沙尘对直升机的危害及预防

时磊+岳剑飞

摘 要：文章在总结沙尘特性的基础上，指出沙尘对直升机的危害，并提出防尘措施。

关键词：沙尘 直升机 危害 预防

中图分类号：V32 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）05（a）-0122-02

众所周知，直升机的特点是机动性好，极少依赖质量好的起降场地和水泥跑道，大多数情况下所使用的起降场地是简易场地，甚至临时性的土质、沙质或草地，再加上直升机在低空飞行或悬停，受气流作用，地面会搅起大量沙尘，大大增加了空气中沙尘含量，给直升机工作带来较大危害。

1 沙尘的特性

沙尘泛指强风将地面上土壤颗粒大量卷入空中造成的视程障碍想象，包括沙尘暴、扬沙和浮尘。

沙尘暴是指强风把本地或附近的沙尘吹起，使水平能见度小于1 km，一般伴随冷风雷暴天气；扬沙也是由大风将沙尘吹起，使水平能见度降低1到10 km；浮尘指尘土细粉沙均匀悬浮于空气使能见度降至10 km以下，多为远处尘沙经上层气流输送、沉降，可由沙尘暴、扬沙发生后尚未下沉的细粒悬浮空中而形成。除了气候的影响以外，直升机贴近地面飞行时也会引起沙尘。在一般情况下，直升机附近空气中的灰尘浓度，取决于土壤的结构强度，矿物质的分散成份、当地气候条件，以及取决于旋翼旋转时所扬起的空气流动强烈程度。如果在降落场上，直升机之间距离小于50 m，则由空气流的移动，一架直升机扬起的灰尘就对另一架直升机发动机工作有重大影响。

2 沙尘的危害

2.1 沙尘对飞行人员的影响

沙尘往往伴随大风，风速很大且来得非常迅速，使飞行人员很难做出防备，风沙来后能见度迅速变坏，飞行员无法辨别地标，容易迷失方向，着陆时，看不清地面跑道，造成着陆困难。我国西北黄土高原的浮尘，可以飘到华北，东北，甚至江淮地区上空，使那里的空气能见度变坏。浮尘出现时远处景物呈黄褐色，太阳呈白色或淡黄色，夜间如果月亮发红或呈现淡黄色，星光暗淡，也可以表示空中有浮尘，由于能见度不好，夜航时对飞行员影响很大。

2.2 沙尘对直升机的影响

细沙粒和尘土这些微粒因风吹打在飞机结构表面会擦伤金属表面并产生小的凹坑，这种凹坑容易沉积腐蚀介质，促使腐蚀疲劳裂纹形成和加速裂纹扩展，减少飞机结构的使用寿命。沙尘之间以及沙尘对直升机之间摩擦易产生静电，可干扰无线电通讯和无线电罗盘，使仪表失准。风沙造成的损坏与沙粒在大气中的重量成正比，据测定直径15微米的沙粒对装备的破坏作用最大，经刮尘处理后，涂料会失去光泽并产生鬼裂，使零件金属表面被擦伤，从而易受湿气、雨水和海雾等的侵蚀；沙尘能引起酸碱和氧化等化学作用，同时由于沙尘集结于产品表面和内部形成水分凝结中心，致使受潮和促使霉菌生长繁殖，沙尘能直接影响导电性，吸湿性，并能增大接触电阻，起遮光作用和引起自然等。

2.3 沙尘对发动机性能的影响

直升机在近地飞行、悬停、起飞和降落时，被旋翼扰动的气流就会将沙尘等杂物吹起而吸入直升机进气道中。直升机一般在野外场地起降，低空悬停和贴地飞行等。使用条件十分恶劣，正因为它经常长时间的在贴近地面的条件下工作，所以由气流扬起的尘土砂石、杂草以及冰雪等杂物很容易被吸入发动机，造成发动机功率减小，耗油率增加。部件磨损，最终导致发动机提前更换，使寿命大大缩短。

随着直升机飞行时间的增长，杂质越积越多。大量的尘沙进入发动机，所造成的主要后果是如下。

（1）含有大量杂质的空气进入发动机，在一定程度上减少了有效空气量，影响了发动机的性能。

（2）发动机磨损最严重的部件是压气机。压气机工作时，循环变化的力作用在压气机叶片上并引起叶片的强迫振动。因为气流产生周期性中断和气流沿压气机通道部分流动的均匀性被破坏，所以叶片最大振动强度相当于发动机的非计算工作状态。叶片振动使其材料产生很大疲劳应力。

（3）燃烧室的耐热磁漆涂层也会磨损。在许多灰尘条件下工作，除了叶片磨损外，压缩器中的封严涂层和耐热磁漆涂层也会发生磨损，这将导致压缩器中空气增压比减小和压缩器效率降低。使发动机不能发出设计功率。

（4）在涡轮中主要是导向器叶片排气边缘磨损，导致涡轮中的空气流通面积增大，发动机排气温度升高和最大功率下降。

（5）粉尘进入发动机一些密封不严的转动部件中或粘附在涡轮叶片，破坏转子平衡，引起发动机颤动，导致发动机提前翻修，使寿命缩短。

（6）粉尘随冷却空气进入到涡轮工作叶片冷却通道中，堵塞通道，引起工作叶片超温，甚至烧毁。

（7）大的砂粒可能打坏压气机叶片，酿成飞行事故。

（8）沙尘进入燃油或滑油系统中，将堵塞各种油滤或气滤，使发动机性能下降。

3 防尘措施

3.1 改进防尘设备

进气防护装置安装在发动机进气道入口前，其功用是减少或消除进入压气机内的空气中的沙尘含量，同时还防止外来物被吸入发动机，从而为发动机提供一个良好的工作条件。防沙技术是为了保持进入发动机的空气清洁，减少或防止沙尘被吸入发动机而造成发动机燃气通道中各部件严重磨损而采用的进气防护技术。直升机燃气涡轮发动机已有的某些使用经验证明：当直升机在多灰尘的空气中使用时，发动机使用寿命大大缩短，而发动机故障次数明显增加。在发动机进气口处安装防尘机械滤网，能可靠的保护发动机流通部分免受灰尘的有害影响，但是这将导致最大功率大大降低和油耗率明显增加。因此，滤网的选择是至关重要的。

3.2 加强日常维护

针对直升机的使用特点，发动机在维护中需清洗内部杂质，方法是发动机冷运转的状态下，用冲洗设备将一定压力的洗涤液从清洗接头注入其中，达到清洗效果。翻为了更进一步减少沙尘进入发动机应采取如下措施。

（1）发动机起动和试车，应该在具有坚硬地表面或木质地板上进行，发动机起动前，应当注意清楚直升机下方的砂粒和灰尘。

（2）发动机起动，应当迎风进行；再多灰尘的场地上，当没有顺风或侧风以及迎风小于5米/秒时，必须避免滑行。

（3）逆风起动发动机、起飞、着陆和地面滑行。尽量缩短近地面悬停时间，禁止在别的直升机上风滑行或通过风沙区，特别要避免在含尘量大的细砂地飞行。

（4）不要在砂尘环境中进行油封、启封、拆装分解机件和清洗油滤等工作。加添燃料时，加油设备应清洁并做好防护工作，防止沙尘污染油料。

（5）加强维护检查，及时清除沉积在蒙皮和机件上的沙尘。

（6）按规定使用正确的润滑油和润滑脂。加强对油液和油脂的监控和检查，如有污染应立即更换。

（7）停放过程中充分做好防风沙的准备，切实严密盖好各部位的蒙布和堵盖。

（8）及时清除进气道内的沙尘，使用无腐蚀性洗涤剂或淡水清洗发动机内部。

沙尘对直升机的危害是巨大的，也是不可避免的，除尘是否成功，直接关系着直升机性能的发挥。使用过程中必须精心维护中，将沙尘危害降到最低，才能使直升机以最好的性能状态在蓝天翱翔。endprint