高原環(huán)境對航空保障裝備的影響分析及對策

劉勝男 王巖 張偉

摘 要：高原地區(qū)的海拔較高，氣候環(huán)境特殊，對于航空保障裝備的技術(shù)性能來說，是一個獨有的挑戰(zhàn)。人們常把高原稱作"大地的舞臺"，高原地區(qū)的氣候環(huán)境特點特殊，本文結(jié)合航空保障裝備的組成部分，從動力系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)、氣源系統(tǒng)以及液壓系統(tǒng)幾個方面對高原環(huán)境中對保障裝備具有影響的主要因素，尋求相應(yīng)的改進(jìn)措施，為高原環(huán)境下對航空保障裝備的設(shè)計提供更為可靠的理論參考。

關(guān)鍵詞：高原環(huán)境；航空保障裝備；影響；對策

一、引言

高原的地理環(huán)境和氣候環(huán)境都較為特殊，五平原相比，高原的海拔高度更高；與山地相比，高原的地面更趨于平緩。部分高原地勢寬廣平坦，有一部分高原山巒起伏。現(xiàn)階段，我國西部高原地區(qū)形勢十分復(fù)雜。高原環(huán)境對航空保障裝備的影響因素越來越突出。受到高原惡劣環(huán)境的影響，航空裝備保障也面臨著越來越多的困難和挑戰(zhàn)。舉例來說，裝備動力不足、起動困難、產(chǎn)氣供氣量下降、油液和氣體泄漏嚴(yán)重、電氣絕緣性能變差等， 導(dǎo)致飛行保障能力明顯下降。因此，加強對保障裝備高原環(huán)境適應(yīng)性研究，尋求高原環(huán)境對保障裝備的影響因素，改進(jìn)保障裝備的 高原技術(shù)性能，增強高原飛行保障能力。

二、高原氣候環(huán)境的特點

高原氣候就是指在高原條件下而形成的氣候。由于高原的地理位置、海陸環(huán)境、海拔高度均比較特殊，高原氣候也具有其獨特特點。影響高原氣候環(huán)境的主要因素就是海拔高，氣壓低。高原的平均氣溫比較低，溫差相對較大，全年平均氣溫在0℃以下。除此之外，高原風(fēng)沙較大，常出現(xiàn)大風(fēng)天氣，風(fēng)沙較為嚴(yán)重，且由于空氣稀薄，受紫外線輻射更為強烈。

三、高原環(huán)境對航空保障裝備的影響分析

（一）高原環(huán)境對裝備動力系統(tǒng)的影響

首先是大氣壓力降低對動力性能產(chǎn)生了影響。高原地區(qū)海拔高度較高，因而壓力較低，航空裝備內(nèi)部的氣缸內(nèi)充氣量逐漸減少，為就在一定程度上降低了過量空氣系數(shù)，導(dǎo)致了柴油機功率大幅度下降，燃油的消耗也會增加。

第二，是環(huán)境溫度對啟動性能產(chǎn)生的影響。通常情況下，蓄電池在低溫條件下的使用周期會明顯降低，且充電能力有所下降。當(dāng)啟動力矩較大時，蓄電池過量放電，極板的溫度大幅度升高，對極板的損壞程度高。除此之外，氣溫低還會造成機油粘度大，一定程度上增加了油泵的負(fù)荷，造成了起動阻力加大。

第三，海拔高度的增加會對散熱性能產(chǎn)生一定的影響。高原的海拔比平原高出許多，柴油機冷卻系統(tǒng)負(fù)荷也相對較大。對于水冷柴油機，由于冷卻水的沸點隨海拔高度升高而降低，致使冷卻水與缸套內(nèi)的溫差減小，散熱能力下降。對于風(fēng)冷柴油機，冷卻風(fēng)量受空氣密度降低的影響，散熱能力也隨之降低。

（二）高原環(huán)境對裝備電氣系統(tǒng)的影響

首先，空氣密度對電氣設(shè)備會產(chǎn)生一定的影響。第一，空氣密度降低時，電氣設(shè)備的外絕緣強度大幅度削弱，固體絕緣材料沿表面放電能力也隨之降低。第二，導(dǎo)致電氣間隙的擊穿電壓降低，電場不均勻程度越大，擊穿電壓降得越低。第三，可以通過使用空氣介質(zhì)滅弧的開關(guān)電器來降低滅弧性能。第四，電氣產(chǎn)品的散熱能力降低，持續(xù)載流能力下降。

其次，溫度、濕度降低和溫差增大對電氣設(shè)備的影響。 一是高原環(huán)境平均溫度隨著海拔高度的升高而降低，通常可以補償電氣設(shè)備的溫升問題。二是高原環(huán)境日溫差較大，容易造成電 氣產(chǎn)品機械結(jié)構(gòu)變形，涂層開裂脫落，密封結(jié)構(gòu)遭到破壞。三是空氣絕對濕度降低，導(dǎo)致直流電機的換向火花增大，碳刷的磨損增加。

第三，太陽輻射增加對電氣設(shè)備的影響。當(dāng)電氣產(chǎn)品長期受到太陽照射，溫度的升高，就會導(dǎo)致有機絕緣材料的機械、電氣性能等下降，有時還會發(fā)生材料變形的情況，產(chǎn)生機械熱應(yīng)力。另外，相對于平原地區(qū)，高原地區(qū)的紫外線輻射量相對更高，長期受到紫外線的輻射，就會加速有機絕緣材料的老化，使之外空氣中發(fā)生電離情況，導(dǎo)致電氣產(chǎn)品外絕緣強度和電暈起始電壓大幅度降低。

（三）高原環(huán)境對裝備氣源系統(tǒng)的影響

由于航空保障裝備使用的空氣壓縮機的排氣量是按 平原地區(qū)環(huán)境空氣的密度、溫度、濕度設(shè)計的，在高原 環(huán)境下，大氣壓力降低，空氣密度下降，使得空氣壓縮機的排氣量減少。大風(fēng)沙塵天氣致使空氣壓縮機進(jìn)濾清器積垢堵塞，吸氣阻力增大，壓縮機循環(huán)進(jìn)氣量減少，導(dǎo)致壓縮機壓縮中的壓力下降、供氣量減少。

（四）高原環(huán)境對裝備液壓系統(tǒng)的影響

高原環(huán)境情況較為特殊，液壓系統(tǒng)與發(fā)動機在高原環(huán)境下進(jìn)行使用存在著諸多問題。設(shè)備受到的沖擊增大，震動幅度增大，噪聲強度提升。壓油的粘度增加，回油管路受到的阻力增大，回油壓力升高，油箱內(nèi)部的壓力降低，吸油程度降低，過濾器容易受到油污堵塞。

四、高原環(huán)境下航空保障裝備的改進(jìn)對策

（一）針對裝備動力系統(tǒng)而進(jìn)行的技術(shù)改進(jìn)

首先是采用功率恢復(fù)增壓技術(shù)，解決發(fā)動機功率不足的問題。可以通過對可調(diào)渦輪增壓器的安裝，來減少增壓器轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動慣量和渦輪流通面積，改善發(fā)動機的加速性能。

第二，通過使用低溫啟動技術(shù)，幫助發(fā)動機進(jìn)行啟動。可以通過加裝乙醚啟動裝置，來降低燃料燃點，來提升柴油機低速啟動的性能。另外還可以通過安裝相應(yīng)的加熱裝置，來降低機油粘度，減少啟動過程中收到的阻力影響。

第三，可以通過使用熱平衡技術(shù)，增強發(fā)動機的散熱能力。具體來說，可以通過加大散熱面積的方式來增強散熱，還可以更換導(dǎo)熱系數(shù)更好的散熱器芯，或者加大水泵流量，來加快冷卻液的循環(huán)速度。除此之外，還可以從風(fēng)扇改裝入手，增大風(fēng)扇直徑增大扇風(fēng)量。

（二）對裝備電氣系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)改進(jìn)和器件選擇

首先，對高壓電氣設(shè)備進(jìn)行校驗和選擇。研究表明，高原環(huán)境溫度的降低基本可以補償海拔升高對高壓元器件溫升的影響。對于高壓開關(guān)柜，在室外使用時應(yīng)當(dāng)保障額定電流處于平衡不變的狀態(tài)。

第二，對低壓電氣設(shè)備進(jìn)行校驗和選擇。應(yīng)當(dāng)依據(jù)海拔高度的不同來確定相應(yīng)的電流容量。對于低壓開關(guān)和控制設(shè)備的使用，為了保證在高原使用時有足夠的耐擊穿能力，必須增大電氣間隙。

第三，對材料和電纜的選擇。高原電氣產(chǎn)品在選擇材料時，首先應(yīng)當(dāng)充分考慮到高原環(huán)境帶來的影響，充分保證橡膠彈性和密封要求。同時，還應(yīng)當(dāng)盡量選用絕緣材料，推薦在高原地區(qū)使用適應(yīng)性較強的聚氯乙烯絕緣電纜。

五、總結(jié)

綜上所述，高原環(huán)境對航空保障裝備的性能具有十分重要的影響。我們可以通過改進(jìn)有關(guān)設(shè)備、充分考慮高原環(huán)境因素的影響，最大程度上保障裝備的設(shè)計和使用安全。

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