浅谈直升机燃油系统抗坠毁技术

吴建

摘 要：直升机与固定翼飞机相比，具有非常明显的特点，即能够低速飞行、低空飞行、垂直起降以及机头方向不断的机动飞行等，也正是因为这些特点，才使得直升机在民用及军用领域中占据了非常广阔的应用前景。随着我国科学技术水平的不断提升，直升机技术也得到了较快速的发展，另外，因为战场需要，对抗坠毁技术提出了较高的要求。然而，在本篇文章中，主要介绍了直升机燃油系统抗坠毁技术的设计要求，并对直升机燃油系统抗坠毁技术的具体设计进行了总结，希望能够对我国直升机抗坠毁技术的发展提供理论借鉴。

关键词：直升机;燃油系统;抗坠毁设计

对直升机进行抗坠毁设计的主要目的就是为了更好的确保直升机上所有乘员的生命安全。直升机一旦发生坠毁现象，其后果是非常严重的，不仅会让直升机上的乘员遭受机身变形的挤压身亡的危险，还可以会因燃油泄漏而遭受火灾或者爆炸致死的危险。针对以上可能会发生的现象，就需要从以下两个方面对直升机进行抗坠毁设计，其一，结构方面的抗坠毁;其二，燃油系统抗坠毁。燃油系统抗坠毁的主要作用，是能够在直升机发生坠毁现象后，确保油箱的燃油不会发生泄漏，避免爆炸现象的发生，从而使乘员的生存概率得到大大的提升。

一、直升机燃油系统抗坠毁设计的要求

（一）燃油箱设计要求

在进行燃油箱设计时，设计人员需要确保燃油箱的位置与乘员区、容易发生火灾的区域以及外力作用可能会穿透油箱的区域保持一定的安全距离。要确保正常着陆，甚至是粗暴着陆时，油箱的支撑结构需要对油箱位置起到一定的固定作用。油箱表面要呈现出一定的光滑性和规则性，凹凸角的半径分别不得低于75毫米和25毫米。

（二）油箱管路设计要求

在设计油箱管路的过程中，设计人员需要确保油箱管路与容易受到冲击的位置保持一定的安全距离，对由于结构变形而容易产生过度拉伸及穿透的区域保持安全距离。在实际设计的过程中，需要对坠毁后的冲击进行思考，宁愿让管路随着结构的变形而发生位置的移动，也不允许出现线路受到拉力过大的现象。当燃油箱的管路，必须要贯穿于可能会发生较大位移的区域时，设计人员就可以在该区域中增设自动断开封口接头，这样可以在线路发生断开时，不会有大量的燃油流出。

（三）易碎连接件设计要求

为了确保直升机的油箱能够在遭受坠毁冲击后不会发生掉落现象，就可以将易碎螺栓或者易碎结构安装在燃油箱和机体之间。当易碎结构的荷载达到元件破坏的最小荷载的25%-50%时，就会自动脱离支撑结构。为了预防该装置在实际的过程中出现意外脱落的现象，通常情况下的自动脱落荷载会被控制在1360N以上。

（四）断开自封接头设计要求

断开自封接头能够将油箱与油箱、油箱与油管有效的连接的一起，当然，该装置还适用于因机体结构变形而导致燃油系统遭受损坏的地方。断开自封接头断开荷载的大小是连接系统中最为薄弱环节的最小破坏荷载在25%～50 %之间，为了避免意外情况下发生完全或者部分断开的现象，就需要将自封接头的断开荷载控制在1360N以上;断开自封接头断开后的荷载应该是坠落冲击过程中最可能形式的荷载。对断开自封接头的设计，都需要结合一下内容进行，即机体周围结构以及可能会受到的沖击力大小及方向等，另外，还需要对受压、受拉、受剪以及组合荷载形式等因素造成的影响进行了综合考虑。此外，断开自封接头还需要通过最可靠的方式，来确保正常工作及安装过程中的锁定位置，所安装的位置必须要在也眼睛能够看到的区域。在设计的过程中，还需要保证断开自封接头能够在遭受振动、冲击以及加速度等动载荷的情况下，不会产生断开现象。

二、直升机燃油系统抗坠毁技术的具体设计

（一）对于燃油箱的具体设计

通常情况下，设计人员会将燃油箱直接设计在直升机的下部，这样能够在直升机坠毁的过程中，撞击到地面，从而确保在机身结构发生改变的情况，也只会发生油箱变形或者结构的连接点撕裂等现象。所以，在进行油箱设计时，会利用挂绳将油箱上的挂钩及油箱壁上的尼龙扣固定在油箱舱的梁或者框上，这样当油箱和油箱舱发生移动时，挂绳及挂钩就会产生一定的拉力，如果，所产生的拉力大于设计拉力的最高值，那么挂钩就会出断裂现象，油箱和油箱舱就会自动分离，从而避免因外力作用而导致油箱破裂现象的发生，对油箱起到了一定的保护作用。这样的设计方式不仅符合抗坠毁设计的所有需求，并且结构上也尤为简单，拆卸时会比较方便。抗坠毁油箱的基本材质一般都是由尼龙编制而成的软油箱结构，该材料不仅具有良好的耐撕裂性，同时还具有良好的延展性。为了确保各个油箱之间能够保持有效且有效的燃油连通及通气，就可以将油箱接头设置在油箱侧壁上，这样在进行抗坠毁设计时，就可以将油箱接头设计为可以伸缩变形的接头，此接头形式能够对扭转力、剪力以及拉力等进行有效的补偿，此种设计方式要比传统的易断自封阀设计，在性能方面好很多。

（二）对成附件进行抗坠毁设计

放沉淀阀、燃油泵、放油阀、油面传感器以及喷射泵等附件共同组成了直升机燃油系统，一般都将该系统安装在自燃油附件的安装板之上。在进行抗坠毁设计时，要将结构支撑盘与附件安装板之间相互连接的位置设计为易断连接，一旦附件安装板与机身结构发生了分离现象，就可以对油箱实施有效的保护。在油箱保护板与安装板之间的放油阀、增加泵以及喷射泵等位置填充上高度聚乙烯泡沫块，这样可以起到很好的缓冲作用。由于油面信号器的位置相对较高，所以也需要将其设计为易断的，在实际安装时还需要具有一定的弯曲度，这样可以在受到外力作用时，能够发生断裂，从而起到保护油箱的作用。在进行放沉淀阀的设计时，需要将其设置在不容易被打开的区域，这样可以防止坠毁时意外打开而发生漏油现象。铝制消耗油箱与油箱的上层表面距离非常近，这样可以在发生坠毁事件时直升机客舱的地板会因受到外力的作用而产生变形和消耗油箱撞击的现象。消耗油箱就会损害油箱壁或者下部的安装板，因此，在实际设计的过程中，要对消耗油箱进行着重设计，要确保其在受到外力作用时不能受到破坏或者切割的现象。

（三）对油箱管路进行抗坠毁设计

在进行油箱管路设计时，要尽可能避免以下位置，即受撞击区域、因机身变形容易对管路造成破坏的区域。在布置的过程中要尽可能的沿着机身的主要结构进行布置，防止因撞击对管路产生破坏的现象，所以，在设计的过程中，宁愿选择延长管路的长度，要不要对管路施加拉伸荷载。在设计油箱内部的输油管时，要将软管放在首选位置，如果到了非要用硬管的区域，就可以采用软硬管结合的方式，使用卡箍将软管和硬管有效的连接在一起。油箱外的通气管路要设计为软管，由于软管具有良好的拉伸特点，所以，该管道能够在机身结构产生变形时，避免油箱漏油。为了避免机身翻转或者倾斜时出现的漏油现象，设计人员就可以在通气管上安装上防止燃油溢出阀。管路设计的形状要尽可能的呈现S形，使用硬连接，这样可以很好的增强管路的变形能力。对于导管的固定可以采用脆性管夹进行固定，在导管的端部还需要放置自密封结构的接头，此装置能够在管路发生意外脱落时，有效避免油箱出现漏油现象。

结语

机身结构遭到破坏导致人身受到挤压或者油箱漏油引发火灾导致乘员不能安全逃离等是目前直升机坠毁致人丧命的主要原因之一。随着科技水平的不断提升，抗坠毁技术已经在国外直升机上占据了非常广泛的应用市场，抗坠毁技术的应用能够有效提高乘员的生存概率。在我国现阶段的直升机设计过程中，抗坠毁设计思想已经在直升机各个系统的设计中得到了全面的落实，使我国直升机安全设计水平得到了全面的提高。

参考文献：

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[2]袁斐，杜荣超，蒋佳峻.直升机坠毁后燃油系统对燃油的包容性研究[J]. 科技创新导报，2019，16（13）：6-8.

[3]袁斐.直升机抗坠毁燃油系统研究[D].黑龙江：哈尔滨工业大学，2014.