基于高原環境的保障裝備適應性技術研究

（空軍勤務學院航空四站系，江蘇徐州221000）

基于高原環境的保障裝備適應性技術研究

劉章龍，趙徐成，胡濤

（空軍勤務學院航空四站系，江蘇徐州221000）

目的尋找和發現現役保障裝備在高原保障過程中存在的問題，評估裝備的高原工作性能，全面提升保障裝備高原環境適應能力。方法依據高原環境特點，全面、準確定量掌握現役保障保障裝備在高原環境下的實際性能，找出存在的突出問題，并在此基礎上有針對性地開展高原環境保障裝備適應性技術研究。結果從技術措施、調試工藝、各分系統間的匹配這三個方面提出提高保障裝備高原環境適應性技術。結論通過適應性技術高原型保障裝備可達到功能完備、性能可靠、適應高原環境現役主戰裝備的保障需求。

保障裝備；高原環境；適應性

隨著我國周邊形勢的變化和我軍主要潛在作戰方向的轉變，未來主戰裝備進入高原的機會將會增多，如何提升高原環境下作戰保障能力成為一個重要課題。相對于平原而言，高原地區的大氣壓力、空氣密度、空氣含氧量、溫濕度、水的沸點、陽光輻射程度以及地形地貌等都會發生不同程度的變化，使得現役保障裝備出現動力不足、保障產品產量低、電氣絕緣性差和裝備故障率高等問題，保障裝備的高原環境適應性弱，無法滿足高原保障的需求。由于國內尚無高原地區專用的地面保障裝備，且青藏高原是世界屋脊，國外對該方面的研究很少[1]，因此，研究高原環境對保障裝備的影響機理，提出提高保障裝備高原環境適應性的技術措施，具有重要意義。

1 高原環境對保障裝備的影響分析

高原環境主要包括氣候環境和地理環境兩個方面[2—3]。高原地區的自然環境特點概括起來主要為“三低兩強”，即“氣溫低、氣壓低、空氣含氧量低、紫外線強、風沙強”。高原的地理環境特點主要是地勢高峻、地勢復雜、公路技術等級低、路況差、路面窄、坡度大。根據GB/T 19608.3—2004，高原地區環境特點的主要數據資料見表1。

按照系統工程的觀點，以保障裝備整體為系統，按照保障裝備的各部分組成、基本工作知識類別和受高原環境影響的程度，將保障裝備整體系統劃分為機械系統、電氣系統、動力系統、氣源系統和液壓系統等5個分系統[2—4]。文中重點研究這5個分系統在高原環境下的保障性變化，并提出相應的保障裝備高原適應性技術[5]。高原環境對各分系統的影響及原因分析見表2。

表1 高原地區環境特點參數表Table 1 Table of environment characteristic parameters in plateau area

2 保障裝備高原環境適應性技術

為提高裝備高原環境適應性而采取的一系列技術措施和方法稱之為高原環境適應性技術。對照高原環境影響機理分析與高原環境適應性綜合評價，從技術措施、調試工藝、各分系統間的匹配這三個方面提出提高保障裝備高原環境適應性技術。

2.1 機械系統

提高保障裝備機械系統的高原環境適應性，需要在機械和材料兩個方面進行改進。

1）機械方面。應合理布局，優化裝備結構及配重設計，選擇質量輕、體積小、性能優的部件代替原有部件，減小保障裝備上裝的體積和質量[6]；選擇機械強度高、高原極端環境適應性強的零部件；采取適當的減震措施，提高裝備的穩定性；將一般保障裝備的二類底盤改為越野底盤，提升高原保障裝備的動力儲備和越野機動性能。

2）材料方面。選用抗惡劣環境強的涂敷材料和先進的涂敷加工工藝。優先選用具有良好低溫特性和抗老化性能的密封件，液壓膠管選用紫外線防護和耐寒性能強的材料制造；做好器件的日常維護保養工作，減緩橡膠密封件和液壓膠管的老化速度，防止金屬材料由于低溫而產生脆性斷裂[7]；采用加裝保護套等防護措施增加液壓膠管的使用壽命、防止爆裂。

2.2 電氣系統

高原環境對電氣設備的性能參數提出了更高的要求，常規型電氣設備無法在高原環境下使用。根據保障裝備使用環境的海拔高度變化，需要對所選的常規型電氣設備的電氣參數進行校驗，使其滿足相應海拔高度級別的使用環境要求[8—9]。

1）電氣間隙修正。電氣設備在高原環境下使用需要對電氣間隙和爬電距離進行修正，使電氣設備的電氣間隙增大，達到平原使用時的抗擊穿電壓水平，電氣間隙和爬電距離海拔修正系數見表3。

表2 高原環境對各分系統的影響及原因表Table 2 Effect of plateau environment on the subsystems and the corresponding causes

表3 電氣間隙和爬電距離海拔修正系數Table 3 Correction coefficients of creepage distance and clearance

2）電氣元件的容量修正。高原環境下需要對電氣、電子元件進行降容使用，如斷路器、繼電器、接觸器的容量，按表4校核其容量。

2.3 動力系統

1）功率恢復型增壓技術[10]。針對非增壓柴油機在高原受大氣壓力影響而導致功率下降的情況，采用功率恢復型增壓技術進行增壓。通過增壓供氣，增加氣缸的充氣密度，以提高過量空氣系數，使氣缸內燃油充分燃燒，達到恢復平均有效壓力的目的。采用功率恢復增壓技術可在供油量保持不變的情況下使柴油機功率恢復到低海拔標定水平。因此需要采用功率恢復增壓技術，達到增壓器與柴油機的高原匹配。

2）中冷措施。進氣經增壓后溫度會隨壓力升高而升高，進一步影響保障裝備的可靠性。增壓柴油機采取中冷后，充氣溫度降低、密度增加，可大幅度提高

表4 電氣元件的容量修正Table 4 Correction of capacity of electrical components

柴油機的功率，并改善經濟性和熱負荷。在柴油機供油不變前提下，采取中冷措施使增壓空氣溫度每降低10℃，柴油機功率可提高3%，最高燃燒溫度、循環平均溫度、排氣溫度、缸蓋溫度都顯著下降。實驗表明，高原環境下效率較高的中冷器可使增壓空氣的溫度降低10～60℃。

3）高原低溫啟動技術。受高原環境對低溫啟動的影響，高原增壓型裝備低溫啟動條件局限性很高，目前國內外解決嚴寒地區冬季車輛啟動的主要措施有：加注啟動液、電熱塞、預熱啟動、燃油加熱器加熱、低溫蓄電池、蓄電池加熱保溫以及超級電容并聯蓄電池等[11—12]。

4）對電機功率進行修正。電機功率修正特性曲線如圖1所示。

圖1 交流發動機的海拔高度及環境溫度對功率修正特性曲線Fig.1 Power correction characteristic curves of generator by altitude and temperature

2.4 氣源系統

氣源系統高原環境適應性技術主要有：提高冷卻系統的密封性，以減少冷卻液的損耗；加裝空氣壓縮機增壓系統，提高壓氣效率[13]；注意掌握高原氣候變化的規律，及時采取有效的降溫或保溫防凍措施，防止壓縮機過熱或過冷[14]；在空壓機艙體開孔通風的地方增加防風沙門的設計，風沙門內應有防風沙擋板，擋板內安裝過濾網，達到防風沙的效果。

2.5 液壓系統

高原環境壓力降低，管道和器件連接處承受的壓力發生變化，有必要計算其需承受的最低壓力。根據國家標準規定，液壓和氣動系統應經受至少1.5倍的系統最大允許壓力試驗，系統不應產生滲漏和永久變形，以實際海拔最低氣壓為計算標準[15]。以液壓系統最高壓力與導管承受的壓力差之和計算管道和連接處至少應能承受的壓力。液壓系統高原適應性技術主要有：選用耐低溫、抗老化性能好的密封件；液壓油管應加裝保護套等防護措施或選用紫外線防護和耐寒性能強的材料，增加液壓油管的使用壽命，防止其爆裂[5]；加裝橡膠防振墊腳等措施降低裝備的振動。

3 結語

通過全面、準確定量掌握現役保障裝備在高原環境下的實際性能，分析高原環境對保障裝備的影響，找出產生影響的原因，并在此基礎上有針對性地開展高原環境保障裝備適應性技術研究，從而達到高原型保障裝備功能完備、性能可靠、使用安全、適應高原環境現役裝備的保障需求。研究對全面提升保障裝備高原環境下保障能力，實現全疆作戰、全域反應的保障具有重要現實意義。

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Adaptive Technology of Support Equipment Based on Plateau Environment

LIU Zhang-long，ZHAO Xu-cheng，HU Tao
（Department of Aviation Four Stations，Air Force Logistics College，Xuzhou 221000，China）

Objective To find out the existing problems of the active support equipment in the process of the plateau environmental protection,evaluate the performance of the equipment on the plateau and improve the adaptability of the equipment in plateau environment.Methods According to the characteristics of plateau environment,the practical performance of active support equipment in plateau environment was fully and accurately mastered and the outstanding problems were found out.On this basis,targeted research on the adaptive technology of support equipment in plateau environment was carried out.Results It was proposed to improve the adaptability of the support equipment in plateau environment from the aspects of technical measures,debugging process and matching among the subsystems. Conclusion After application of the adaptive technology,the function of plateau type support equipment was complete, the performance was reliable,and it could meet the support needs of active main battle equipment in plateau environment.

support equipment；plateau environment；adaptability

10.7643/issn.1672-9242.2016.02.007

TJ07

：A

1672－9242（2016）02－0034-05

2015-11-09；

2015-11-22

Received：2015-11-09；Revised：2015-11-22

劉章龍（1991—），男，河北邯鄲人，碩士研究生，主要研究方向為航空四站保障技術與信息化。

Biography：LIU Zhang-long（1991—），Male，from Handan，Hebei，Master graduate student，Research focus：aviation four stations security technology and information.