俞東鋒 張?jiān)１? 常建龍

摘?要：目前國內(nèi)通航公司為適應(yīng)市場，對加改裝設(shè)備需求很大，改裝新設(shè)備的裝機(jī)驗(yàn)證和試飛工作，能夠提供設(shè)備裝機(jī)符合性的支撐資料，也能為后續(xù)設(shè)備使用提供作業(yè)規(guī)范建議和參考。文章基于某輕型直升機(jī)平臺加裝滅火水槍設(shè)備功能試飛技術(shù)工作，介紹試飛工作的設(shè)計(jì)要求和組織實(shí)施程序，總結(jié)相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，以期對同類設(shè)備的后續(xù)加改裝試飛技術(shù)工作提供參考和借鑒。

關(guān)鍵詞：滅火;限制;火場;性能;影響

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

Research?on?Test?Flight?of?a?Light?Helicopter?Equipped?with?Water?Gun

Yu?Dongfeng?Zhang?Yubing?Chang?Jianlong

Changhe?Aircraft?Industries?Group?Co.，Ltd.，?JiangxiJingdezhen?333002

Abstract：At?present，in?order?to?adapt?to?the?market，there?is?a?great?demand?for?retrofit?equipment?by?domestic?navigable?companies，airplane?modification?increase?a?lot.The?test?flight?of?modification?provides?supporting?material?of?conformance，and?advice?on?equipment?usage.This?paper?introduces?the?procedure?and?design?considerations?of?water?gun?function?test?flight，summarizes?experience?and?shortcomings，in?order?to?provide?reference?for?the?same?kind?of?work.

Key?words：Fire-Extinguishing;Limitation;Fireground;Performance;influence

隨著通航“放管服”改革的深入和國家相關(guān)扶持政策的相繼出臺，通航產(chǎn)業(yè)在國內(nèi)蓬勃發(fā)展。載機(jī)加改裝成為通航公司擴(kuò)展平臺功能，適應(yīng)市場需求的必要工作。而直升機(jī)作為優(yōu)質(zhì)的通用多功能平臺，成為通航公司加改裝的首選。市場上主要加改裝涉及電力巡線、農(nóng)林噴灑、消防滅火、警用防爆、地質(zhì)勘探等。

直升機(jī)滅火設(shè)備目前在國內(nèi)需求較大，此類設(shè)備加改裝成功案例，有直接引進(jìn)的俄羅斯Ka-32加裝的水炮系統(tǒng)，昌飛公司AC313型機(jī)加裝的水炮系統(tǒng)，以及哈爾濱飛機(jī)的H425型機(jī)加裝水炮系統(tǒng)等。這些直升機(jī)加裝滅火系統(tǒng)后，具備城市高層滅火以及巡邏滅火功能，為其功能擴(kuò)展和銷售市場開拓提供助力。本文基于某輕型直升機(jī)平臺加改裝滅火設(shè)備技術(shù)工作進(jìn)行展開論述。

1?滅火水槍設(shè)備介紹

該平臺加裝的滅火設(shè)備為滅火水槍，類似哈爾濱飛機(jī)H425系列滅火系統(tǒng)，如圖1。

圖1?H425水炮系統(tǒng)

設(shè)備主體由機(jī)腹式水箱、動(dòng)力源、管路系統(tǒng)組成，通過懸吊方式安裝于起落架下方位置，設(shè)備組成和安裝示意如圖2。設(shè)備控制系統(tǒng)處于座艙內(nèi)部。

圖2?設(shè)備組成和安裝示意

2?試飛工作

2.1?試飛準(zhǔn)備工作和限制制定

2.1.1?設(shè)備裝機(jī)論證

加改裝設(shè)備在裝機(jī)前，都需要對裝機(jī)試飛的影響進(jìn)行充分論證。滅火水槍裝機(jī)主要進(jìn)行載荷強(qiáng)度分析和重量重心分析。

（1）載荷強(qiáng)度分析。載荷和強(qiáng)度是為試飛安全提供支撐的必要條件，主要考慮設(shè)備自身的強(qiáng)度情況以及設(shè)備的安裝形式、安裝接頭強(qiáng)度和試飛載荷。根據(jù)CCAR27部第27.337條限制機(jī)動(dòng)載荷系數(shù)要求，旋翼航空器設(shè)計(jì)至少應(yīng)滿足下述規(guī)定之一：①從正限制機(jī)動(dòng)載荷系數(shù)3.5到負(fù)限制機(jī)動(dòng)載荷系數(shù)-10的范圍;②任一正限制機(jī)動(dòng)載荷系數(shù)不得小于2.0，負(fù)限制機(jī)動(dòng)載荷系數(shù)不得大于-0.5，但：a.需用分析和飛行試驗(yàn)表明超過所選取系數(shù)的概率極小;b.所選用系數(shù)對在設(shè)計(jì)最大重量和設(shè)計(jì)最小重量之間的每一重量情況是適當(dāng)?shù)摹?/p>

設(shè)備安裝形式的選擇和安裝性能參數(shù)直接影響直升機(jī)的試飛機(jī)動(dòng)動(dòng)作。該設(shè)備安裝接頭強(qiáng)度考慮該機(jī)型實(shí)際試飛能夠達(dá)到的最大2.7g正過載和-0.8g負(fù)過載并增加一定的安全裕度，在試飛時(shí)不存在因結(jié)構(gòu)安裝引起的限制。設(shè)備自身的性能也限制試飛機(jī)動(dòng)，例如設(shè)備各個(gè)方向的強(qiáng)度，變形的極限載荷。在沒有較為準(zhǔn)確的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)情況下，可通過一些工程繪圖軟件進(jìn)行簡單預(yù)計(jì)算?；蛘咧苯硬捎媒?jīng)驗(yàn)方法，借鑒國內(nèi)外同類設(shè)備的試飛限制要求。該滅火水槍設(shè)備借鑒國外同類機(jī)腹式水箱設(shè)備的限制要求，限制最大試飛速度90kts，坡度40°，同時(shí)要求試飛柔和操縱，不得進(jìn)行俯沖拉起等大過載機(jī)動(dòng)動(dòng)作。

（2）重量重心分析。重量重心是試飛運(yùn)行直接相關(guān)的重要參考因素和控制變量。水槍設(shè)備因?yàn)槠鋷洌幼⒁后w后會導(dǎo)致整體設(shè)備的重心變化，需要進(jìn)行水槍設(shè)備重量-重心曲線標(biāo)定實(shí)驗(yàn)，重心位置應(yīng)以相應(yīng)載機(jī)機(jī)體坐標(biāo)系為基準(zhǔn)，如圖3所示：

圖3?重量-重心標(biāo)定實(shí)驗(yàn)結(jié)果示意

在簡易條件下，重量-重心分布可直接采用空箱和滿箱狀態(tài)數(shù)值進(jìn)行線性計(jì)算，其數(shù)值和對載機(jī)整體重心影響偏差并不大。滅火劑種類不同時(shí)需考慮密度因素。

完成設(shè)備的重量重心分析后，應(yīng)與直升機(jī)進(jìn)行組合，計(jì)算各可能達(dá)到的重量重心極限狀態(tài)。此次滅火水槍試飛極限狀態(tài)計(jì)算情況如圖4，并未出現(xiàn)超出飛行包線情況。

圖4?重量-重心分析結(jié)果

如出現(xiàn)超包線情況，則需真題分析并在更改構(gòu)型中增加相應(yīng)的固定配重以滿足各試飛狀態(tài)下的重量重心需求。

2.1.2?設(shè)備裝機(jī)地面測試

（1）功能測試。設(shè)備裝機(jī)完成后，需進(jìn)行功能測試。功能測試主要根據(jù)設(shè)備使用說明書和性能手冊，進(jìn)行設(shè)備的裝機(jī)匹配性測試。水槍設(shè)備檢查設(shè)備的啟停和水量調(diào)整功能，定量的性能數(shù)據(jù)包括最大流量（即噴水時(shí)間/速率）、地面射程，在允許的條件下還可以測量壓力損失和出口壓力。對于設(shè)備的其他功能，例如觀瞄裝置等應(yīng)協(xié)同進(jìn)行測試。該設(shè)備具有噴口可調(diào)功能，在地面進(jìn)行了操作驗(yàn)證。

（2）匹配性測試。設(shè)備功能驗(yàn)證后，進(jìn)行設(shè)備在直升機(jī)上的裝機(jī)協(xié)調(diào)性測試。主要包括振動(dòng)測試和電磁兼容檢查工作。

在有條件情況下應(yīng)進(jìn)行固有頻率的測試以防止共振，至少應(yīng)在座艙地板、儀表板和相關(guān)結(jié)構(gòu)部位增加振動(dòng)傳感器以監(jiān)測振動(dòng)變化情況。設(shè)備的工作情況應(yīng)在直升機(jī)開車情況下進(jìn)行測試，確保設(shè)備工作不產(chǎn)生對直升機(jī)（電氣、電磁兼容）和駕駛員（視線和操作、噪音）的干擾，設(shè)備能夠正常工作。振動(dòng)正?；蛴绊戄^小。

完成這些基本的測試和論證，對出現(xiàn)的問題進(jìn)行隔離和處理，并制定相關(guān)試飛限制和注意事項(xiàng)，設(shè)備裝機(jī)試飛的準(zhǔn)備工作就基本完成了。

2.2?試飛任務(wù)設(shè)計(jì)和實(shí)施

2.2.1?試飛任務(wù)設(shè)計(jì)

試飛任務(wù)的設(shè)計(jì)，應(yīng)當(dāng)根據(jù)實(shí)際驗(yàn)證需求程度情況來進(jìn)行綜合統(tǒng)籌。試飛任務(wù)設(shè)計(jì)采用先易后難，逐步深入的方式進(jìn)行順序安排和任務(wù)量分布。試飛限制可直接借鑒已有經(jīng)驗(yàn)，在限制內(nèi)能夠滿足作業(yè)需求和試飛需要，就不需要驗(yàn)證邊界性能。通過放棄一部分需要額外的大工作量驗(yàn)證或者風(fēng)險(xiǎn)試飛驗(yàn)證的性能，以保證快速高效完成試飛工作，也是通航加改裝設(shè)備試飛可以參考借鑒的。

該設(shè)備試飛根據(jù)用戶要求僅需要驗(yàn)證水槍設(shè)備的功能和裝機(jī)協(xié)調(diào)性，攜帶水槍設(shè)備作業(yè)也不需要大機(jī)動(dòng)或者極限性能，不涉及邊界性能的驗(yàn)證，因而對試飛任務(wù)進(jìn)行了簡化。

一般試飛程序先進(jìn)行設(shè)備不工作的檢飛，以檢查直升機(jī)的相關(guān)振動(dòng)和設(shè)備結(jié)構(gòu)安裝的可靠性，降低設(shè)備首次加改裝試飛的風(fēng)險(xiǎn)。

完成檢飛后，進(jìn)行基礎(chǔ)的設(shè)備功能檢查和性能測試。水槍設(shè)備在空中試飛時(shí)，水槍工作情況受旋翼下洗流和水槍噴頭角度影響，射程不同，且空中滅火情況和地面不同，飛行員和滅火操作員應(yīng)進(jìn)行充分訓(xùn)練和熟悉。此項(xiàng)試飛工作可多次進(jìn)行，以保證熟練度，同時(shí)檢測設(shè)備性能情況。水槍設(shè)備性能檢查記錄形式如下表：

水槍設(shè)備性能情況如果不達(dá)標(biāo)，則需要進(jìn)行相應(yīng)優(yōu)化以保證空中滅火作業(yè)的需求。該設(shè)備因?yàn)槌隹趬毫ζ?，首次檢查空中射程不達(dá)標(biāo)，因而對噴口進(jìn)行了改進(jìn)。改進(jìn)后水槍射程增加，而流量影響很小。

完成設(shè)備裝機(jī)的調(diào)整和調(diào)試后，可以進(jìn)行相應(yīng)的爬升、平飛、下滑、轉(zhuǎn)彎等基本操作，以使飛行員適應(yīng)設(shè)備裝機(jī)帶來的可能的直升機(jī)操縱上的影響。

最終任務(wù)即為直升機(jī)滅火演示。

2.2.2?滅火演示實(shí)施

（1）火場布置。火場布置工作是滅火演示工作成功的關(guān)鍵?；饒鰬?yīng)設(shè)置在遠(yuǎn)離風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)和居民區(qū)的空曠地帶，并對火點(diǎn)周邊進(jìn)行監(jiān)控和可燃物的清除，防止火勢意外擴(kuò)大。

按起火物區(qū)分，火可分為五種，分別是由普通燃燒物、易燃液體、電氣設(shè)備、易燃金屬、易燃?xì)怏w引起的火情。這些火對應(yīng)的燃燒情況和滅火劑種類各不相同，需要根據(jù)設(shè)備功能情況和實(shí)際作業(yè)需要綜合考慮。該設(shè)備是帶機(jī)腹式水箱的滅火水槍，滅火設(shè)備和滅火劑種類適用于普通燃燒物的滅火（如木材、布、紙等），因而火點(diǎn)的燃燒物應(yīng)由這些材料組成。

火場除火源外，還需進(jìn)行火勢的控制，例如火點(diǎn)的面積、數(shù)量，堆積程度，火焰高度等，這些都需要綜合考慮，以恰當(dāng)充分實(shí)現(xiàn)設(shè)備功能的驗(yàn)證。

（2）應(yīng)急預(yù)案。滅火作業(yè)屬于特種作業(yè)，存在一定的風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)。必須制定相應(yīng)的應(yīng)急預(yù)案。應(yīng)急預(yù)案分為空中和地面兩部分，空中主要指導(dǎo)飛行員進(jìn)行規(guī)范操作以及應(yīng)急處置，例如面對火場的煙霧、不穩(wěn)定氣流、火勢的突變和火場突風(fēng)等特情處置;地面主要是給地面保障工作提供相應(yīng)人員設(shè)備的準(zhǔn)備建議，在應(yīng)急情況下的協(xié)同指揮、滅火、救護(hù)作業(yè)指導(dǎo)等。

該設(shè)備滅火演示采用空、地、塔臺協(xié)同指揮，總指揮設(shè)在火場。火場現(xiàn)場有消防車和救護(hù)人員待命，火點(diǎn)由專門的消防人員控制?？罩袘?yīng)急處置方案經(jīng)過充分論證并與飛行員進(jìn)行溝通?；饒霈F(xiàn)場布置示意如圖5：

圖5?火場布置圖

（3）試飛實(shí)施。在進(jìn)行充分準(zhǔn)備和訓(xùn)練，現(xiàn)場查看和熟悉，地面保障到位，相應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)分析、風(fēng)險(xiǎn)控制措施實(shí)施后，飛行員進(jìn)行實(shí)際滅火作業(yè)。

飛行采用高點(diǎn)接近方式接近火點(diǎn)。在接近火場時(shí)，飛行員需判明風(fēng)向，逐步盤旋降低高度接近火場，風(fēng)向不穩(wěn)定情況下不應(yīng)接近火場。在飛行員能夠辨識火點(diǎn)的情況下，應(yīng)進(jìn)入上風(fēng)，在上風(fēng)側(cè)風(fēng)向接近火點(diǎn)。一般大火影響高度可達(dá)15～20m，應(yīng)當(dāng)控制高度在20m以上接近。試飛采用50m高度接近，20m高度滅火，以保證直升機(jī)的安全。