飞机维修机库安全风险影响因素及防范措施

　　摘. . 要：本文从结构、消防、设施及电气等方面对飞机维修机库的安全风险影响因素进行分析，对发现的不安全因素从飞机维修机库的设计、建造和使用的角度出发的提出风险控制措施，对保障飞机维修机库安全，避免飞机维修过程中出现不安全事件有一定的借鉴意义。

　　关键词：飞机维修机库；结构安全；消防安全；设施安全；电气安全近年来，我国民航业进入高速发展的时期，《2018 年民航行业发展统计公报》数据显示，截至 2018 年底，民航全行业运输飞机期末在册架数 3639 架，比上年底增加 343 架。通用航空在册航空器总数达到 2495 架。全行业运输航空公司完成运输飞行小时 1153.52 万小时，比上年增长 8.9%，通用航空生产飞行 93.71 万小时，比上年增长 11.9%。随着我国航空运输业的快速发展，飞机检修工作量也不断增长，各航空公司修建的飞机维修机库数量将日益增多。目前我国已有近四百家获得 CAAC 批准的飞机维修企业，大部分的飞机检修工作都是需要在机库里完成。飞机维修机库作为维修飞机的专用场所，工程造价很高，而且飞机本身价值昂贵，一架的大型客机的价值在几亿到十几亿之间，一座大型机库内可以同时进行多架飞机的检修工作，除此之外还有各种昂贵的工具、设备以及上百名维修人员在机库内从事飞机维修工作。因此，飞机维修机库安全尤为重要一旦发生意外，可能造成的难以估量的人身和财产损失。

　　1.?维修机库的结构安全

　　飞机维修机库的结构需要充分考虑停放飞机的类型、尺寸等因素，飞机维修机库的跨度和净高与普通空间结构相比都要大，而为保证有足够的飞机停放和移动空间，机库内部的支撑结构通常较少。鉴于维修机库的特殊结构特点，在设计建造时应充分考虑以下载荷影响，消除结构方面的风险因素 ［1］ 。

　　1.1 地震载荷影响

　　为满足飞机进出机库的功能，维修机库的入口边不能设置墙或柱子等承受竖向载荷的结构，维修机库通常为三面承重结构，整体抗侧刚度不对称，在地震载荷作用下容易产生扭转震动。根据《建筑工程抗震设防分类标准》（GB 50223-2008）以及《工程结构可靠度设计统一标准》（GB50153-2008）的相关条款，综合考虑维修机库结构的跨度、高度等因素，可以判断飞机维修机库抗震设防类别为重点设防类，其安全等级为一级。在地震多发地区建造的维修机库时，应充分考虑地震载荷对机库结构的影响，建造时需要更多的钢材用于结构支撑整体结构，使其具有更大的灵活性和延展性，在发生地震时能够吸收能量，分散左右移动产生的负荷 ［2］［3］ 。

　　1.2 风载荷影响

　　现代的维修机库屋盖通常采用网架结构，大风天气下打开机库大门，风吹入机库导致机库内部压力升高，压力达到一定值时，会将屋顶上的覆层板吹离，甚至会吹掉整个机库的屋盖。台风等极端气象环境下，即使机库大门保持关闭，强风依然会对机库产生破坏。2016年台风“莫雷蒂”在厦门登陆，严重破坏了当地维修机库，导致停放在机库里的多架飞机受损，造成了巨大的经济损失。因此，风荷载作用下结构的抗风性能设计是一个需要密切关注的问题，机库应设计为可承受一定升力的结构，屋顶和墙壁结构也应设计为可以吸收能量并且具有一定强度能够抵御破坏的结构，防止强风对机库的破坏［4］

　　。

　　1.3 温度影响

　　现代机库通常为金属网架结构，金属结构受温度影响较大，在设计和施工时需充分考虑冬夏温差、昼夜温差对维修机库整体结构受力和结构构件变形的影响。在极寒地区，受低温环境影响钢材料可能会发生脆性断裂。因此，在极寒地区修建机库时使用的钢材料需要经过处理过程以防止断裂，在施工期间可根据需要对钢材料构件进行预热以防止碎裂。

　　在北方地区建造机库时，积雪载荷是机库结构设计的过程中需要考虑的另一个重要因素，对于大跨度机库来说尤其重要。应依据《建筑结构荷载规范》的要求，并基于当地降雪量来计算机库屋顶的承重能力，并对相关结构的承载能力进行加强。

　　1.4 腐蚀控制

　　在沿海和热带环境中，需要考虑高温、高湿、多盐环境对钢材料的腐蚀，建设机库钢材料构件需采取适当的防腐措施，以延长机库的使用寿命，必要时应定期对机库的结构进行腐蚀情况检查和防腐处理，避免钢构件腐蚀造成结构失效进而导致不安全事件。

　　2.?维修机库的消防安全

　　2.1 飞机维修机库火灾危险源

　　（1）飞机使用的航空煤油、液压油、滑油等油类均具有可燃性，其中航空煤油属于乙类易燃液体，最常见的 RP-3 型航空煤油的闪点为 38℃。飞机在进机库前虽然已提前进行放油工作但是仍会有部分燃油及燃油蒸汽残留在飞机的燃油箱及燃油传输管路中，一旦遇到火源，便可能引发火灾。

　　（2）飞机维修过程中使用的清洗剂、黏合剂、润滑油脂等均属易燃品，使用过程中遇到火源，同样存在引发火灾的风险。

　　（3）飞机上装有大量的电气设备和广泛分布的导线束，维修过程中需频繁的对飞机的各个系统和部件通电进行功能测试，测试过程中如果存在负荷超载、电线短路等故障容易引发电气火灾。

　　（4）随着锂电池技术的不断发展，越来越多的航空设备采用锂电池来替代原来的铅酸电池或镍镉电池，大量锂电池的使用增加了锂电池自燃引发火灾的风险。例如，2013 年波音 787 飞机连续发生多起锂电池自燃事件，一度导致该机型停飞。

　　2.2 维修机库火灾的危害

　　现代大型飞机维修机库通常采用大跨度钢桁架或钢网架结构，发生火灾时高温会使钢材的性能显著下降，研究表明当温度达到400℃时，钢材的屈服强度将降低 50%；当温度达到 550℃温度时，钢结构在 15 分钟左右就丧失承重能力而导致机库垮塌；当温度达到600℃温度时，钢结构完全失效，国内外钢结构建筑物的火灾案例表明，如果灭火不及时，20分钟内建筑物就会因钢结构高温失效而垮塌。

　　另外，飞机内的内饰、座椅客舱设备等，虽然经过阻燃处理，但是一定条件下仍会燃烧，而飞机上装备的氧气发生装置在火灾时有可能泄露氧气而加剧燃烧甚至引起爆炸 ［5］ 。飞机维修机库发生火灾时会造成难以估量的经济损失，往往还会伴随人员的伤亡。下表列出了历史上飞机维修机库重大火灾的损失情况：

　　表一，飞机库重大火灾损失情况2.3 维修机库火灾的防控措施维修机库在设计和建造时主要通过建筑物防火要求、火灾探测预警和及时灭火三个方面来实现预防火灾和及时灭火的作用。

　　（1）建筑物防火要求，根据 GB50284-2008《飞机库设计防火规范》要求，维修机库按照面积划分为“Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ”三个等级。其中Ⅰ类机库面积为 5000-50000 平方米，建筑物耐火等级为一级；Ⅱ、Ⅲ类机库面积分别为 3001-5000 平方米和 3000 平方米以下，建筑物耐火等级不低于二级。在飞机停放和维修区内，承重构件及支撑应采取隔热保护措施，并达到相应等级建筑的耐火极限要求。如果未采用泡沫- 水雨淋灭火系统或自动喷水灭火系统，屋顶的承重构件也应进行防火保护。机库内的防火分区应采用防火墙分隔，并且甲、乙、丙类物品不能存放于机库内 ［6］ 。机库与其他建筑物之间的防火间距不能小于下表：

　　机库与其他建筑物之间的防火间距（单位：米）建筑

　　名称

　　喷漆

　　机库

　　高层

　　航材

　　库

　　一、二级耐火

　　等级的丙、丁、

　　戊类厂房

　　甲类物

　　品库房

　　乙丙类物

　　品库房

　　机场

　　油库

　　其他民

　　用建筑

　　重要的公

　　共建筑

　　飞机

　　库

　　15 13 10 20 14 100 25 50

　　（2）火警探测设备，维修机库中常用的火警探测装置有图像式双波段火焰探测器、红外光束感烟探测器和感温电缆三种，分别可以实现探测初期火灾、中期火灾以及火灾确认等不同功能。图像式双波段火焰探测器可以对整个机库范围进行监控，并能准确定位火灾位置。红外光束感烟探测器通常安装在机库屋顶的网架结构中，通过探测燃烧产生的烟尘来探测火灾，具有探测距离远、防护面积大的优点，但也有易受环境影响误报率高的缺点，与图像式双波段火焰探测器相比，红外光束感烟探测响应速度较慢，可以作为图像式火警探测装置的备份和补充。感温电缆火警探测装置通常安装与机库屋顶的钢构架网格内，一般以 S 型布置，当感受到温度超过门限值后发出火警信号。与图像式双波段火焰探测和红外光束感烟探测两种火警探测装置相比，感温电缆探测装置受光线、污染、灰尘、潮湿、腐蚀等环境因素影响较小，具有报警准确度高，探测范围广的优点。但感温电缆火警探测装置需要屋顶网架内的温度达到门限值后才能探测到火灾，火灾初期和小型火灾难以探测。火灾探测装置可通过通信组件和火灾自动报警进行进行联网，实现火警探测功能和自动消防灭火功能的联动，在发出火情警报的同时启动灭火设备，第一时间进行灭火。

　　（3）灭火设施，根据GB 50284-2008《飞机库设计防火规范》要求，参考美国 ANSI/NFPA 409-2011 《飞机库标准》，飞机维修机库消防灭火设施主要有泡沫 - 水雨淋灭火系统、泡沫枪、翼下泡沫灭火系统、远控消防泡沫炮灭火系统、自动喷水灭火系统、高倍数泡沫灭火系统等。泡沫 - 水雨淋灭火系统在火灾初期喷射泡沫扑灭明火，灭火后继续喷水降温，防止复燃，可扑灭飞机库油类火灾，同时还能给屋顶承重钢构件降温，防止钢结构失效造成机库垮塌。泡沫枪可由现场人员拖拽到接近起火点的地方，进行精准灭火，用于扑灭初期和小规模的火灾。飞机机身和机翼表面积大，对屋顶的泡沫 - 水雨淋系统造成遮挡，无法对机翼和机身下面等部位有效灭火，因此需设置翼下泡沫灭火系统进行辅助灭火。远控消防泡沫炮通过和火警探测系统联机，可实现自动探测和灭火功能，还可以远程遥控操作。为实现多方位立体灭火的功能，远控消防泡沫炮应在高低位置同时设置，配合使用。高倍数泡沫灭火系统在发生火灾时，以全淹没或覆盖方式充满防护空间灭火，不受防护面积和容积大小的限制，但工程造价高，使用局限性大。由于飞机库的特殊性，其火灾危险性大、灭火难度高，消防设施的设置需结合飞机库的规模、结构等。泡沫 - 水雨淋灭火与翼下泡沫灭火系统的组合为飞机库火灾灭火的常用设施，火灾发生时，两个系统同时启动，响应速度快，控火面广，可有效控制初期火灾［7］。

　　此外，机库内还应配置一定数量的移动式灭火装置，维修人员在进行飞机油箱维护、使用易燃溶剂等工作时，应在工作现场提前准备灭火装置，防患于未然。

　　3.?设施及电气安全

　　3.1 机库设施安全

　　在飞机维修工作中通常会用到高压气源、天吊以及高空作业保护设施等。飞机维修机库中的高压气源系统安全性十分重要，该系统应具有压力监控和超压保护功能，当压力超过安全值时能够及时发出警报并对系统进行释压，防止系统超压造成事故。为满足发动机等大型部件的吊装需求，飞机维修机库的屋盖的网架结构上需加装大型可移动的吊挂设备，造成屋盖网架结构承受荷载差异较大，安装吊挂设备车梁的网架还要承受交变荷载，如果发生疲劳破坏，会带来严重的人身威胁和经济损失 ［8］ 。因此在设计时应确保安装吊挂设备车梁的网架有足够的承载能力，此外在日常使用中应定期对承载网架进行探伤检查，确保其安全可靠。

　　3.2 电气安全

　　维修机库中常用的电源有 380V 和 220V 设备用电、400V 和 28V飞机用电，飞机油箱中残留的燃油和燃油蒸汽以及维修中使用的化学溶剂有易燃易爆的特点，设备供电的电气线路应套钢管并做好隔离密封措施，选用防爆型的插座及配电箱，所有电气设备的金属外壳均应可靠接地。维修机库按二类防雷建筑物设防直击雷的外部防雷装置，并应采取防闪电电涌侵入的措施，因机库内存在爆炸危险环境，还需采取防闪电感应的措施 ［9］ 。

　　本文通过对飞机维修机库设计、建造及使用中的安全风险影响因素进行梳理，有针对性的提出了风险管控措施，消除了危险源，提高了飞机维修机库的安全裕度。

　　参考文献：

　　［1］郎丰华 . 大跨度飞机维修库选型与设计研究 [D]. 北京工业大学,2005.

　　［2］魏晓刚 , 麻凤海 , 李广慧 . 航空类大跨度维修机库结构选型及抗震防冲击性能的研究进展 [J]. 地震研究 ,2017,40(01):75-81.

　　［3］GB50223-2008，建筑工程抗震设防分类标准 [S]. 北京 : 中国建筑工业出版社，2008.

　　［4］Lindsay Bjerregaard, 李璇 . 维修机库的设计日趋先进 [J]. 航空维修与工程 ,2019(03):24-26.

　　［5］刘芳 , 彭吉兴 . 飞机库消防系统关键设计参数的分析确定 [J].

　　给水排水 ,2013,49(08):71-77.

　　［6］GB50284-2008，飞机库设计防火规范 [S].2008.

　　［7］郝志军 , 史书俊 , 胡安林 . 飞机库消防安全 [J]. 现代职业安全,2016(12):71-73.

　　［8］朱延鑫 . 门式起重机安全隐患问题及应对措施分析 [J]. 建筑安全 ,2019,34(12):9-10.

　　［9］王 媛 . 喷 漆 机 库 供 配 电 设 计 要 点 [J]. 现 代 建 筑 电 气,2018,9(04):36-38.

　　作者简介：

　　曲道武（1972-），性别：男，民族：汉，籍贯：山东省蓬莱市，学历：

　　本科，单位：中国民用航空飞行校验中心，职称：工程师 研究方向：

　　飞机维修。