈龙替代品，但是这些替代品不能满足航空器的严格的灭火性能要求。最终国际民航组织(ICAO: International Civil Aeronautic Organization)将替代哈龙灭火剂的截止日期定为2011年。

二、哈龙灭火剂的发展

   20世纪60年代，航空界开始在灭火瓶和防火系统中使用一种新的有效的产品。这种产品，大家所熟知的化学名为哈龙，能够有效的熄灭多种火，包括易燃液体类火，电器类火和普通类火。哈龙是结构件和电器设备的理想灭火剂，因为它不生锈也不导电，还不产生任何残留物。哈龙能够有效灭火，使用剂量小且对人安全无害，因此广泛用于客舱和驾驶舱等人活动的地方。

   20世纪80年代，科学界将哈龙分类为消耗臭氧层物质，与氟利昂和别的氟氯烃的物质类似。它们是一种性质稳定的化学品，但是它们的稳定性使它可以扩散到大气层，在那里经紫外线照射与臭氧发生化学反应消耗臭氧层。

   1987年，一个国际条约----蒙特利尔议定书，确立了逐步淘汰和减少使用氟氯烃的决议。作为1992年伦敦修正案的一部分，哈龙被加到了蒙特利尔议定书中。因为当前没有合格的替代品满足飞行中对灭火的严格性能要求以确保飞行安全，航空器被给予了豁免。

   2010年，欧盟委员会修改了关于使用氟氯烃的政策：对航空器上使用哈龙灭火剂的豁免请求规定了截止日期。截止日期适用于新航空器或现在运行的航空器。截止日期被定义为哈龙不能再装上所有商业运营的航空器的时间。国际民航组织将替代哈龙灭火剂的截止日期定为2011年。

表1  哈龙灭火剂的截止日期

三、灭火剂在航空器防火系统上的使用及前景展望

在航空器防火系统上灭火剂主要用在以下方面：

   （1）厕所灭火瓶(哈龙1301)；

   （2）手提灭火瓶(哈龙1211)：安装在客舱，驾驶舱，机组休息室和飞行中可进入的货舱；

   （3）货舱灭火系统(哈龙1301)；

   （4）发动机和APU灭火系统(哈龙1301)。

   随着使用哈龙灭火剂的截止日期的临近，哈龙替代品的寻找和研发迫在眉睫。许多年前航空界已开始研究哈龙灭火剂的替代产品。由于严格的性能要求，替代产品的研发是一个严峻的挑战。

   关于替代灭火剂的选用，需要考虑以下因素：消耗臭氧潜能(ODP: Ozone Depression Potential)，全球温室潜能(Global Warming Potential)，毒性，航空器运行环境，系统复杂性，维护性，灭火剂的剂量和重量，以及残留物的清理；同时也要符合许多规章要求，包括FAA的最小性能标准(MPS: Minimum performance Standards)。

   最小性能标准要求替代灭火剂的灭火性能应等效或高于哈龙灭火剂。替代的灭火剂和灭火瓶要在极端的温度、不同的高度和极端的震动条件下保持可靠性和有效性；要有宽广的灭火范围，包括电器类火、液体类火、金属类火和混合类火；毒性要低于或等效于哈龙灭火剂；同时也要更加环保。一些可能的替代灭火剂被京都议定书（1997年颁发的关于气候变化的国际公约）定义为温室气体，他们的使用和生产要受到审查以后也会更严格。

厕所灭火瓶

   1997年FAA对厕所垃圾箱中的灭火瓶的灭火剂第一个定义了MPS（详细参见http://www.fire.tc.faa.gov/systems/lavx/lavxmps.stm）。1999年年底，哈龙替代品FE-36 (HFC-236fa)获得了适航批准，随后Airbus在新飞机上开始使用这种哈龙替代品（详细参见Airbus SIL 26-021R01）。

   2006年年底，哈龙替代品FM-200(HFC-227ea)成为了Boeing飞机生产线上的标准，接下来Boeing计划更换正在运行的飞机的哈龙灭火剂（详细参见Boeing 737-SL-26-046-A）。

手提灭火瓶

   2002年8月，FAA发布了手提灭火瓶的灭火剂的MPS（详细参见http://www.fire.tc.faa.gov/pdf/01-37.pdf）。经过测试，有三种灭火剂被批准：Halotron I (HCFC Blend B), FE-36 (HFC-236fa)和FM-200 (HFC-227ea)。但是被批准的替代灭火剂的灭火瓶比哈龙1211灭火瓶大1.5倍且重2倍。如果用这种大而重灭火瓶，需要重新设计存放灭火瓶的结构空间，并重新认证改装设计，灭火瓶增大的体积和重量也会影响舱内的灭火性能。

   基于以上原因，Boeing希望寻求一种能与现有飞机设计和操作要求不冲突并且能够符合环保要求的灭火剂。因此Boeing发起了一个关于BTP的研究，BTP成功的通过了一系列测试并符合MPS的要求。BTP灭火瓶的大小和重量与现有的哈龙1211灭火瓶基本等同。这种灭火剂的批准认证还需要2到3年的时间，基本上与ICAO要求的截止日期一致。

图1  手提灭火瓶的大小和重量对比

发动机和APU灭火系统 

   发动机和APU灭火系统的灭火剂的MPS（详细参见http://www.fire.tc.faa. gov/pdf/systems/MPSErev04_MPSeRev04doc-02submtd.pdf）对批准的三种替代灭火剂提出了最小浓度要求：HFC-125, CF3I和FK-5-1-12 (C6F12O)。这些灭火剂的灭火性能比哈龙灭火剂低，所以要求更高的浓度，因此使用这些替代灭火剂的灭火系统将会变得更重体积更大。关于发动机和APU灭火系统的替代灭火剂的研究还在持续进行中。

图2  发动机和APU灭火剂的要求浓度对比

货舱灭火系统

   2005年6月，FAA发布了关于货舱灭火系统的灭火剂的MPS(详细参见http://www.fire.tc.faa.gov/pdf/TN05-20.pdf)。它详细规定了四种着火测试情况必须与哈龙1301有等同的性能：散装货舱着火，集装箱运输着火，表面燃烧着火，气体溶剂爆炸。

   FAA对CF3I，HFC-125和2-BTP进行了相关的MPS测试，测试结果显示CF3I的灭火性能与Halon 1301最为类似，但是CF3I的毒性测试不合格使之不能成为货舱灭火剂的替代品。HFC-125和2-BTP的相关MPS测试显示这两种灭火剂也不适用于货舱。水雾灭火剂也被认为可以作为Halon 1301的替代品，FAA对水雾和氮气合成的灭火剂进行了测试，测试结果显示水雾和氮气灭火剂符合MPS的要求，但是这种灭火剂还处于研发阶段，到正式投入使用还有一个发展和评估验证过程。

四、小结

   哈龙灭火剂在航空器上的使用已经经过了半个多世纪的历程，因为哈龙灭火剂灭火性能高效，无残留物，能够熄灭多种类型的着火，因而在航空器灭火系统中广泛使用。随着逐渐认识到哈龙对环境的危害以及使用哈龙灭火剂的截止日期的临近，替代哈龙的有效灭火剂的寻找和研发早已提上日程，但是这是一个漫长的过程。我们相信终有一天会寻找到合格的哈龙替代品，灭火性能更高且更环保。