1概述 
　　民用涡扇发动机飞机短舱一般包括进气道、风扇罩、反推力装置和尾喷。 
　　飞机火区必须有易燃液体和火源的存在。易燃液体主要指容易燃烧或者引起爆炸的液体和蒸汽。火源指的是飞机正常运转的条件下有足够的温度和能量点燃易燃液体的热源。 
　　防火设计要求包括防火（Fireproof）和耐火（Fire Resistant）两种。根据AC20-135的定义：防火（Fireproof）：材料或结构在2000℉±150℉的火焰下冲击15分钟，能够完成设计要求的功能。耐火（Fire Resistant）：材料或结构在2000℉±150℉的火焰下冲击5分钟，能够完成设计要求的功能。 
　　民用涡扇飞机发动机核心舱内由于发动机机匣的温度高于发动机正常运转所产生的易燃液体的自燃温度，因此为指定火区（Designated Fire Zone）。涡扇飞机发动机的附件齿轮箱（AGB）如果布置在核心舱，则风扇舱为易燃液体泄露区；如果AGB布置在短舱的风扇舱，则风扇舱也为指定火区，必须满足火区的防火要求。 
　　2短舱结构防火设计 
　　短舱的火区需要有防火墙将其与非火区隔离开来，防火墙可以分为以下两种：如果作为防火墙的采用金属材料的短舱罩体和隔板能够在火焰的冲击下保持设计要求的功能，则为结构防火墙；如果作为防火墙的采用温度限制材料的短舱罩体和隔板需要护罩保护防止火焰的直接冲击，则为被保护的防火墙。防火墙暴露与火区中的附属结构或支撑结构例如铰链和锁扣等，也分为直接暴露的和护罩保护的两种。 
　　短舱的防火墙上布置有很多开口，用来通过发动机与飞机之间的管路与电缆。防火墙上的这些开口不会引起重要的外部载荷的称为小开口；可能会引起外部载荷的开口，称为结构开口。这些开口都需要进行防火处理。 
　　结构防火墙的设计，由于直接暴露在火焰的冲击之中，需要选取钢、钛合金等高温材料，同时设计成在载荷的作用下能够保证防火墙的完成性，不会引起火焰的烧穿。例如短舱进气道后隔板作为风扇舱火区的前边界，一般直接暴露在火焰的冲击中，为结构防火墙。后隔板结构的设计通常采用钛合金材料，按照在火区的高温工作环境下，保证飞行载荷的作用下有足够的安全裕度来设计。钛合金在高温下的材料性能会有所下降，根据MMPDS-03，保守的假设进气道后隔板的温度环境为1000℉ 
　　对于采用温度限制材料的短舱罩体和隔板，需要设计护罩保护以防止火焰的直接冲击。这种防火墙保护层，通常为非结构件，仅仅用于满足防火保护的功能要求。可以按照AC20-135的建议，通过材料和厚度的选择，来满足防火的要求： 
　　不锈钢板：0.015″厚度；防腐蚀保护的低碳钢板：0.018″厚度；钛合金板：0.016″厚度；蒙乃尔铜镍合金板：0.018″厚度；钢或者铜基合金的防火墙接头/紧固件 
　　例如为了满足民用飞机噪声控制的要求，短舱进气道的内壁板通常采用了消声处理的复合材料蜂窝结构，不能承受高温环境。内壁板位于风扇舱的部分作为风扇舱火区内边界的一部分，必须采用防火护罩将其保护起来。可以设计0.016″厚度的钛合金防火护罩，将暴露在火区中的消声内壁板复合材料蜂窝结构保护起来。 
　　对于采用温度限制材料的短舱罩体和隔板，也可采用隔热毯（Thermal Blankets）来进行隔离保护。隔热毯通常采用陶瓷纤维作为隔离材料，用面板将陶瓷纤维压缩成一定的密度和厚度来满足要求。隔热毯一般用于表面形状比较复杂的防火墙的隔离保护。例如，短舱核心罩体作为包裹核心舱火区的防火墙边界，通常整个采用隔热毯包起来进行隔离保护。热侧面板和冷侧面板将陶瓷纤维压缩成一定的厚度和密度来隔离火焰和满足强度要求。按照核心舱运行环境条件，热侧面板可以选择不锈钢箔片材料，考虑到损伤容限要求，下罩体的面板厚度通常比上罩体要厚。隔热毯的冷侧面板通常采用复合材料面板。隔热毯的安装通常采用不锈钢的支架，用蒙乃尔材料的紧固件固定。 
　　短舱防火墙上的开口，包括小开口和结构开口。小开口由于不会产生重要的外部载荷，仅仅为功能部件，因此按照AC20-135的解释，可以选取高温材料满足防火要求。例如NAI馈电线管路的开口，可选用718 Inconel材料；进气道的FADEC冷却管开口，可选用不锈钢材料等。 
　　对于可能会引起外部载荷的结构开口，由于本身承担了结构传载的作用，因为一般需要用隔热毯隔离保护起来满足防火要求，例如反推装置的作动筒开口 
　　短舱火区除了布置防火墙与非火区隔离之外，还需要布置有防火密封件。防火密封件起到防火封严的作用，短舱结构上一般用到球形密封件（Bulb Seals）、指形密封件（Finger Seals）和块状密封件（Block Seals）。根据不同结构的特点选择适当的密封件：反推内罩体外侧两个半罩体之间通常采用球型密封件封严；短舱泄压口盖和维护口盖通常采用指形密封件封严；块状密封件多用于形状比较特殊的防火墙周围的封严。 
　　防火密封件要根据整个飞行包线内的压力载荷和机械载荷来选择设计。密封件上的压力载荷通常是由于密封件隔离的火区与非火区之间的压差引起的。用于隔离风扇舱与外部自由气流之间的防火密封件，由于压力载荷较小，通常采用低压球形密封件，如风扇罩外侧两个半罩体之间的密封件；用于隔离核心舱与风扇涵道之间的防火密封件，由于压力载荷较大，通常采用高压球形密封件，如内V形槽（IVG）密封件。 
　　防火密封件之间还需要布置有密封接头将每一段密封件连接在一起，以保证密封件在短舱中的连续性。密封接头包括非填充密封接头和填充密封接头。非填充密封接头用于连接相同压力区域的密封件，填充密封接头中间用中等硬度的硅橡胶进行填充，主要用于高压密封件和低压密封件之间的连接，防止火焰从高压区域泄露到低压区域。 
　　密封件上的机械载荷是由于关闭锁紧短舱罩体对密封件的压缩产生的，也包括发动机振动的对密封件的影响。密封件的结构、硬度和压缩量等，需要根据这些载荷来进行设计。 
　　民用涡扇飞机短舱结构防火设计适用的适航条款主要包括CCAR25.865， 25.1181， 25.1191， 25.1193， 25.1207。 
　　3结论 
　　短舱结构防火是动力装置防火设计的重要组成部分。国内对于短舱结构防火的研究还处于很薄弱的地步，如材料的高温力学性能、试验分析等，还需要开展大量深入细致的研究工作，为大型客机动力装置的国产化打好基础。