某型直升機加裝搜索燈系統(tǒng)的設(shè)計方案研究

摘" 要：該文提出一種在某型直升機上加裝搜索燈系統(tǒng)的設(shè)計方案，介紹某型直升機搜索燈系統(tǒng)的基本組成和工作原理，考慮人機工效和安全性，合理地選取設(shè)備安裝位置以及電纜敷設(shè)線路，使直升機與加裝設(shè)備達到最佳的匹配性及最優(yōu)的人機功效，同時設(shè)計出合理的安裝支架，使其具有較好的便捷性、可維護性。

關(guān)鍵詞：直升機；搜索燈；適航；符合性；工作原理

中圖分類號：V242.6" " " 文獻標志碼：A" " " " " 文章編號：2095-2945（2025）09-0116-04

Abstract： A design scheme for installing a search light system on a certain helicopter is proposed. This paper introduces the basic composition and working principle of a certain helicopter search light system. Taking into account ergonomics and safety， the equipment installation location and cable laying lines are reasonably selected to achieve the best matching between the helicopter and the installed equipment and the optimal man-machine efficiency. At the same time， reasonable installation brackets are designed to make it more convenient and maintainable.

Keywords： helicopter; search light; airworthiness; compliance; working principle

直升機憑借其卓越的機動性、具備垂直起降和低速飛行性能，在眾多領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。直升機要實現(xiàn)各個領(lǐng)域的通航功能，則需要根據(jù)不同的要求加裝不同的任務(wù)設(shè)備。其中在直升機上加裝搜索燈設(shè)備，能夠?qū)崿F(xiàn)搜索救生、警用執(zhí)法、反恐維穩(wěn)和緊急著陸選點等任務(wù)，提高其通航作業(yè)能力。

搜索燈是一種具備大功率光源和特定配光部件的照明裝置，能夠滿足遠距離搜索時的照明需要，我國直升機搜索燈產(chǎn)品長期依賴進口。為拓展民機市場、滿足客戶對某型民用直升機航空應(yīng)急救援等任務(wù)需要，同時考慮到進口搜索燈設(shè)備技術(shù)協(xié)調(diào)難度大、售后保障能力弱等因素，對某型機加裝國產(chǎn)搜索燈設(shè)備進行技術(shù)研究，并進行適航驗證工作，以確保直升機加裝設(shè)備后的適航性。

1" 系統(tǒng)組成和功能

1.1" 系統(tǒng)組成

如圖1所示，航空搜索燈主要組成：控制盒1個、接線盒1個，燈體1臺，萬向節(jié)組件1臺，其他附件有電源連接器、控制電纜、艙內(nèi)電纜和艙外電纜等。

1.2" 系統(tǒng)功能

控制盒上有3個控制開關(guān)：啟動開關(guān)（關(guān)/開/觸發(fā)）、調(diào)焦開關(guān)、轉(zhuǎn)向開關(guān)。啟動開關(guān)控制系統(tǒng)通斷電以及觸發(fā)燈泡點亮；調(diào)焦開關(guān)控制調(diào)焦電機轉(zhuǎn)動實現(xiàn)燈具光束在2°～7°間雙向變化；轉(zhuǎn)向開關(guān)通過搖桿的上下左右移動，控制裝在萬向節(jié)上的2個電機帶動燈體進行轉(zhuǎn)動。

接線盒內(nèi)部配有繼電器、斷路開關(guān)、升壓和部分啟動電路，其主要功能是電路連接與信號轉(zhuǎn)換，通過電纜將外部電源、控制盒、燈體組件連接成一套完整的燈具系統(tǒng)。

燈體組件為圓柱形殼體，內(nèi)部裝有短弧氙燈、反射器、散熱風(fēng)扇和調(diào)焦電機等組件。燈具光學(xué)系統(tǒng)由短弧氙燈和拋物線形狀的反射器組成，通過光學(xué)系統(tǒng)燈具實現(xiàn)光斑大小調(diào)節(jié)聚焦和大范圍照明。燈體組件通過萬向節(jié)與飛行器連接，實現(xiàn)燈具的水平角和俯仰角調(diào)節(jié)。

2" 加裝方案設(shè)計

2.1" 總體布局

設(shè)備在機上總體布置如圖2所示，其中控制盒安裝在駕駛艙的副駕駛右側(cè)地板上，接線盒安裝在設(shè)備艙壁板，萬向節(jié)和搜索燈安裝在尾段下方。

2.2" 安裝設(shè)計

2.2.1" 設(shè)計原則

為降低對原機平臺的影響，在機上加裝設(shè)計時應(yīng)充分考慮系統(tǒng)與直升機之間匹配問題，包括重量重心、維護性、操縱性和人機工效等方面，同時還需遵循改動量最小的原則，盡量減小對原機平臺的性能影響。

2.2.2" 控制盒安裝

如圖3所示，控制盒通過自帶卡扣鎖緊在支架組件上，支架組件通過螺釘固定在副駕駛座椅右側(cè)地板上。執(zhí)行任務(wù)時，飛行員可將控制盒從支架上抽出進行手持操作，方便可達。

2.2.3" 接線盒安裝

如圖4所示，為了方便布線和降低對直升機設(shè)備艙空間的影響，接線盒通過支架固定在設(shè)備艙壁板上。

2.2.4" 燈體及萬向節(jié)安裝

如圖5所示，搜索燈燈體及萬向節(jié)通過連接接頭固定于機身尾段蒙皮下方，接頭上側(cè)通過螺栓連接在機身隔框、加強件上，接頭下側(cè)通過螺釘固定萬向節(jié)。

經(jīng)過分析，原機身框梁的強度無法滿足搜索燈安裝要求，因此需進行加強處理：新增2個加強角材、1個連接接頭、1個加強隔框進行加強設(shè)計，如圖6所示。

2.3" 電氣設(shè)計

2.3.1" 供電設(shè)計

在左斷路器板處增加DDB-A30斷路器為搜索燈設(shè)備提供25 A直流電，借用附近框處已有工藝孔安裝接地螺釘，進行電源回路接地。搜索燈接線盒、萬向節(jié)直接通過安裝螺釘與機體進行搭接，依據(jù)型號技術(shù)文件進行搭接處理。

2.3.2" 布線設(shè)計

在副駕駛座椅右側(cè)地板上開一個直徑22 mm的過線孔，控制盒電纜，向下進入機上主電纜通道，與左設(shè)備艙接線盒電纜連接；電源線纜從接線盒處沿機上主電纜通道向前敷設(shè)至左斷路器板上；燈體電纜從機身后段下部向前敷設(shè)至接線盒處。適當增加安裝電纜支架、固定座，并在易磨處電纜外包裹編織套，對電纜固定防護。

考慮到搜索燈發(fā)出的輻射熱量較高，易將成品電纜烤變形，因此搜索燈艙外線纜敷設(shè)通道應(yīng)避開搜索燈熱輻射較高區(qū)域，確定在機身后段右蒙皮處開直徑41 mm的過線孔，便于穿過成品插頭與電纜。

3" 符合性分析

3.1" 重量重心分析

燈體、萬向節(jié)及接線盒重量合計為13.15 kg，滿足最大起飛重量2 200 kg的限制要求。對直升機的各種狀態(tài)進行分析，根據(jù)機上人員數(shù)量與分布、油量等多種典型重量重心狀態(tài)， 進行分析并計算，結(jié)果表明滿足限制要求，重心包線范圍如圖7所示。

3.2" 強度分析

依據(jù)CCAR-27-R2《正常類旋翼航空器適航規(guī)定》條款27.561總則（b）、條款27.337、條款27.303要求，計算改裝后的飛行極限載荷系數(shù)。經(jīng)計算分析，設(shè)備安裝結(jié)構(gòu)的強度滿足要求。

3.3" 飛行性能與品質(zhì)分析

加裝搜索燈設(shè)備后，搜索燈給機身氣動外形帶來變化，全機阻力面積有所增加，可能會使最大平飛速度降低，后續(xù)通過飛行試驗進一步驗證，并在飛行手冊補充中增加相關(guān)說明。另外，重量重心在包線內(nèi)，旋翼與發(fā)動機未更改，因此對直升機的懸停性能、下滑性能、爬升率的影響可忽略。

由于加裝設(shè)備后全機氣動外形有一定變化，可能對全機穩(wěn)定性和操縱性有一定影響，通過飛行試驗對飛行員的注意力分配、工作負荷、直升機的穩(wěn)定性和操縱性進行評估。

3.4 電氣負載情況分析

原型機電源系統(tǒng)發(fā)電機額定電流為150 A，最大連續(xù)負載電流84.59 A。搜索燈設(shè)備正常工作電流不超過42 A，因此改裝后最大連續(xù)負載電流I=84.59+42=126.59 A，小于發(fā)電機的額定值，容量裕度為：（150-84.59-42）/150×100%≈15.6%。

搜索燈設(shè)備為非應(yīng)急負載，供電可卸載，不影響應(yīng)急供電狀態(tài)。

因此，整機電源系統(tǒng)容量滿足搜索燈設(shè)備用電要求。

3.5" 電磁兼容性分析

搜索燈設(shè)備通過相應(yīng)電磁兼容性試驗，并且在其他型號直升機加裝后未發(fā)現(xiàn)電磁兼容問題，電磁干擾風(fēng)險性較小。在產(chǎn)品加裝完成后，需在機上進行電磁兼容性檢查，以驗證加裝設(shè)備與機上設(shè)備是否兼容。

對于因加裝機載設(shè)備造成的電磁兼容性問題，可通過電纜束屏蔽加固或通過隔離措施提升加裝機載設(shè)備和分系統(tǒng)電磁兼容能力，確保滿足整機電磁兼容性的使用要求。

3.6" 離地間隙分析

在水平靜止狀態(tài)下，最低點（搜索燈向下轉(zhuǎn)動90°）離地高度為529 mm，滿足適航咨詢通告AC27 MG5對離地間隙5英寸（127 mm）的要求。

3.7" 安全性設(shè)計分析

本方案中對安全性設(shè)計做了充分考慮，其安全性設(shè)計主要包含以下幾方面：①安裝支架均設(shè)計為無銳邊、無毛刺、無尖角等；②電源與設(shè)備之間增加一個斷路器，進行電路保護；③完成重量重心分析、強度分析、用電負載分析、電磁兼容性分析、離地間隙分析，保證安全可靠。

3.8" 可靠性設(shè)計分析

根據(jù)本次加裝搜索燈設(shè)備特點，其可靠性設(shè)計主要包含以下方面：①選用的搜索燈設(shè)備技術(shù)成熟，已在直-9系列型直升機上完成鑒定，可靠性指標滿足使用要求；②設(shè)備安裝穩(wěn)定可靠，通過分析，零件設(shè)計滿足強度要求；③通過計算，加裝設(shè)備后機上電源容量仍剩余約15.6%。

4" 結(jié)束語

本文闡述了某型直升機加裝搜索燈設(shè)備的設(shè)計方案，設(shè)計充分考慮了改裝對直升機的影響，進行了全面系統(tǒng)的符合性分析，避免出現(xiàn)不合理、不安全的設(shè)計。整個系統(tǒng)操作便捷、維護性好，能夠滿足搜索救援的通航作業(yè)需求，提升了直升機的應(yīng)用能力。

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