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        淺談航空裝備機械故障主要特點及預(yù)防措施

        2024-03-16 17:29:35汪永琴
        中國設(shè)備工程 2024年3期
        關(guān)鍵詞:機械故障直升機航空

        汪永琴

        (中國航發(fā)哈爾濱東安發(fā)動機有限公司,黑龍江 哈爾濱 150000)

        航空裝備機械故障是指在航空器的設(shè)計、制造、維護或操作過程中出現(xiàn)的故障,導(dǎo)致飛行安全受到威脅或損害的事件。這些事故可能由多種原因引起,包括設(shè)計缺陷、材料疲勞、制造錯誤、不當維護、操作失誤等,由于航空器的復(fù)雜性和嚴格的要求,機械故障可能會導(dǎo)致災(zāi)難性后果,危及機組人員的生命安全。對航空裝備機械故障的特點進行充分的研究和分析,掌握航空裝備機械故障發(fā)生的規(guī)律,即使在出現(xiàn)危險的情況下,也可以采取有效的應(yīng)急、應(yīng)對措施,將風(fēng)險降至最低,保障人民的生命財產(chǎn)安全。

        1 航空裝備常見的機械故障

        直升飛機機械故障是指在直升機的設(shè)計、制造、維護或操作過程中,機械部件出現(xiàn)功能失效、損壞、斷裂、磨損等問題,從而導(dǎo)致直升機無法正常工作或者引發(fā)安全風(fēng)險的情況。機械故障可能涉及直升機的各個系統(tǒng)和組件,常見的機械故障包括:(1)發(fā)動機故障。包括發(fā)動機失效、燃料供應(yīng)問題、點火系統(tǒng)故障等。(2)傳動系統(tǒng)故障。涉及主減速器、尾減速器、中間減速器、傳動軸等部件的故障,可能導(dǎo)致動力傳遞中斷或異常。(3)旋翼系統(tǒng)故障。包括主旋翼槳葉損壞、操縱故障、尾槳故障、自傾故障等,可能影響直升機的操縱性和穩(wěn)定性。(4)控制系統(tǒng)故障。涉及飛行控制系統(tǒng)、驅(qū)動系統(tǒng)及舵面操作系統(tǒng)故障,可能導(dǎo)致操縱困難和飛行不穩(wěn)定。(5)起落架故障。包括起落架無法放下或收上、支撐結(jié)構(gòu)損壞等,可能影響直升機的著陸和地面操作。(6)液壓系統(tǒng)故障。包括液壓泄漏、液壓元件故障等,可能導(dǎo)致操縱系統(tǒng)無法正常工作。

        2 航空裝備機械故障主要特點

        2.1 老舊飛機事故多

        老舊直升機事故的發(fā)生率相對較高,這主要是由于老舊直升機在使用年限、技術(shù)水平和維護保養(yǎng)方面存在一些潛在問題。首先,老舊直升機可能經(jīng)歷了長時間的使用,其零部件和系統(tǒng)可能已經(jīng)磨損、老化或失效,增加了機械故障的風(fēng)險。比如,長時間的使用會使得直升機的結(jié)構(gòu)和材料發(fā)生疲勞,如金屬疲勞,導(dǎo)致零部件的

        裂紋、變形或失效,進而影響飛行安全。長時間的運行會導(dǎo)致直升機各個機械部件的磨損,如軸承、齒輪、液壓元件等,這些磨損可能影響系統(tǒng)的正常工作,甚至導(dǎo)致故障。直升機的零部件會隨著時間的推移而老化,包括密封件、管路、電線等,老化的零部件可能失去原有的彈性和密封性能,引發(fā)故障。

        其次,老舊直升機的技術(shù)水平可能相對滯后,隨著科技的不斷進步,航空器設(shè)計和制造技術(shù)也在不斷改進和更新,老舊直升機可能無法滿足現(xiàn)代飛行安全標準和要求,其結(jié)構(gòu)性能和飛行特性可能與新型直升機相比有所差距。另外,老舊直升機的維護保養(yǎng)可能存在挑戰(zhàn)。隨著時間的推移,原始設(shè)備制造商可能不再提供支持和備件,維修團隊可能面臨零部件供應(yīng)、技術(shù)支持和維護手冊等方面的問題,導(dǎo)致維護不到位或者使用非原廠配件,進而增加機械故障的風(fēng)險。例如,2018 年,美國紐約州一架老舊直升機在起飛后不久墜落,造成5 人死亡,調(diào)查結(jié)果顯示,事故與壓氣機葉片脫落有關(guān)。2019 年,英國諾??丝ひ患芾吓f直升機在飛行中失去控制并墜毀,造成4 人死亡,調(diào)查發(fā)現(xiàn),事故與維修記錄不完整和老化零部件有關(guān)。2020 年,巴西圣保羅州一架老舊直升機在執(zhí)行任務(wù)期間墜毀,導(dǎo)致4 人死亡,調(diào)查結(jié)果顯示,事故與操縱系統(tǒng)的故障有關(guān)。這些事故均是因為飛機老舊問題而引發(fā)的機械原因事故。

        2.2 發(fā)動機質(zhì)量出現(xiàn)問題

        直升機發(fā)動機質(zhì)量問題如果存在,很容易導(dǎo)致機械故障的發(fā)生,發(fā)動機作為直升機的核心部件,其性能和可靠性對飛行安全具有至關(guān)重要的影響。發(fā)動機質(zhì)量問題可能導(dǎo)致動力輸出不穩(wěn)定、功率下降或完全失效,嚴重影響直升機的飛行性能和控制能力,可能導(dǎo)致事故。也可能導(dǎo)致關(guān)鍵零部件的失效,如傳動軸、軸承、葉片等,這些故障可能引發(fā)其他連鎖反應(yīng),導(dǎo)致直升機無法正常運行。

        此外,發(fā)動機質(zhì)量問題還會導(dǎo)致不平衡或振動加劇,不僅會給直升機本身帶來損壞,還會對操縱性和飛行穩(wěn)定性產(chǎn)生負面影響,增加事故的風(fēng)險。發(fā)動機燃燒不穩(wěn)定或過熱,會引發(fā)火災(zāi)或爆炸,危及直升機及其乘員的安全。

        常見的發(fā)動機質(zhì)量問題包括:(1)零部件制造缺陷。材料不合格、制造過程中的錯誤或疏忽,以及加工或裝配不當?shù)葐栴},導(dǎo)致關(guān)鍵零部件的強度不足或尺寸不準確,從而影響發(fā)動機的性能和可靠性。(2)磨損和腐蝕。由于長時間使用或環(huán)境因素,發(fā)動機零部件可能出現(xiàn)磨損、腐蝕或氧化,降低零部件的功能性能并增加故障的風(fēng)險。(3)油液問題。發(fā)動機的油液是保持正常運行所必需的,但存在油液泄漏、污染或循環(huán)不暢的問題可能會對發(fā)動機產(chǎn)生負面影響,不正確的油液供應(yīng)和循環(huán)可能導(dǎo)致零部件磨損、潤滑不良或過熱等問題。(4)燃料供應(yīng)問題。燃料是支持發(fā)動機燃燒的重要因素,燃料供應(yīng)系統(tǒng)的故障可能導(dǎo)致燃燒不穩(wěn)定、推力減小或完全失效。例如,燃油泵、噴嘴或供應(yīng)管道的故障可能會引發(fā)嚴重的性能問題。(5)冷卻系統(tǒng)問題。發(fā)動機冷卻系統(tǒng)的故障可能導(dǎo)致溫度過高,從而影響發(fā)動機的正常運行。例如,冷卻液泄漏、冷卻器堵塞或循環(huán)不良可能會導(dǎo)致發(fā)動機過熱并降低性能。

        近年來,因為發(fā)動機質(zhì)量問題而引發(fā)的直升機事故不在少數(shù),如2015 年,英國諾??丝ひ患苤鄙龣C在飛行中遭遇發(fā)動機火災(zāi),迫降時撞擊地面,造成4 人死亡,初步調(diào)查表明,事故與發(fā)動機故障有關(guān)。2016 年,美國夏威夷一架直升機在飛行中發(fā)生發(fā)動機故障,導(dǎo)致迫降并起火,造成所有5 名機上人員喪生。

        2.3 危險性作業(yè)事故多

        危險作業(yè)通常指直升機在復(fù)雜、高風(fēng)險環(huán)境下執(zhí)行任務(wù),例如,懸崖救援、建筑施工、森林火災(zāi)撲救等。危險作業(yè)通常要求直升機在狹小的空間、惡劣的天氣條件或高海拔等復(fù)雜環(huán)境中操作,這些環(huán)境會增加直升機受到的外部力量和挑戰(zhàn),使得機械故障的風(fēng)險增加。危險作業(yè)可能需要直升機進行高負荷運輸、吊裝或長時間飛行,這對發(fā)動機、傳動系統(tǒng)和旋翼等關(guān)鍵部件帶來更大的應(yīng)力,容易引發(fā)機械故障。危險作業(yè)還經(jīng)常要求直升機頻繁地進行起降、短時間內(nèi)完成多次任務(wù),限制了對飛機的維護和檢查時間,增加了潛在的機械故障風(fēng)險。此外,危險作業(yè)中常存在障礙物如樹木、塔吊、電線等,以及與其他物體或地面的接觸風(fēng)險,如果直升機與障礙物或其他物體發(fā)生碰撞,可能會導(dǎo)致關(guān)鍵部件損壞或失效。

        例如,2018 年印度尼西亞南蘇拉威西省,一架直升機在進行輸送人員的懸崖救援任務(wù)時墜毀,起火并爆炸,機上13 人全部遇難,據(jù)初步調(diào)查,機械故障可能是導(dǎo)致事故的原因之一,2019 年,美國阿拉斯加州巴里羅瓦地區(qū),一架直升機在執(zhí)行石油勘探任務(wù)時,發(fā)動機出現(xiàn)故障導(dǎo)致失控,事故造成3 名機組人員喪生。這些事件僅是近年來發(fā)生的一些例子,強調(diào)了直升機危險作業(yè)中機械原因事故的風(fēng)險和重要性。為了減少這類事故的發(fā)生,各個環(huán)節(jié)都需要加強安全措施,包括飛行員培訓(xùn)、機械維護和檢查、作業(yè)計劃和風(fēng)險評估等。此外,及時報告和調(diào)查事故,分享經(jīng)驗教訓(xùn)也能提高整個行業(yè)的安全意識和措施。

        3 航空裝備機械故障的預(yù)防措施

        3.1 加強對航空裝備的設(shè)計與管理

        首先,確保直升機的結(jié)構(gòu)設(shè)計滿足或超過適用的航空標準和規(guī)范要求,通過使用先進的分析工具和技術(shù),進行強度和應(yīng)力分析,以驗證直升機在飛行和負載條件下的結(jié)構(gòu)安全性。進行疲勞壽命分析,考慮到直升機在運營過程中的振動、載荷和循環(huán)次數(shù)等因素,保證直升機的結(jié)構(gòu)和部件在規(guī)定的使用壽命內(nèi)具有足夠的疲勞強度。其次,選擇適當?shù)牟牧弦詽M足直升機的設(shè)計需求,包括強度、韌性和抗腐蝕性能,進行適當?shù)牟牧咸幚砗蜔崽幚?,以確保材料的性能和可靠性。再次,在設(shè)計過程中考慮安全防護措施,例如,合理設(shè)置防護罩、保護蓋、防火措施等,確保直升機在發(fā)生事故或故障時,能夠最大程度地減少乘員和設(shè)備的損失。同時,進行系統(tǒng)級的集成設(shè)計,考慮到各個系統(tǒng)之間的相互作用和航空裝備的整體性能,采用冗余設(shè)計,確保在部分系統(tǒng)故障的情況下,直升機仍能保持安全運行。另外,借助先進的技術(shù)和工具,例如,計算機輔助設(shè)計、仿真和虛擬測試等,提高設(shè)計的精度和可靠性,利用數(shù)字化技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)等手段,實時監(jiān)測和獲取直升機的數(shù)據(jù),以優(yōu)化設(shè)計和維護過程。

        3.2 提高航空裝備的生產(chǎn)質(zhì)量

        首先,確保所有生產(chǎn)過程符合適用的航空工業(yè)規(guī)范和標準,包括材料選擇、零部件加工、裝配和測試等方面。其次,建立和執(zhí)行完善的質(zhì)量管理體系,例如,ISO9001 等認證,制定質(zhì)量控制計劃和檢驗程序,確保每個生產(chǎn)環(huán)節(jié)都受到嚴格監(jiān)管和控制。使用先進的檢測和測試設(shè)備,確保產(chǎn)品的質(zhì)量和符合要求,包括非破壞性檢測(NDT)、尺寸測量、強度測試等方面的設(shè)備。再次,提供必要的培訓(xùn)和技能提升機會,確保生產(chǎn)人員熟悉標準操作程序并具備正確的生產(chǎn)技能,持續(xù)教育和培訓(xùn)有助于提高工人的專業(yè)素質(zhì)和意識。同時與供應(yīng)商建立緊密的合作關(guān)系,確保零部件的質(zhì)量可靠,對供應(yīng)商進行評估和審核,并建立長期合作伙伴關(guān)系,以確保零部件的一致性和穩(wěn)定性。另外,收集和分析生產(chǎn)過程中的數(shù)據(jù),以識別潛在的問題和改進機會,建立反饋機制,及時糾正生產(chǎn)中的缺陷和問題,并采取措施防止再次發(fā)生。定期進行內(nèi)部審核和評估,確保生產(chǎn)過程符合質(zhì)量管理要求,參與外部認證和審核,通過國際認可的認證機構(gòu)對產(chǎn)品和流程進行審查。

        3.3 強化航空裝備的維修管理

        首先,制定完善的維修計劃,包括定期檢查、保養(yǎng)和維修等活動,根據(jù)制造商的建議和要求,制定適當?shù)木S護時間表和程序。采取預(yù)防性維修策略,例如,定期更換易損件、潤滑部件等,通過定期檢查和維護,及時※※發(fā)現(xiàn)并解決潛在的故障問題。其次,建立合理的備件管理系統(tǒng),確保所需的備件供應(yīng)充足,并按照標準和規(guī)范進行存儲和使用,遵循制造商的建議和供應(yīng)商的指導(dǎo),選擇符合要求的備件。再次,建立完善的維修記錄和文檔管理系統(tǒng),記錄維修歷史、維修操作和使用情況等信息,以便追蹤裝備的維護歷史和問題解決情況。另外,使用先進的數(shù)據(jù)分析技術(shù)和監(jiān)測系統(tǒng),實時收集和分析裝備的運行數(shù)據(jù),通過監(jiān)測設(shè)備的性能和健康狀態(tài),可以進行預(yù)測性維修和故障排除。

        4 結(jié)語

        總而言之,隨著信息時代的來臨,經(jīng)濟全球化、一體化的迅速發(fā)展,航空裝備將在政治、軍事、經(jīng)濟領(lǐng)域扮演越來越重要的角色,所以加強航空裝備的故障分析與研究,總結(jié)經(jīng)驗教訓(xùn),尋找客觀規(guī)律,逐步完善整個生產(chǎn)管理體系,健全預(yù)防和應(yīng)急處置機制,有效地把控風(fēng)險,不斷提高飛機裝備的可靠性和安全性,更好地服務(wù)社會的發(fā)展。

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