沙塵對(duì)直升機(jī)的危害及預(yù)防

時(shí)磊+岳劍飛

摘 要：文章在總結(jié)沙塵特性的基礎(chǔ)上，指出沙塵對(duì)直升機(jī)的危害，并提出防塵措施。

關(guān)鍵詞：沙塵 直升機(jī) 危害 預(yù)防

中圖分類(lèi)號(hào)：V32 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2014）05（a）-0122-02

眾所周知，直升機(jī)的特點(diǎn)是機(jī)動(dòng)性好，極少依賴(lài)質(zhì)量好的起降場(chǎng)地和水泥跑道，大多數(shù)情況下所使用的起降場(chǎng)地是簡(jiǎn)易場(chǎng)地，甚至臨時(shí)性的土質(zhì)、沙質(zhì)或草地，再加上直升機(jī)在低空飛行或懸停，受氣流作用，地面會(huì)攪起大量沙塵，大大增加了空氣中沙塵含量，給直升機(jī)工作帶來(lái)較大危害。

1 沙塵的特性

沙塵泛指強(qiáng)風(fēng)將地面上土壤顆粒大量卷入空中造成的視程障礙想象，包括沙塵暴、揚(yáng)沙和浮塵。

沙塵暴是指強(qiáng)風(fēng)把本地或附近的沙塵吹起，使水平能見(jiàn)度小于1 km，一般伴隨冷風(fēng)雷暴天氣；揚(yáng)沙也是由大風(fēng)將沙塵吹起，使水平能見(jiàn)度降低1到10 km；浮塵指塵土細(xì)粉沙均勻懸浮于空氣使能見(jiàn)度降至10 km以下，多為遠(yuǎn)處塵沙經(jīng)上層氣流輸送、沉降，可由沙塵暴、揚(yáng)沙發(fā)生后尚未下沉的細(xì)粒懸浮空中而形成。除了氣候的影響以外，直升機(jī)貼近地面飛行時(shí)也會(huì)引起沙塵。在一般情況下，直升機(jī)附近空氣中的灰塵濃度，取決于土壤的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，礦物質(zhì)的分散成份、當(dāng)?shù)貧夂驐l件，以及取決于旋翼旋轉(zhuǎn)時(shí)所揚(yáng)起的空氣流動(dòng)強(qiáng)烈程度。如果在降落場(chǎng)上，直升機(jī)之間距離小于50 m，則由空氣流的移動(dòng)，一架直升機(jī)揚(yáng)起的灰塵就對(duì)另一架直升機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)工作有重大影響。

2 沙塵的危害

2.1 沙塵對(duì)飛行人員的影響

沙塵往往伴隨大風(fēng)，風(fēng)速很大且來(lái)得非常迅速，使飛行人員很難做出防備，風(fēng)沙來(lái)后能見(jiàn)度迅速變壞，飛行員無(wú)法辨別地標(biāo)，容易迷失方向，著陸時(shí)，看不清地面跑道，造成著陸困難。我國(guó)西北黃土高原的浮塵，可以飄到華北，東北，甚至江淮地區(qū)上空，使那里的空氣能見(jiàn)度變壞。浮塵出現(xiàn)時(shí)遠(yuǎn)處景物呈黃褐色，太陽(yáng)呈白色或淡黃色，夜間如果月亮發(fā)紅或呈現(xiàn)淡黃色，星光暗淡，也可以表示空中有浮塵，由于能見(jiàn)度不好，夜航時(shí)對(duì)飛行員影響很大。

2.2 沙塵對(duì)直升機(jī)的影響

細(xì)沙粒和塵土這些微粒因風(fēng)吹打在飛機(jī)結(jié)構(gòu)表面會(huì)擦傷金屬表面并產(chǎn)生小的凹坑，這種凹坑容易沉積腐蝕介質(zhì)，促使腐蝕疲勞裂紋形成和加速裂紋擴(kuò)展，減少飛機(jī)結(jié)構(gòu)的使用壽命。沙塵之間以及沙塵對(duì)直升機(jī)之間摩擦易產(chǎn)生靜電，可干擾無(wú)線電通訊和無(wú)線電羅盤(pán)，使儀表失準(zhǔn)。風(fēng)沙造成的損壞與沙粒在大氣中的重量成正比，據(jù)測(cè)定直徑15微米的沙粒對(duì)裝備的破壞作用最大，經(jīng)刮塵處理后，涂料會(huì)失去光澤并產(chǎn)生鬼裂，使零件金屬表面被擦傷，從而易受濕氣、雨水和海霧等的侵蝕；沙塵能引起酸堿和氧化等化學(xué)作用，同時(shí)由于沙塵集結(jié)于產(chǎn)品表面和內(nèi)部形成水分凝結(jié)中心，致使受潮和促使霉菌生長(zhǎng)繁殖，沙塵能直接影響導(dǎo)電性，吸濕性，并能增大接觸電阻，起遮光作用和引起自然等。

2.3 沙塵對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能的影響

直升機(jī)在近地飛行、懸停、起飛和降落時(shí)，被旋翼擾動(dòng)的氣流就會(huì)將沙塵等雜物吹起而吸入直升機(jī)進(jìn)氣道中。直升機(jī)一般在野外場(chǎng)地起降，低空懸停和貼地飛行等。使用條件十分惡劣，正因?yàn)樗?jīng)常長(zhǎng)時(shí)間的在貼近地面的條件下工作，所以由氣流揚(yáng)起的塵土砂石、雜草以及冰雪等雜物很容易被吸入發(fā)動(dòng)機(jī)，造成發(fā)動(dòng)機(jī)功率減小，耗油率增加。部件磨損，最終導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)提前更換，使壽命大大縮短。

隨著直升機(jī)飛行時(shí)間的增長(zhǎng)，雜質(zhì)越積越多。大量的塵沙進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)，所造成的主要后果是如下。

（1）含有大量雜質(zhì)的空氣進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)，在一定程度上減少了有效空氣量，影響了發(fā)動(dòng)機(jī)的性能。

（2）發(fā)動(dòng)機(jī)磨損最嚴(yán)重的部件是壓氣機(jī)。壓氣機(jī)工作時(shí)，循環(huán)變化的力作用在壓氣機(jī)葉片上并引起葉片的強(qiáng)迫振動(dòng)。因?yàn)闅饬鳟a(chǎn)生周期性中斷和氣流沿壓氣機(jī)通道部分流動(dòng)的均勻性被破壞，所以葉片最大振動(dòng)強(qiáng)度相當(dāng)于發(fā)動(dòng)機(jī)的非計(jì)算工作狀態(tài)。葉片振動(dòng)使其材料產(chǎn)生很大疲勞應(yīng)力。

（3）燃燒室的耐熱磁漆涂層也會(huì)磨損。在許多灰塵條件下工作，除了葉片磨損外，壓縮器中的封嚴(yán)涂層和耐熱磁漆涂層也會(huì)發(fā)生磨損，這將導(dǎo)致壓縮器中空氣增壓比減小和壓縮器效率降低。使發(fā)動(dòng)機(jī)不能發(fā)出設(shè)計(jì)功率。

（4）在渦輪中主要是導(dǎo)向器葉片排氣邊緣磨損，導(dǎo)致渦輪中的空氣流通面積增大，發(fā)動(dòng)機(jī)排氣溫度升高和最大功率下降。

（5）粉塵進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)一些密封不嚴(yán)的轉(zhuǎn)動(dòng)部件中或粘附在渦輪葉片，破壞轉(zhuǎn)子平衡，引起發(fā)動(dòng)機(jī)顫動(dòng)，導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)提前翻修，使壽命縮短。

（6）粉塵隨冷卻空氣進(jìn)入到渦輪工作葉片冷卻通道中，堵塞通道，引起工作葉片超溫，甚至燒毀。

（7）大的砂?？赡艽驂膲簹鈾C(jī)葉片，釀成飛行事故。

（8）沙塵進(jìn)入燃油或滑油系統(tǒng)中，將堵塞各種油濾或氣濾，使發(fā)動(dòng)機(jī)性能下降。

3 防塵措施

3.1 改進(jìn)防塵設(shè)備

進(jìn)氣防護(hù)裝置安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣道入口前，其功用是減少或消除進(jìn)入壓氣機(jī)內(nèi)的空氣中的沙塵含量，同時(shí)還防止外來(lái)物被吸入發(fā)動(dòng)機(jī)，從而為發(fā)動(dòng)機(jī)提供一個(gè)良好的工作條件。防沙技術(shù)是為了保持進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)的空氣清潔，減少或防止沙塵被吸入發(fā)動(dòng)機(jī)而造成發(fā)動(dòng)機(jī)燃?xì)馔ǖ乐懈鞑考?yán)重磨損而采用的進(jìn)氣防護(hù)技術(shù)。直升機(jī)燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)已有的某些使用經(jīng)驗(yàn)證明：當(dāng)直升機(jī)在多灰塵的空氣中使用時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)使用壽命大大縮短，而發(fā)動(dòng)機(jī)故障次數(shù)明顯增加。在發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣口處安裝防塵機(jī)械濾網(wǎng)，能可靠的保護(hù)發(fā)動(dòng)機(jī)流通部分免受灰塵的有害影響，但是這將導(dǎo)致最大功率大大降低和油耗率明顯增加。因此，濾網(wǎng)的選擇是至關(guān)重要的。

3.2 加強(qiáng)日常維護(hù)

針對(duì)直升機(jī)的使用特點(diǎn)，發(fā)動(dòng)機(jī)在維護(hù)中需清洗內(nèi)部雜質(zhì)，方法是發(fā)動(dòng)機(jī)冷運(yùn)轉(zhuǎn)的狀態(tài)下，用沖洗設(shè)備將一定壓力的洗滌液從清洗接頭注入其中，達(dá)到清洗效果。翻為了更進(jìn)一步減少沙塵進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)采取如下措施。

（1）發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)和試車(chē)，應(yīng)該在具有堅(jiān)硬地表面或木質(zhì)地板上進(jìn)行，發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)前，應(yīng)當(dāng)注意清楚直升機(jī)下方的砂粒和灰塵。

（2）發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)，應(yīng)當(dāng)迎風(fēng)進(jìn)行；再多灰塵的場(chǎng)地上，當(dāng)沒(méi)有順風(fēng)或側(cè)風(fēng)以及迎風(fēng)小于5米/秒時(shí)，必須避免滑行。

（3）逆風(fēng)起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)、起飛、著陸和地面滑行。盡量縮短近地面懸停時(shí)間，禁止在別的直升機(jī)上風(fēng)滑行或通過(guò)風(fēng)沙區(qū)，特別要避免在含塵量大的細(xì)砂地飛行。

（4）不要在砂塵環(huán)境中進(jìn)行油封、啟封、拆裝分解機(jī)件和清洗油濾等工作。加添燃料時(shí)，加油設(shè)備應(yīng)清潔并做好防護(hù)工作，防止沙塵污染油料。

（5）加強(qiáng)維護(hù)檢查，及時(shí)清除沉積在蒙皮和機(jī)件上的沙塵。

（6）按規(guī)定使用正確的潤(rùn)滑油和潤(rùn)滑脂。加強(qiáng)對(duì)油液和油脂的監(jiān)控和檢查，如有污染應(yīng)立即更換。

（7）停放過(guò)程中充分做好防風(fēng)沙的準(zhǔn)備，切實(shí)嚴(yán)密蓋好各部位的蒙布和堵蓋。

（8）及時(shí)清除進(jìn)氣道內(nèi)的沙塵，使用無(wú)腐蝕性洗滌劑或淡水清洗發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部。

沙塵對(duì)直升機(jī)的危害是巨大的，也是不可避免的，除塵是否成功，直接關(guān)系著直升機(jī)性能的發(fā)揮。使用過(guò)程中必須精心維護(hù)中，將沙塵危害降到最低，才能使直升機(jī)以最好的性能狀態(tài)在藍(lán)天翱翔。endprint