曹慶壯

摘要：隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國(guó)直升機(jī)的數(shù)量逐漸增多。然而，隨著時(shí)間的推移，許多直升機(jī)逐漸進(jìn)入老齡化，新老并存成為中國(guó)航空界的一大現(xiàn)狀，提高新機(jī)保障能力的同時(shí)，著力挖掘老齡直升機(jī)潛能是促使直升機(jī)整體達(dá)到高效益的必要之舉。本文主要針對(duì)老齡直升機(jī)的定義以及老齡直升機(jī)的維護(hù)進(jìn)行研究探討，區(qū)分直升機(jī)是否進(jìn)入老齡化，進(jìn)而維護(hù)老齡直升機(jī)，提高老齡直升機(jī)的完好率和出勤率。

關(guān)鍵詞：直升機(jī);老齡化;維護(hù)

0 ?引言

直升機(jī)作為20世紀(jì)航空飛行器極具特色的創(chuàng)造，它拓展了飛行器的應(yīng)用范圍，彌補(bǔ)了固定翼飛機(jī)的不足。它可以實(shí)現(xiàn)固定翼飛機(jī)做不到的垂直起降、空中懸停以及倒飛，是活躍在建筑物上空、山頂高原上方等情況復(fù)雜危險(xiǎn)條件下的主要飛行器，目前可以看作是第五空間的王者。直升機(jī)是典型的軍民兩用產(chǎn)品，可以廣泛的應(yīng)用在運(yùn)輸、巡邏、旅游、救護(hù)等多個(gè)領(lǐng)域。注：通常，人們把陸地稱為第一空間，海洋稱為第二空間，空中稱為第三空間，宇宙稱為第四空間。近年，西方航空界把300米以下的空間稱為“第五空間”，第五空間地形復(fù)雜，地貌影響較大，而且地物阻隔，雷達(dá)發(fā)現(xiàn)角的可控度非常有限。

1 ?老齡直升機(jī)的定義

在多數(shù)有關(guān)“老齡飛機(jī)”的文獻(xiàn)中，一般將運(yùn)行時(shí)間14年作為劃分航空器是否進(jìn)入“老齡”的節(jié)點(diǎn)。但這種劃分方式過于武斷，并不適合直升機(jī)的運(yùn)行狀況。 “老齡飛機(jī)”在FAA（還有EASA和CAAC）正式頒布的法規(guī)和咨詢通告中并沒有明確定義，而僅是FAA經(jīng)過事故調(diào)查、經(jīng)驗(yàn)積累和多年研究提出的一種說法。而民航界通常劃分“老齡飛機(jī)”的14年時(shí)限，極有可能是源于FAR121部AA分部持續(xù)適航和安全改進(jìn)的121.1105條款中的規(guī)定“服役年限達(dá)到或超過14年的飛機(jī)應(yīng)當(dāng)對(duì)結(jié)構(gòu)修理、改裝記錄進(jìn)行檢查和評(píng)估”。此外中國(guó)民航局飛標(biāo)司潘超提出：“老齡飛機(jī)”并不是使用時(shí)間達(dá)到一定年齡的飛機(jī)，而是指設(shè)計(jì)規(guī)范存在一定缺陷的飛機(jī)。”該觀點(diǎn)從不同側(cè)面豐富了“老齡化”的概念。目前，世界上主要有兩種界定方法：一種是根據(jù)飛機(jī)交付后的日歷計(jì)算;另一種是指飛機(jī)的使用時(shí)限達(dá)到設(shè)計(jì)服役目標(biāo)（DSO）的75%甚至更高的目標(biāo)以后。除此之外也有使用某些限制值參數(shù)來界定的，比如采用飛行小時(shí)、飛行次數(shù)和出廠時(shí)間中的一個(gè)或多個(gè)的組合。其實(shí)“老齡化”對(duì)航空器來說是一個(gè)漸變的過程，而無(wú)明確的時(shí)間或物理界限。隨著直升機(jī)使用時(shí)間、起落次數(shù)以及飛行小時(shí)數(shù)的增加，機(jī)體結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)長(zhǎng)期受內(nèi)外交變載荷與環(huán)境應(yīng)力等多種因素影響，直升機(jī)部件會(huì)產(chǎn)生不同形式的損傷和老化，使得直升機(jī)的故障率上升，可靠性下降，逐漸進(jìn)入“老齡化”。

經(jīng)過研究，本文定義“老齡直升機(jī)”是指直升機(jī)達(dá)到飛行年限以后或者到達(dá)預(yù)計(jì)壽命，并且雖然經(jīng)過更換部件但直升機(jī)整體的可靠性下降，操縱性能變差，維護(hù)所需的費(fèi)用增加，設(shè)計(jì)缺陷愈加明顯，即視為直升機(jī)進(jìn)入“老齡化”過程。不能單一的憑借飛行年限判定，而應(yīng)更加側(cè)重直升機(jī)整體性能的變化作為界定的標(biāo)準(zhǔn)。

2 ?老齡直升機(jī)的維護(hù)

2.1 老齡直升機(jī)面臨的主要問題

2.1.1 腐蝕 ?直升機(jī)機(jī)身結(jié)構(gòu)、發(fā)動(dòng)機(jī)部附件、蒙皮等大部分構(gòu)件和設(shè)備都是金屬材料制成的，長(zhǎng)期的飛行、入庫(kù)停放將會(huì)受環(huán)境的影響，在高溫、高濕、鹽霧或酸、堿等的惡劣條件下，會(huì)遭受腐蝕。主、尾槳葉翼尖罩蒙皮內(nèi)可能會(huì)存在嚴(yán)重的晶間腐蝕;輪轂裸露部位的大面積腐蝕，蒙皮表面涂層裂紋引起的金屬電化學(xué)腐蝕;橡膠密封圈、燃滑油軟管等非金屬件的腐蝕造成系統(tǒng)密封性能變差，油液滲漏、密封不嚴(yán)以及導(dǎo)線發(fā)生粘連，影響線路絕緣性能等的情況。

2.1.2 老化 ?老化主要針對(duì)飛機(jī)上的非金屬材料。直升機(jī)上除大量使用金屬材料外，還使用許多非金屬材料，如塑料、復(fù)合橡膠、玻璃、特殊涂層等，另外還有一些高分子材料。這些非金屬材料在長(zhǎng)時(shí)間日曬和高溫潮濕的條件下，或者在檢修、正常飛行前維護(hù)時(shí)有機(jī)油劑添加、清洗時(shí)會(huì)產(chǎn)生老化、變質(zhì)，影響部件的正常功能，甚至危害飛行安全。在添加燃滑油時(shí)操作不慎或者燃滑油管路破損引起的油液泄露會(huì)污染涂層、橡膠等有機(jī)部件，質(zhì)量下降。各種導(dǎo)管、軟管線路絕緣部分，各密封膠圈、防火布套等經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間使用，都會(huì)發(fā)生老化現(xiàn)象。

2.1.3 磨損 ?磨損是老齡直升機(jī)不可避免出現(xiàn)的情況，嚴(yán)重的磨損會(huì)導(dǎo)致直升機(jī)的故障。各種活動(dòng)部件、帶有自由度運(yùn)動(dòng)的零件長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)轉(zhuǎn)都會(huì)出現(xiàn)磨損，這種情況不可避免。況且直升機(jī)整體以機(jī)械單元構(gòu)建而成，并非一體，各單元體雖緊密鏈接，但是也存在間隙，飛行過程中連接件難免擠壓碰撞造成磨損。

2.1.4 疲勞 ?疲勞主要指直升機(jī)機(jī)身構(gòu)架和零部件的疲勞，這種疲勞既出現(xiàn)在金屬部件上又出現(xiàn)在非金屬部件上，在老齡直升機(jī)上普遍存在，并且這種隱患不易發(fā)現(xiàn)，不易排查，有時(shí)必須借助專業(yè)的手段檢測(cè)。比如機(jī)身框架上的桁梁裂紋，尾槳涂層下的槳葉裂隙，燃燒筒壁熱疲勞，這些疲勞均不易發(fā)現(xiàn)，但危害很大。直升機(jī)上常見的疲勞有腐蝕疲勞、拉伸疲勞、老化疲勞、應(yīng)力應(yīng)變疲勞、熱疲勞等。

2.1.5 變形 ?這里的變形是指直升機(jī)零部件在使用壽命達(dá)限的基礎(chǔ)上，在載荷或其他因素的影響下發(fā)生變形（塑性變形、脆性斷裂）。這里不同于正常狀態(tài)下零部件受大載荷變形，此時(shí)的零部件整體剛性下降，所能承受的載荷、強(qiáng)度都下降了。常見的變形有老化變形、過載折斷;傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的齒輪老化變形會(huì)出現(xiàn)齒面起脊、齒緣飛邊、輪齒起皺、塑性變形等情況;尾軸的花鍵軸出現(xiàn)疲勞斷裂或者塑性變形折斷;有的部位還會(huì)出現(xiàn)斷裂裂紋，比如旋翼、尾槳。

2.2 老齡直升機(jī)維護(hù)技術(shù)的建議

2.2.1 要根據(jù)老齡直升機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行防腐控制 ?飛行作業(yè)后及時(shí)清洗防護(hù)，利用專業(yè)的清洗劑清洗，注意縫隙死角，降低腐蝕的可能性，改善局部環(huán)境;存放時(shí)要保證存放地點(diǎn)的通風(fēng)、干燥，也要預(yù)防塵土;直升機(jī)部件涂層破壞以后要及時(shí)處理，避免腐蝕加重，或者直接更換;最后從制造材料上入手，使用耐腐蝕材料，提高老齡直升機(jī)機(jī)體結(jié)構(gòu)的抗腐蝕能力。

2.2.2 對(duì)老齡直升機(jī)各關(guān)鍵系統(tǒng)進(jìn)行重新評(píng)估，重點(diǎn)在于增加檢查項(xiàng)目和檢查深度 ?直升機(jī)飛行的實(shí)現(xiàn)是各個(gè)系統(tǒng)協(xié)調(diào)運(yùn)行達(dá)到的，直升機(jī)進(jìn)入“老齡化”后各系統(tǒng)的可靠性均達(dá)到臨界狀態(tài)，此時(shí)必須加強(qiáng)對(duì)各系統(tǒng)的檢測(cè)、評(píng)估，防止出現(xiàn)系統(tǒng)故障;傳統(tǒng)的狀態(tài)監(jiān)測(cè)存在一定的弊端，不夠全面，直升機(jī)進(jìn)入“老齡化”后，監(jiān)測(cè)的參數(shù)要更多、更全面，不能局限在整體的飛行參數(shù)，還要測(cè)算材料本身的強(qiáng)度、疲勞情況等。

2.2.3 根據(jù)老齡直升機(jī)非金屬件的老齡化特點(diǎn)，合理制訂老齡直升機(jī)的維護(hù)檢查措施及更換件周期，保證老齡直升機(jī)使用安全。直升機(jī)上的復(fù)合材料使用廣泛，不可避免的存在擦傷、破損等狀況，應(yīng)合理制訂復(fù)合材料的檢查、修復(fù)措施，提高老齡直升機(jī)復(fù)合材料使用的耐久性。

2.3 老齡直升機(jī)狀態(tài)評(píng)估系統(tǒng)設(shè)想

隨著先進(jìn)科學(xué)技術(shù)進(jìn)步，通用航空的發(fā)展，以及國(guó)家對(duì)空域逐漸開放，直升機(jī)的數(shù)目會(huì)越來越多。但直升機(jī)的成本費(fèi)用還是相當(dāng)昂貴的，飛行壽命有限，性價(jià)比不是太高，還屬于較為高檔的交通運(yùn)輸工具。特別是壽命后期，安全性系數(shù)不高，維護(hù)費(fèi)用增加，整體效益不好，有的人出于安全性考慮，會(huì)過早停飛直升機(jī)，經(jīng)濟(jì)效益有損失;相反，有人可能更加注重經(jīng)濟(jì)效益，安全性能不夠重視，直升機(jī)存在較大風(fēng)險(xiǎn)。針對(duì)這種情況，應(yīng)該建立一個(gè)“老齡直升機(jī)狀態(tài)評(píng)估系統(tǒng)”，對(duì)進(jìn)入老齡化的直升機(jī)進(jìn)行科學(xué)、準(zhǔn)確、中肯的評(píng)估，既能保證飛機(jī)的安全性能又能提高的飛機(jī)的經(jīng)濟(jì)效益。

“老齡直升機(jī)狀態(tài)評(píng)估系統(tǒng)”主要評(píng)估直升機(jī)的可靠性、維修性、經(jīng)濟(jì)性，根據(jù)側(cè)重不同，評(píng)估參數(shù)以及參數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)也不同。軍用的直升機(jī)更加注重戰(zhàn)備完好率，完成任務(wù)的高效性，直升機(jī)自身操作性，因此，評(píng)價(jià)狀態(tài)標(biāo)準(zhǔn)主要包含平均故障間隔時(shí)間（MTBF）、平均故障間隔飛行小時(shí)（MFHBF）、平均維修間隔時(shí)間（MTBM）完成任務(wù)的成功概率（MCSP）、平均任務(wù)中斷間隔飛行小時(shí)（MFHBA）等;民用的通航直升機(jī)更加注重經(jīng)濟(jì)效益，老舊直升機(jī)維修保障用的人力、物力、財(cái)力要盡可能的少，它的評(píng)估指標(biāo)偏重于平均維修間隔時(shí)間（MTBM）、每飛行小時(shí)維修工時(shí)、部件拆卸率、更換次數(shù)以及翻修間隔期限（TBO），經(jīng)濟(jì)指向性明顯。

3 ?結(jié)束語(yǔ)

本文首先對(duì)“老齡直升機(jī)”進(jìn)行了定義，判斷直升機(jī)是否進(jìn)入“老齡化”對(duì)飛行安全尤為重要，關(guān)系到飛行人員的人身安全以及飛行任務(wù)的順利完成，影響直升機(jī)的完好率、出勤率。對(duì)于進(jìn)入老齡化的直升機(jī)，我們必須做好維護(hù)工作，不斷積累維護(hù)經(jīng)驗(yàn)，豐富維護(hù)技術(shù)，扎實(shí)做好維修、保養(yǎng)工作，提高老齡直升機(jī)的使用性能，實(shí)現(xiàn)更高效益。最后提出了“老齡化直升機(jī)狀態(tài)評(píng)估系統(tǒng)”的設(shè)想，針對(duì)軍民兩用直升機(jī)的不同需求，設(shè)立不同的評(píng)價(jià)指標(biāo)和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，但是具體的評(píng)估方案還在研究論證中，還需要科學(xué)的實(shí)驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]張棟，蘇凱杰.直升機(jī)腐蝕與防護(hù)措施研究[J].科技資訊，2018，16（08）：114-115.

[2]高洪祥.老齡化直升機(jī)維修保障對(duì)策[C].中國(guó)航空學(xué)會(huì)航空維修工程專業(yè)分會(huì).航空裝備維修技術(shù)及應(yīng)用研討會(huì)論文集.中國(guó)航空學(xué)會(huì)航空維修工程專業(yè)分會(huì)：中國(guó)航空學(xué)會(huì)，2015：832-835.

[3]劉文珽，賀小帆，等.飛機(jī)結(jié)構(gòu)腐蝕/老化控制與日歷延壽技術(shù)[M].北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2010.

[4]茍江，周彬.老齡化通用航空器維護(hù)技術(shù)探討[J].航空維修與工程，2019（01）：66-68.

[5]王自力.直升機(jī)可靠性、維修性指標(biāo)研究[J].航空學(xué)報(bào)，1995（S1）：20-27.