沙塵對直升機的危害及預防

時磊+岳劍飛

摘 要：文章在總結沙塵特性的基礎上，指出沙塵對直升機的危害，并提出防塵措施。

關鍵詞：沙塵 直升機 危害 預防

中圖分類號：V32 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）05（a）-0122-02

眾所周知，直升機的特點是機動性好，極少依賴質量好的起降場地和水泥跑道，大多數情況下所使用的起降場地是簡易場地，甚至臨時性的土質、沙質或草地，再加上直升機在低空飛行或懸停，受氣流作用，地面會攪起大量沙塵，大大增加了空氣中沙塵含量，給直升機工作帶來較大危害。

1 沙塵的特性

沙塵泛指強風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、揚沙和浮塵。

沙塵暴是指強風把本地或附近的沙塵吹起，使水平能見度小于1 km，一般伴隨冷風雷暴天氣；揚沙也是由大風將沙塵吹起，使水平能見度降低1到10 km；浮塵指塵土細粉沙均勻懸浮于空氣使能見度降至10 km以下，多為遠處塵沙經上層氣流輸送、沉降，可由沙塵暴、揚沙發生后尚未下沉的細粒懸浮空中而形成。除了氣候的影響以外，直升機貼近地面飛行時也會引起沙塵。在一般情況下，直升機附近空氣中的灰塵濃度，取決于土壤的結構強度，礦物質的分散成份、當地氣候條件，以及取決于旋翼旋轉時所揚起的空氣流動強烈程度。如果在降落場上，直升機之間距離小于50 m，則由空氣流的移動，一架直升機揚起的灰塵就對另一架直升機發動機工作有重大影響。

2 沙塵的危害

2.1 沙塵對飛行人員的影響

沙塵往往伴隨大風，風速很大且來得非常迅速，使飛行人員很難做出防備，風沙來后能見度迅速變壞，飛行員無法辨別地標，容易迷失方向，著陸時，看不清地面跑道，造成著陸困難。我國西北黃土高原的浮塵，可以飄到華北，東北，甚至江淮地區上空，使那里的空氣能見度變壞。浮塵出現時遠處景物呈黃褐色，太陽呈白色或淡黃色，夜間如果月亮發紅或呈現淡黃色，星光暗淡，也可以表示空中有浮塵，由于能見度不好，夜航時對飛行員影響很大。

2.2 沙塵對直升機的影響

細沙粒和塵土這些微粒因風吹打在飛機結構表面會擦傷金屬表面并產生小的凹坑，這種凹坑容易沉積腐蝕介質，促使腐蝕疲勞裂紋形成和加速裂紋擴展，減少飛機結構的使用壽命。沙塵之間以及沙塵對直升機之間摩擦易產生靜電，可干擾無線電通訊和無線電羅盤，使儀表失準。風沙造成的損壞與沙粒在大氣中的重量成正比，據測定直徑15微米的沙粒對裝備的破壞作用最大，經刮塵處理后，涂料會失去光澤并產生鬼裂，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作用，同時由于沙塵集結于產品表面和內部形成水分凝結中心，致使受潮和促使霉菌生長繁殖，沙塵能直接影響導電性，吸濕性，并能增大接觸電阻，起遮光作用和引起自然等。

2.3 沙塵對發動機性能的影響

直升機在近地飛行、懸停、起飛和降落時，被旋翼擾動的氣流就會將沙塵等雜物吹起而吸入直升機進氣道中。直升機一般在野外場地起降，低空懸停和貼地飛行等。使用條件十分惡劣，正因為它經常長時間的在貼近地面的條件下工作，所以由氣流揚起的塵土砂石、雜草以及冰雪等雜物很容易被吸入發動機，造成發動機功率減小，耗油率增加。部件磨損，最終導致發動機提前更換，使壽命大大縮短。

隨著直升機飛行時間的增長，雜質越積越多。大量的塵沙進入發動機，所造成的主要后果是如下。

（1）含有大量雜質的空氣進入發動機，在一定程度上減少了有效空氣量，影響了發動機的性能。

（2）發動機磨損最嚴重的部件是壓氣機。壓氣機工作時，循環變化的力作用在壓氣機葉片上并引起葉片的強迫振動。因為氣流產生周期性中斷和氣流沿壓氣機通道部分流動的均勻性被破壞，所以葉片最大振動強度相當于發動機的非計算工作狀態。葉片振動使其材料產生很大疲勞應力。

（3）燃燒室的耐熱磁漆涂層也會磨損。在許多灰塵條件下工作，除了葉片磨損外，壓縮器中的封嚴涂層和耐熱磁漆涂層也會發生磨損，這將導致壓縮器中空氣增壓比減小和壓縮器效率降低。使發動機不能發出設計功率。

（4）在渦輪中主要是導向器葉片排氣邊緣磨損，導致渦輪中的空氣流通面積增大，發動機排氣溫度升高和最大功率下降。

（5）粉塵進入發動機一些密封不嚴的轉動部件中或粘附在渦輪葉片，破壞轉子平衡，引起發動機顫動，導致發動機提前翻修，使壽命縮短。

（6）粉塵隨冷卻空氣進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）大的砂粒可能打壞壓氣機葉片，釀成飛行事故。

（8）沙塵進入燃油或滑油系統中，將堵塞各種油濾或氣濾，使發動機性能下降。

3 防塵措施

3.1 改進防塵設備

進氣防護裝置安裝在發動機進氣道入口前，其功用是減少或消除進入壓氣機內的空氣中的沙塵含量，同時還防止外來物被吸入發動機，從而為發動機提供一個良好的工作條件。防沙技術是為了保持進入發動機的空氣清潔，減少或防止沙塵被吸入發動機而造成發動機燃氣通道中各部件嚴重磨損而采用的進氣防護技術。直升機燃氣渦輪發動機已有的某些使用經驗證明：當直升機在多灰塵的空氣中使用時，發動機使用壽命大大縮短，而發動機故障次數明顯增加。在發動機進氣口處安裝防塵機械濾網，能可靠的保護發動機流通部分免受灰塵的有害影響，但是這將導致最大功率大大降低和油耗率明顯增加。因此，濾網的選擇是至關重要的。

3.2 加強日常維護

針對直升機的使用特點，發動機在維護中需清洗內部雜質，方法是發動機冷運轉的狀態下，用沖洗設備將一定壓力的洗滌液從清洗接頭注入其中，達到清洗效果。翻為了更進一步減少沙塵進入發動機應采取如下措施。

（1）發動機起動和試車，應該在具有堅硬地表面或木質地板上進行，發動機起動前，應當注意清楚直升機下方的砂粒和灰塵。

（2）發動機起動，應當迎風進行；再多灰塵的場地上，當沒有順風或側風以及迎風小于5米/秒時，必須避免滑行。

（3）逆風起動發動機、起飛、著陸和地面滑行。盡量縮短近地面懸停時間，禁止在別的直升機上風滑行或通過風沙區，特別要避免在含塵量大的細砂地飛行。

（4）不要在砂塵環境中進行油封、啟封、拆裝分解機件和清洗油濾等工作。加添燃料時，加油設備應清潔并做好防護工作，防止沙塵污染油料。

（5）加強維護檢查，及時清除沉積在蒙皮和機件上的沙塵。

（6）按規定使用正確的潤滑油和潤滑脂。加強對油液和油脂的監控和檢查，如有污染應立即更換。

（7）停放過程中充分做好防風沙的準備，切實嚴密蓋好各部位的蒙布和堵蓋。

（8）及時清除進氣道內的沙塵，使用無腐蝕性洗滌劑或淡水清洗發動機內部。

沙塵對直升機的危害是巨大的，也是不可避免的，除塵是否成功，直接關系著直升機性能的發揮。使用過程中必須精心維護中，將沙塵危害降到最低，才能使直升機以最好的性能狀態在藍天翱翔。endprint