Hat jemand darüber nachgedacht, Flugzeughohlräume mit Helium zu füllen, um das Brandrisiko zu verringern?

Wenn man Flugzeugabsturzuntersuchungen beobachtet und sich der Probleme mit Batterien bewusst ist, taucht das Thema Feuer und Funkenbildung immer wieder auf. Als Edelgas würde reines Helium nicht brennen und, wenn ich es richtig verstehe, Funken reduzieren, aber nicht unbedingt beseitigen. Während ein zusätzlicher Auftrieb marginal wäre, würde er wahrscheinlich ausreichen, um die Materialien zu kompensieren, die erforderlich sind, um eine ausreichend abgedichtete Hülle zu gewährleisten.

Also ... Hat jemand darüber nachgedacht, Flugzeughohlräume mit Helium zu füllen?

Helium ist teuer und begrenzt. Als zweitkleinstes Element kann es sehr gut aus jedem nicht 100% dichten Raum austreten (luftdicht ist nicht gut genug, „heliumdicht“ ist viel dichter).
Auch die Durchschlagsfestigkeit von Helium ist geringer als die von Luft (wenn ich die Tabelle richtig lese) , sodass Funken noch wahrscheinlicher wären
Erwägen Sie, in Ihrer Frage "Helium" durch "Helium oder Stickstoff" zu ersetzen. Stickstoff ist viel häufiger als Helium, daher ist Stickstoff in vielen Fällen verwendbar, in denen Helium nicht vorhanden ist.
@ TannerSwett hat Recht, auch N2 entweicht viel langsamer (ein viel größeres Molekül, viel kleinerer Unterschied im Partialdruck)
@abelenky Kosten sind kein Problem, dies ist ein nachrichtengetriebener Mythos für He-Gas-Benutzer. Gasförmiges Helium kostet volumetrisch weniger als Düsentreibstoff. Die Leute, die sich beschweren, sind diejenigen, die flüssiges He für die Kryotechnik verwenden. Wie bei jedem kryogenen Gas ist das Expansionsverhältnis enorm, 1:757 für He. Unter Berücksichtigung der Abdampf- und Verflüssigungskosten müssen Sie 1000 $ LHe zahlen, um die gleiche Menge an Raum zu füllen, die 1 $ He-Gas benötigt. Die Leckrate ist das Problem.
Wer braucht heliumdicht? Argondicht würde die gleichen Ziele erreichen. Schießen, stickstoffdicht würde auch funktionieren, oder einfach stickstoffüberdruck wie die Kraftstofftanks der Karosserie. Stickstoff ist sogar ein sehr leichtes Traggas.
Sind Batteriebrände überhaupt auf Sauerstoff aus der Luft angewiesen? Oder reagieren nur die Batteriechemikalien miteinander?
@ user71659: Stickstoff ist immer noch billiger, auch wenn die Differenz im Vergleich zu den Gesamtbetriebskosten des Flugzeugs nicht sehr viel ausmacht.
@abelenky: Das dicht ist fast unmöglich, es diffundiert sogar durch Metall
@abelenky: "Zweitkleinstes Element" ist wahr, aber irreführend, da Wasserstoff nicht in elementarer Form vorkommt. "Kleinstes Molekül" ist viel aussagekräftiger.
Helium ist eine begrenzte Ressource und seit einiger Zeit knapp (Kunden auf Zuteilung). Viele Anlagen gewinnen das Gas jetzt zurück. Stickstoff oder Argon würde funktionieren. Siehe zum Beispiel diesen Artikel. Es ist ein Schmerz, darum herum arbeiten zu müssen.
Warum speziell Helium? Brennen ist eine Reaktion mit Sauerstoff. Solange Sie also Sauerstoff verdrängen, macht es keinen großen Unterschied, womit Sie ihn verdrängen.
@jamesqf Mein Verständnis ist, dass Batteriechemien auf Lithiumbasis ihre eigene Verbrennung unterstützen. Sobald der Prozess also begonnen hat, hilft es nicht viel, nur den Sauerstoff zu entfernen, und Sauerstoff ist nicht erforderlich, um das Feuer zu entfachen. Dies ist einer der Gründe, warum solche Brände ein so großes Problem darstellen, wenn sie auftreten. Dies steht im Gegensatz zu vielen anderen Batteriechemien, bei denen Brände einfach durch Entfernen des Sauerstoffs gelöscht werden können.
Andere haben es gesagt, aber es kann wirklich nicht genug betont werden. Helium ist eine wahnsinnig wertvolle, nicht erneuerbare Ressource mit einem sehr begrenzten Vorrat. Ich finde es immer noch absolut kriminell, dass Leute es für absurde Dinge wie Partyballons verschwenden. Wenn es aufgebraucht ist, haben wir keine andere Möglichkeit, mehr zu produzieren, als Millionen von Jahren darauf zu warten, dass die Radioaktivität der Erde mehr produziert, oder es in einer Art Kernreaktor herzustellen. Es gibt kaum Anwendungen, bei denen man wirklich Helium braucht und nichts anderes verwenden kann. Es sei denn, es ist einer dieser Fälle, und es ist wirklich, wirklich wichtig, vergiss es.
@JanHudec ok, ersetzen wir es durch Fluor ...
Ich hatte erwartet, dass der Titel mit der etwas alberneren Frage enden würde: "Hat jemand darüber nachgedacht, Flugzeughohlräume mit Helium zu füllen, um den Auftrieb zu erhöhen?"
Helium hat etwa 1 g Auftriebskraft pro Liter (bei STP). Wenn Sie also einen leeren ULD-3-Frachtcontainer (4,5 m ^ 3 = 4500 Liter) mit Helium füllen, wäre er etwa 10 Pfund leichter. Obwohl ich wetten würde, dass die Dichtungen, um es heliumdicht zu machen (was schwieriger ist als nur "luftdicht"), mehr wiegen würden. Und in größerer Höhe ist die Luft weniger dicht, also ist die Auftriebskraft geringer, du ' d müssen einen Teil des Heliums freisetzen (oder zurückgewinnen), um den Auftrieb zu optimieren.

Antworten (1)

Ja, es wurde berücksichtigt , aber mit einigen Unterschieden.

Erstens ist das verwendete Inertgas nicht Helium, sondern Stickstoff. Stickstoff unterstützt auch nicht die Verbrennung und ist für praktische Zwecke inert. Auch in dieser Funktion hat es große Vorteile gegenüber Helium. Zum einen hat Stickstoff eine sehr ähnliche Dichte wie Luft und leckt nicht so leicht wie Helium, sodass er leichter zurückgehalten werden kann.

Stickstoff ist auch viel einfacher durch Zerlegen von Luft zu gewinnen. Es kann am Boden mit in Zylindern transportiertem Stickstoff oder an Bord mit OBIGGS erzeugt werden . Wenn Sie ein exotischeres Gas verwenden würden, wäre es Halon , das auch die chemische Reaktion unterbricht, die die meisten Brände auslöst.

In der Praxis wird die Inertisierung nur auf Kraftstofftanks angewendet, nicht auf Avionikräume (in denen die Batterien untergebracht sind). Ein Grund dafür ist, dass Lithiumbrände durch Inertisierung nicht verhindert werden können : Die Batterien enthalten bereits alle erforderlichen Reagenzien.

Stickstoff würde einen Sekundärbrand verhindern, aber ein weiterer Grund kommt ins Spiel: Avionikfächer sind nicht abgedichtet. Brände in diesen Buchten, wie in der Kabine, können von der Besatzung angegangen werden. Dies erfordert eine Isolierung der Lithiumzellen (wie installiert ) und eine Branderkennung in der Abteilung, um eine Reaktion zu ermöglichen, bevor das sekundäre Feuer außer Kontrolle gerät.

Aber wie das erste verlinkte Papier feststellt, ist es sicherlich möglich, dies mit einer schnellen automatisierten Brandbekämpfung zu verbessern. Flugzeugsicherheitsdesign ist eine Reihe von Kompromissen und ein sich entwickelndes Gebiet. Es ist möglich, dass in einigen Jahren, da Umfang und Bedeutung der Avionik zwangsläufig zunehmen, mehr Gewicht auf deren Brandschutz gelegt wird.

Militärische Kämpfer verwenden Halon . Bemerkenswert sind auch Entwicklungssysteme, um die Kraftstoffdämpfe in CO2 zu zerlegen.
@ user71659: Dieser Link enthält viele tolle Informationen! F16 verwendet Halon, aber modernere Flugzeuge wie F35 und einige zivile Jets verwenden Lufttrennmodule, um Zapfluft in stickstoffreiche und sauerstoffreiche Ströme aufzuteilen. (Das Unterdrücken von Bränden in Treibstofftanks erfordert keinen null Sauerstoff, nur so wenig, dass Treibstoffdampf nicht verbrennt oder explodiert.) Ein Tank mit Halon ersetzte einen Tank mit LN2, der vor jedem Flug nachgefüllt werden musste. Aber ASM ersetzte beides, indem es es on-the-fly generierte.
Beachten Sie auch, dass es eine Gefahr darstellt, den zugänglichen Bereichen der Besatzung den Sauerstoff zu entziehen. Früher oder später wird es einen Fehler geben und jemand wird in ein solches Abteil eindringen, bevor die normale Atmosphäre wiederhergestellt ist. Noch schlimmer, wenn die sauerstoffarme Atmosphäre beginnt, in die Luft der Passagierkabine einzudringen und sie zu ersetzen ...
AIUI der Kabinenboden von Verkehrsflugzeugen ist KEIN Druckschott. Es müssen also Belüftungsöffnungen zwischen Frachtraum und Passagierkabine vorhanden sein, um den Boden im Falle einer plötzlichen Dekompression zu schützen.
@PeterGreen Ja, diese Lüftungsschlitze befinden sich in den Seitenwänden hinter den Seitenwandverkleidungen. Zumindest bei Boeing-Flugzeugen reicht der Boden nicht bis zur Außenhaut des Flugzeugs, er endet an der Innenkante des Schotts und lässt eine Lücke von etwa 3 Zoll. Einige, aber nicht alle Seitenwandauskleidungen selbst können ein sichtbares Gitter von Löchern in der Nähe des Bodens haben, was den Luftweg durch diesen Spalt verbessert.
Hat jemand darüber nachgedacht, Flugzeughohlräume mit Helium zu füllen, um das Brandrisiko zu verringern?
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