王悅 鄭坤 曾燕敏

摘 要：直升機熱加油能力已經(jīng)成為戰(zhàn)斗力提升的主要方向之一。直升機在不停車的狀態(tài)下開展壓力加油存在安全隱患，可能造成嚴(yán)重的航空地面事故。本研究以某型直升機熱加油試驗為例，通過安全風(fēng)險管理活動進(jìn)行風(fēng)險識別和風(fēng)險管理，識別出嚴(yán)重危險源并制定緩解措施，為后續(xù)試飛安全管理和直升機熱加油試驗提供參考和借鑒。

關(guān)鍵詞：直升機;熱加油;風(fēng)險管理

中圖分類號：V217.33 ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ? ? 文章編號：1003-5168（2022）7-0046-04

DOI：10.19968/j.cnki.hnkj.1003-5168.2022.07.010

Abstract： The ability of fueling during running period of the helicopter has already become a main major of the subject of the promotion of the fighting capacity of helicopters. It is risk for a helicopter to take the fueling operation during running period， and the operation may cause severe aero-ground accident. This passage provides some advice by giving the measures and the information of the danger after identifying and managing the risk of the experiment of fueling of a helicopter during running period.

Keywords： helicopter; fueling during running period; management of risk

0 引言

近年來，直升機快速出動能力已經(jīng)成為戰(zhàn)斗力提升的主要考核指標(biāo)。由于發(fā)動機停車后再啟動需要等待動力艙冷卻，為了縮短某型直升機再次出動的準(zhǔn)備時間，在直升機地面開車狀態(tài)下補充燃油，可以有效節(jié)約等待冷卻時間，提高直升機再次出動效率。

直升機熱加油對燃油通氣口位置、加油接頭、燃油控制閥位置以及加油系統(tǒng)的可靠性都有很高要求。因此，對發(fā)動機或輔助動力裝置工作時進(jìn)行燃油補充，必須先完成系統(tǒng)性的試驗危險源識別，并給出相應(yīng)的風(fēng)險管理辦法。

本文以某型直升機地面慢車時壓力加油為例，對熱加油試驗的危險源進(jìn)行研究和識別，剖析危險源的觸發(fā)條件，形成風(fēng)險管理措施，為后續(xù)開展類似地面試驗積累經(jīng)驗[1-3]。

1 熱加油試驗

1.1 試驗具體步驟

在對熱加油總油量進(jìn)行規(guī)定、壓力加油速度進(jìn)行限制的前提下，對某型直升機進(jìn)行熱加油摸底驗證試驗，并進(jìn)行安全性評估。熱加油試驗步驟如下。

①空中機械師直升機開車至地面慢車。

②加油車停放在直升機左側(cè)，離主旋翼中心不小于1.5倍主旋翼半徑的位置。

③地勤人員托起壓力加油槍管路至機上壓力加油接頭，將地面壓力加油設(shè)備的加油接頭與機上壓力加油接頭對接。

④地勤人員啟動壓力加油設(shè)備，進(jìn)行壓力加油。

⑤地勤人員加油時檢查油車的流量計（顯示加油流量、油量），地勤人員與飛行員保持聯(lián)絡(luò)對當(dāng)前機上油量指示值進(jìn)行確認(rèn)。

⑥完成熱加油后，地勤人員關(guān)閉壓力加油設(shè)備，擰下壓力加油接頭，托起壓力加油槍管路撤離直升機。

⑦空中機械師發(fā)動機關(guān)車。

⑧加油車離開。

1.2 系統(tǒng)介紹

壓力加油系統(tǒng)主要由壓力加油接頭、壓力加油組件、加油管路等組成，通過壓力加油閥和射流傳感器的聯(lián)合動作，控制向機內(nèi)油箱進(jìn)行壓力加油。

壓力加油接頭安裝在機身右側(cè)，通過加油管路與安裝在后油箱底部的附件安裝板上的壓力加油組件相連。

在開始進(jìn)行壓力加油時，油箱底部的壓力加油控制閥為關(guān)閉狀態(tài)，從壓力加油接頭傳遞來的壓力燃油通過連接在壓力加油控制閥上的引射管將燃油壓力引至射流傳感器的發(fā)射端噴射燃油，此時，由于射流傳感器的發(fā)射端和接收端均暴露在空氣中，射流傳感器接收端接收到發(fā)射端噴射的燃油壓力，通過回流管傳遞至壓力加油控制閥，通過壓力加油控制閥內(nèi)的膜盒控制打開壓力加油控制閥進(jìn)行壓力加油。當(dāng)?shù)竭_(dá)加油油面時，射流傳感器的發(fā)射端和接收端均浸入燃油油面，射流傳感發(fā)射端噴射的燃油由于燃油阻力使射流傳感器接收端接收的燃油壓力下降，壓力加油控制閥內(nèi)的彈簧推動閥芯關(guān)閉壓力加油控制閥，停止壓力加油。

直升機通氣系統(tǒng)布置如圖1所示，前油箱通氣口在右發(fā)動機進(jìn)氣道位置前方，后油箱通氣口在左發(fā)動機進(jìn)氣道位置下方[4-5]。

2 風(fēng)險識別

安全風(fēng)險評估是指試飛安全相關(guān)單位根據(jù)實際運行情況分析和預(yù)測危險源的后果，從安全風(fēng)險概率（P）和安全風(fēng)險嚴(yán)重性（S）兩個方面進(jìn)行風(fēng)險評估（R），以確定風(fēng)險是否可接受[6-7]。

安全風(fēng)險的概率等級及等級描述如表1所示;安全風(fēng)險的嚴(yán)重性等級及等級描述如表2所示;安全風(fēng)險評估矩陣圖如圖2所示[8]。

采用風(fēng)險矩陣法對熱加油試驗開展安全風(fēng)險評估活動。

直升機在研制時未考慮熱加油使用場景，總體布置前后油箱通氣口出口均設(shè)置在發(fā)動機進(jìn)氣道附近;油箱消耗燃油時，外界空氣經(jīng)油箱通氣系統(tǒng)進(jìn)入油箱;加油時，油箱中含有油氣的空氣經(jīng)通氣系統(tǒng)排到機外;在壓力加油時，若壓力加油組件故障無法自動中止加油時，燃油經(jīng)通氣系統(tǒng)溢流。

結(jié)合直升機熱加油試驗步驟開展安全風(fēng)險評估活動，識別出2項主要風(fēng)險點。

一是油氣濃度超標(biāo)風(fēng)險（R=2C）：發(fā)動機內(nèi)部、高溫區(qū)域和可能產(chǎn)生電火花區(qū)域，油氣濃度達(dá)到可燃?xì)怏w爆炸范圍下限濃度為1.9%。

二是壓力加油燃油溢流風(fēng)險（R=3C）：燃油被旋翼下洗氣流吹到動力平臺高溫區(qū)域，引發(fā)著火風(fēng)險;燃油進(jìn)入設(shè)備艙，造成設(shè)備艙電子設(shè)備受污染短路故障;因電火花意外導(dǎo)致著火風(fēng)險。

這兩項風(fēng)險點按安全風(fēng)險風(fēng)險矩陣評估應(yīng)該為緩解后可接受，須制定相應(yīng)的緩解措施。

3 風(fēng)險管理

3.1 油氣濃度超標(biāo)風(fēng)險管理

油氣濃度達(dá)到可燃?xì)怏w爆炸范圍下限濃度為1.9%時存在風(fēng)險，可能造成災(zāi)難后果。在發(fā)動機開車狀態(tài)下開展演示驗證試驗，測量區(qū)域如圖3方柜圈出區(qū)域、測量數(shù)據(jù)如表3。

通過表3，表明前、后油箱通氣口油氣濃度遠(yuǎn)低于可燃?xì)怏w爆炸范圍下限濃度為1.9%，左/右發(fā)進(jìn)氣道、左/右武器掛架區(qū)域油氣濃度趨近于0。以上結(jié)果表明旋翼下洗流會加速油氣濃度的擴散，左/右發(fā)進(jìn)氣道等風(fēng)險區(qū)域不會出現(xiàn)油氣聚焦，熱加油過程中油氣擴散濃度不會影響飛機安全。

3.2 燃油溢流風(fēng)險管理

壓力加油溢流時，可能存在災(zāi)難后果。為滿足熱加油安全性要求，需要進(jìn)行設(shè)計改進(jìn)使溢流事件發(fā)生概率降低或使溢流出機身外的燃油遠(yuǎn)離安全影響區(qū)域。導(dǎo)致壓力加油溢流的主要原因是壓力加油組件故障，現(xiàn)建立壓力加油無法自動停止故障樹和事件發(fā)生概率及影響，如圖4、表4所示。

加油控制閥不關(guān)閉發(fā)生的總故障率為

P=（0.048 1+0.423 2+0.554 4+1.674 4）×[10?6]=2.7×[10?6]/h。

壓力加油控制閥不關(guān)閉的發(fā)生概率2.7×[10?6]/h不滿足災(zāi)難事件概率低于1×[10?9]的安全性要求。因此，提出了3種設(shè)計方案并進(jìn)行對比論證，如表5所示。

對3個方案進(jìn)行比較分析，在技術(shù)風(fēng)險、安全性均可保證的情況下，方案三影響多個專業(yè)改進(jìn)設(shè)計且外場實施性差，方案二實施復(fù)雜度高。建議采用方案一，通過對加油裝置實施計量加油改進(jìn)以滿足熱加油需求。

3.3 安全風(fēng)險總結(jié)

綜上，完成評估安全風(fēng)險和采取相應(yīng)緩解措施將油氣濃度超標(biāo)風(fēng)險（R=2C）和壓力加油燃油溢流風(fēng)險（R=3C）降低至油氣濃度超標(biāo)風(fēng)險（R=1D）和壓力加油燃油溢流風(fēng)險（R=1C），屬于安全風(fēng)險矩陣圖中可接受范圍。

4 結(jié)語

風(fēng)險管理是試飛安全管理的核心，通過完善風(fēng)險管理流程，擴大風(fēng)險識別范圍，風(fēng)險點識別更加全面，將變更事項、質(zhì)量安全事件、巡檢問題等均納入識別范圍，制定應(yīng)對措施，將風(fēng)險降到最低。

本文涉及的直升機熱加油是地面試驗的一種，實際上直升機在地面試驗、飛行試驗、日常維護等階段均存在各種安全風(fēng)險問題，因此常態(tài)化開展風(fēng)險管理活動和專業(yè)化緩解措施分析已經(jīng)勢在必行[9-10]。

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