老齡直升機的定義與維護

曹慶壯

摘要：隨著中國經(jīng)濟的快速發(fā)展，我國直升機的數(shù)量逐漸增多。然而，隨著時間的推移，許多直升機逐漸進入老齡化，新老并存成為中國航空界的一大現(xiàn)狀，提高新機保障能力的同時，著力挖掘老齡直升機潛能是促使直升機整體達到高效益的必要之舉。本文主要針對老齡直升機的定義以及老齡直升機的維護進行研究探討，區(qū)分直升機是否進入老齡化，進而維護老齡直升機，提高老齡直升機的完好率和出勤率。

關鍵詞：直升機;老齡化;維護

0 ?引言

直升機作為20世紀航空飛行器極具特色的創(chuàng)造，它拓展了飛行器的應用范圍，彌補了固定翼飛機的不足。它可以實現(xiàn)固定翼飛機做不到的垂直起降、空中懸停以及倒飛，是活躍在建筑物上空、山頂高原上方等情況復雜危險條件下的主要飛行器，目前可以看作是第五空間的王者。直升機是典型的軍民兩用產(chǎn)品，可以廣泛的應用在運輸、巡邏、旅游、救護等多個領域。注：通常，人們把陸地稱為第一空間，海洋稱為第二空間，空中稱為第三空間，宇宙稱為第四空間。近年，西方航空界把300米以下的空間稱為“第五空間”，第五空間地形復雜，地貌影響較大，而且地物阻隔，雷達發(fā)現(xiàn)角的可控度非常有限。

1 ?老齡直升機的定義

在多數(shù)有關“老齡飛機”的文獻中，一般將運行時間14年作為劃分航空器是否進入“老齡”的節(jié)點。但這種劃分方式過于武斷，并不適合直升機的運行狀況。 “老齡飛機”在FAA（還有EASA和CAAC）正式頒布的法規(guī)和咨詢通告中并沒有明確定義，而僅是FAA經(jīng)過事故調查、經(jīng)驗積累和多年研究提出的一種說法。而民航界通常劃分“老齡飛機”的14年時限，極有可能是源于FAR121部AA分部持續(xù)適航和安全改進的121.1105條款中的規(guī)定“服役年限達到或超過14年的飛機應當對結構修理、改裝記錄進行檢查和評估”。此外中國民航局飛標司潘超提出：“老齡飛機”并不是使用時間達到一定年齡的飛機，而是指設計規(guī)范存在一定缺陷的飛機?！痹撚^點從不同側面豐富了“老齡化”的概念。目前，世界上主要有兩種界定方法：一種是根據(jù)飛機交付后的日歷計算;另一種是指飛機的使用時限達到設計服役目標（DSO）的75%甚至更高的目標以后。除此之外也有使用某些限制值參數(shù)來界定的，比如采用飛行小時、飛行次數(shù)和出廠時間中的一個或多個的組合。其實“老齡化”對航空器來說是一個漸變的過程，而無明確的時間或物理界限。隨著直升機使用時間、起落次數(shù)以及飛行小時數(shù)的增加，機體結構、系統(tǒng)長期受內外交變載荷與環(huán)境應力等多種因素影響，直升機部件會產(chǎn)生不同形式的損傷和老化，使得直升機的故障率上升，可靠性下降，逐漸進入“老齡化”。

經(jīng)過研究，本文定義“老齡直升機”是指直升機達到飛行年限以后或者到達預計壽命，并且雖然經(jīng)過更換部件但直升機整體的可靠性下降，操縱性能變差，維護所需的費用增加，設計缺陷愈加明顯，即視為直升機進入“老齡化”過程。不能單一的憑借飛行年限判定，而應更加側重直升機整體性能的變化作為界定的標準。

2 ?老齡直升機的維護

2.1 老齡直升機面臨的主要問題

2.1.1 腐蝕 ?直升機機身結構、發(fā)動機部附件、蒙皮等大部分構件和設備都是金屬材料制成的，長期的飛行、入庫停放將會受環(huán)境的影響，在高溫、高濕、鹽霧或酸、堿等的惡劣條件下，會遭受腐蝕。主、尾槳葉翼尖罩蒙皮內可能會存在嚴重的晶間腐蝕;輪轂裸露部位的大面積腐蝕，蒙皮表面涂層裂紋引起的金屬電化學腐蝕;橡膠密封圈、燃滑油軟管等非金屬件的腐蝕造成系統(tǒng)密封性能變差，油液滲漏、密封不嚴以及導線發(fā)生粘連，影響線路絕緣性能等的情況。

2.1.2 老化 ?老化主要針對飛機上的非金屬材料。直升機上除大量使用金屬材料外，還使用許多非金屬材料，如塑料、復合橡膠、玻璃、特殊涂層等，另外還有一些高分子材料。這些非金屬材料在長時間日曬和高溫潮濕的條件下，或者在檢修、正常飛行前維護時有機油劑添加、清洗時會產(chǎn)生老化、變質，影響部件的正常功能，甚至危害飛行安全。在添加燃滑油時操作不慎或者燃滑油管路破損引起的油液泄露會污染涂層、橡膠等有機部件，質量下降。各種導管、軟管線路絕緣部分，各密封膠圈、防火布套等經(jīng)過長時間使用，都會發(fā)生老化現(xiàn)象。

2.1.3 磨損 ?磨損是老齡直升機不可避免出現(xiàn)的情況，嚴重的磨損會導致直升機的故障。各種活動部件、帶有自由度運動的零件長時間的運轉都會出現(xiàn)磨損，這種情況不可避免。況且直升機整體以機械單元構建而成，并非一體，各單元體雖緊密鏈接，但是也存在間隙，飛行過程中連接件難免擠壓碰撞造成磨損。

2.1.4 疲勞 ?疲勞主要指直升機機身構架和零部件的疲勞，這種疲勞既出現(xiàn)在金屬部件上又出現(xiàn)在非金屬部件上，在老齡直升機上普遍存在，并且這種隱患不易發(fā)現(xiàn)，不易排查，有時必須借助專業(yè)的手段檢測。比如機身框架上的桁梁裂紋，尾槳涂層下的槳葉裂隙，燃燒筒壁熱疲勞，這些疲勞均不易發(fā)現(xiàn)，但危害很大。直升機上常見的疲勞有腐蝕疲勞、拉伸疲勞、老化疲勞、應力應變疲勞、熱疲勞等。

2.1.5 變形 ?這里的變形是指直升機零部件在使用壽命達限的基礎上，在載荷或其他因素的影響下發(fā)生變形（塑性變形、脆性斷裂）。這里不同于正常狀態(tài)下零部件受大載荷變形，此時的零部件整體剛性下降，所能承受的載荷、強度都下降了。常見的變形有老化變形、過載折斷;傳動機構的齒輪老化變形會出現(xiàn)齒面起脊、齒緣飛邊、輪齒起皺、塑性變形等情況;尾軸的花鍵軸出現(xiàn)疲勞斷裂或者塑性變形折斷;有的部位還會出現(xiàn)斷裂裂紋，比如旋翼、尾槳。

2.2 老齡直升機維護技術的建議

2.2.1 要根據(jù)老齡直升機結構特點進行防腐控制 ?飛行作業(yè)后及時清洗防護，利用專業(yè)的清洗劑清洗，注意縫隙死角，降低腐蝕的可能性，改善局部環(huán)境;存放時要保證存放地點的通風、干燥，也要預防塵土;直升機部件涂層破壞以后要及時處理，避免腐蝕加重，或者直接更換;最后從制造材料上入手，使用耐腐蝕材料，提高老齡直升機機體結構的抗腐蝕能力。

2.2.2 對老齡直升機各關鍵系統(tǒng)進行重新評估，重點在于增加檢查項目和檢查深度 ?直升機飛行的實現(xiàn)是各個系統(tǒng)協(xié)調運行達到的，直升機進入“老齡化”后各系統(tǒng)的可靠性均達到臨界狀態(tài)，此時必須加強對各系統(tǒng)的檢測、評估，防止出現(xiàn)系統(tǒng)故障;傳統(tǒng)的狀態(tài)監(jiān)測存在一定的弊端，不夠全面，直升機進入“老齡化”后，監(jiān)測的參數(shù)要更多、更全面，不能局限在整體的飛行參數(shù)，還要測算材料本身的強度、疲勞情況等。

2.2.3 根據(jù)老齡直升機非金屬件的老齡化特點，合理制訂老齡直升機的維護檢查措施及更換件周期，保證老齡直升機使用安全。直升機上的復合材料使用廣泛，不可避免的存在擦傷、破損等狀況，應合理制訂復合材料的檢查、修復措施，提高老齡直升機復合材料使用的耐久性。

2.3 老齡直升機狀態(tài)評估系統(tǒng)設想

隨著先進科學技術進步，通用航空的發(fā)展，以及國家對空域逐漸開放，直升機的數(shù)目會越來越多。但直升機的成本費用還是相當昂貴的，飛行壽命有限，性價比不是太高，還屬于較為高檔的交通運輸工具。特別是壽命后期，安全性系數(shù)不高，維護費用增加，整體效益不好，有的人出于安全性考慮，會過早停飛直升機，經(jīng)濟效益有損失;相反，有人可能更加注重經(jīng)濟效益，安全性能不夠重視，直升機存在較大風險。針對這種情況，應該建立一個“老齡直升機狀態(tài)評估系統(tǒng)”，對進入老齡化的直升機進行科學、準確、中肯的評估，既能保證飛機的安全性能又能提高的飛機的經(jīng)濟效益。

“老齡直升機狀態(tài)評估系統(tǒng)”主要評估直升機的可靠性、維修性、經(jīng)濟性，根據(jù)側重不同，評估參數(shù)以及參數(shù)的標準也不同。軍用的直升機更加注重戰(zhàn)備完好率，完成任務的高效性，直升機自身操作性，因此，評價狀態(tài)標準主要包含平均故障間隔時間（MTBF）、平均故障間隔飛行小時（MFHBF）、平均維修間隔時間（MTBM）完成任務的成功概率（MCSP）、平均任務中斷間隔飛行小時（MFHBA）等;民用的通航直升機更加注重經(jīng)濟效益，老舊直升機維修保障用的人力、物力、財力要盡可能的少，它的評估指標偏重于平均維修間隔時間（MTBM）、每飛行小時維修工時、部件拆卸率、更換次數(shù)以及翻修間隔期限（TBO），經(jīng)濟指向性明顯。

3 ?結束語

本文首先對“老齡直升機”進行了定義，判斷直升機是否進入“老齡化”對飛行安全尤為重要，關系到飛行人員的人身安全以及飛行任務的順利完成，影響直升機的完好率、出勤率。對于進入老齡化的直升機，我們必須做好維護工作，不斷積累維護經(jīng)驗，豐富維護技術，扎實做好維修、保養(yǎng)工作，提高老齡直升機的使用性能，實現(xiàn)更高效益。最后提出了“老齡化直升機狀態(tài)評估系統(tǒng)”的設想，針對軍民兩用直升機的不同需求，設立不同的評價指標和評價標準，但是具體的評估方案還在研究論證中，還需要科學的實驗。

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