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※一部、英文及び仏文を自動翻訳した日本語訳を使用しています。
序章
宇宙船の火災安全は、主に耐火材料の使用によって達成される防火に重点を置いています。宇宙船の材料の選択は、従来の可燃性受け入れテストに基づいており、規定の数量制限と、これらの受け入れテストに合格しないか疑わしいアイテムの構成管理が行われています。 ISO 14624-1 および ISO 14624-2 は、宇宙船の居住環境での使用を目的とした高分子材料の可燃性を評価するために使用される主な方法です。これらの方法は、静的環境で開始され、サンプルの下部で明確に定義された点火炎を使用する上向きの火炎伝播テストです。
ISO 14624-1 および ISO 14624-2 の合格/不合格のテスト ロジックでは、減重力または微小重力テストの結果との定量的な比較ができません。したがって、これらの方法の使用は、宇宙船の消火要件の詳細な理論的分析と現実的な見積もりには制限されています。実際の宇宙船環境への実験室試験データの適用可能性をよりよく理解するために、この技術仕様が提案されました。この技術仕様は、材料を合格/不合格として認定する代わりに、材料の実際の可燃性上限を測定します。 [1] NASA が設立した、宇宙船の探査に関する推奨事項を提供するワーキング グループは、実験室のデータを実際の環境と関連付けることの重要性を認識し、可燃性しきい値試験方法の開発を推奨しました[2] 。ワーキンググループは、「可燃性閾値情報により、酸素濃度と全圧の変化から可燃性リスクが増加した材料を特定し、潜在的な影響を最小限に抑え、新しい宇宙船と船外着陸船と生息地のための健全な要件の開発を可能にする」と述べた.さらに、この方法を使用した最近の研究では、従来の通常の重力材料の燃焼性試験は、換気された微小または低重力条件での燃焼性と相関しないことが示されています。 [3][4]現在、宇宙船の材料の選択は、地上可燃性試験結果を宇宙船環境に拡張するという仮定に基づいており、この仮定はさらなる試験によって検証する必要があります。合格/不合格データとは対照的に、通常の重力で取得された材料の可燃性しきい値データは、微小重力または低重力実験で得られたデータと比較できます[5] 。実際の宇宙船環境を作ることができます。さらに、この技術仕様は、可燃性の観点から単に「許容できる」と考えられるものとは対照的に、より優れたまたは最良の宇宙システム材料を選択するオプションを提供し、宇宙船の消火ニーズの現実的な評価を提供します。軽量化。この手法によって得られる知識により、具体的にテストされていない条件への可燃性挙動の外挿が可能になり、大幅なコストと時間の節約につながる可能性があります。 [6]この技術仕様は、材料が全圧、温度、対流、および重力レベルの条件下で標準的な発火源にさらされた場合の酸素濃度の可燃性消火限界を評価する方法を示しています。ただし、この方法は、他の試験条件を一定に保ちながら、全圧[7]や強制対流速度のしきい値など、他の可燃性消火限界を決定するためにも使用できます。
この技術仕様の意図は、実験室でのテスト データを実際の宇宙システム アプリケーションと関連付けることの重要性を強調することです。提示された方法は、材料の可燃性試験データの適用性をよりよく理解することにつながると考えられる可能性の 1 つにすぎません。提案された方法を改善するための国際的なフィードバック、および宇宙システムのアプリケーションとテストデータを相関させるための提案が求められています。
Introduction
Spacecraft fire safety emphasizes fire prevention, which is achieved primarily through the use of fire-resistant materials. Materials selection for spacecraft is based on conventional flammability acceptance tests, along with prescribed quantity limitations and configuration control for items that do not pass these acceptance tests or are questionable. ISO 14624-1 and ISO 14624-2 are the main methods used to evaluate flammability of polymeric materials intended for use in the habitable environments of spacecraft. These methods are upward flame-propagation tests initiated in static environments and using a well-defined igniter flame at the bottom of the sample.
The pass/fail test logic of ISO 14624-1 and ISO 14624-2 does not allow for a quantitative comparison with reduced-gravity or microgravity test results; therefore use of these methods is limited for in-depth theoretical analyses and realistic estimates of spacecraft fire extinguishment requirements. To better understand the applicability of laboratory test data to actual spacecraft environments, this Technical Specification has been proposed which, as an alternative to qualifying materials as pass/fail, measures the actual upward flammability limit for the material. [1] A working group established by NASA to provide recommendations for exploration spacecraft realized the importance of correlating laboratory data with real-life environments, and recommended the development of a flammability threshold test method [2] . The working group indicated that “the flammability threshold information will allow identification of materials with increased flammability risk from oxygen concentration and total pressure changes, minimize potential impacts, and allow for development of sound requirements for new spacecraft and extravehicular landers and habitats”. Furthermore, recent research using this method has shown that conventional normal-gravity materials flammability tests do not correlate with the flammability in ventilated, micro- or reduced-gravity conditions. [3][4] Currently, the materials selection for spacecraft is based on the assumed extension of ground flammability test results to spacecraft environments, an assumption which needs to be validated by further testing. In contrast to pass/fail data, materials flammability threshold data acquired in normal gravity can be compared with data obtained in microgravity or reduced-gravity experiments [5] and, consequently, a more accurate assessment of the margin of safety of the material in the real spacecraft environment can be made. In addition, this Technical Specification gives the option of selecting better or best space system materials, as opposed to what would be considered just “acceptable” from a flammability point of view, and realistic assessment of spacecraft fire extinguishment needs, which could result in significant weight savings. The knowledge afforded by this technique allows extrapolations of flammability behaviour to conditions not specifically tested and this could potentially result in significant cost and time savings. [6] This Technical Specification presents a method for evaluating oxygen-concentration flammability extinguishment limits when a material is exposed to a standard ignition source under total pressure, temperature, convective flow, and gravity-level conditions. However, the method can also be used to determine other flammability extinguishment limits, such as the total pressure [7] or forced convective velocity thresholds, while maintaining other test conditions constant.
The intent of this Technical Specification is to highlight the importance of correlating laboratory test data with real-life space system applications. The method presented is just one of the possibilities believed to lead to a better understanding of the applicability of materials flammability test data. International feedback on improving the proposed method, as well as suggestions for correlating test data with space system applications, are being sought.