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装备环境工程
EQUIPMENT ENVIRONMENTAL ENGINEERING
第6卷 第1期 2009年02月
直升机东南沿海地区环境适应性研究
张彩先,蒋晓彦,孙艳,龙东
(总参谋部陆航研究所,北京101121)
摘要:分析了东南沿海气候因素对直升机影响机理,并通过比较装备在东南沿海地区和内地的某型直升机出现的故障现象和故障数,科学评价了该型直升机东南沿海地区环境适应性,找出该型直升机在东南沿海地区故障频发部件,并提出了防护建议。
关键词:直升机;东南沿海地区;环境适应性
中图分类号:V275.1;V216.51 文献标识码:A文章编号:1672-9242(2009)01-0066-05
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ResearchonHelicopterEnvironmentalWorthinessinSoutheastCoastalAreas
ZHANGCai-xian,JIANGXiao-yan,SUNYan,LONGDong
(TheArmyAviationInstitute,Beijing101121,China)
Abstract:Themechanismsofinfluenceoftheclimatefactorsonhelicopterinsoutheastcoastalareaswereanalyzed.Com-paringmalfunctionphenomenonandnumberofsometypehelicopterininlandandsoutheastcoastalareas,theenvironmentalworthinessofthehelicopterinsoutheastcoastalareaswasscientificallyestimatedandthehighfrequencymalfunctionpartswerefound.Suggestionsoncorrosioncontrolofthehelicopterwereputforward.
Keywords:helicopter;southeastcoastalarea;environmentalworthiness
当地由高温、高湿、盐雾、霉菌等因素构成的复杂环
1 东南沿海环境气候因素对直升机的
影响机理
据国外有关资料报道,机载设备在使用中发生的故障有52%是由环境因素引起的,其中又以振动、温度、湿度和盐雾引起的故障为最多(90%)。国内的统计数字也表明,机载电子设备的故障中,因产品受潮造成的故障占80%,因霉菌造成的故障占10%~15%。
对直升机,大部分时间处于地面待命和维护状态。当它们部署在我国东南沿海时,就很容易受到
收稿日期:2008-08-29
境的影响,从而产生故障。下面分别讨论这几种环境对直升机部件的影响机理。
1.1 高温
物体内部分子运动的速度随温度升高而升高,分子动能的增加将导致物体的膨胀、物体状态及物理特性的变化。
高温对材料的影响很多,主要是使材料性能恶化,造成元器材失效或设备故障(见表1)。故障模式可以从结构完整性破坏到相变引起灾难性的破坏。这些可能是热力效应、电磁效应、辐射效应、化学动力
作者简介:张彩先(1969-),女,山西长治人,硕士,高级工程师,主要从事野战保障装备研究工作。
表1 美国军标MIL-STD-810F中列出的典型的高温效应Table1 RepresentativeeffectofhightemperatureinMIL-STD-810F
a.不同材料膨胀不一致使得零部件相互咬死。
b.润滑剂粘度变低;润滑剂外流造成连接处润滑剂减少。c.材料尺寸全部或局部地改变。d.包装、衬垫、密封、轴承和轴发生变形、咬合失效,引起机械性或者完整性故障。e.衬垫出现永久性硬化。f.外罩和密封条损坏。g.固定电阻阻值改变。
h.温度梯度不同和不同材料的胀差使电子线路的稳定性发生变化。
i.变压器和机电部件过热。
j.继电器以及磁作动或热作动装置的吸合/释放范围变化。k.工作寿命缩短。
l.固体药柱或装药分离。m.密封壳体(炮弹、炸弹等)内产生高压。n.爆炸物或推进剂的加速燃烧。o.爆炸物在其壳体内膨胀。p.炸药熔化和渗漏。q.有机材料退色、裂解或龟裂纹。r.合成材料的放气。
反应加剧;设备长霉,霉菌是主要因素,而适宜的温度和湿度却是霉菌生长不可缺少的条件;盐雾对大多数金属具有腐蚀作用,原因是发生电化学反应,高温会加速这种电化学反应;设备在复杂环境中贮存、运输和使用时,总会受到与高温综合在一起的潮湿影响,温度越高,在相同的湿度下绝缘受潮速度越快,因此潮湿对材料和设备的影响是和温度分不开的。
1.2 高湿
机载设备在潮湿环境的作用下发生劣化,通常是表面受潮和体积受潮两种原因造成的。对于表面裸露的设备来说,表面水蒸气的吸附和凝露现象是造成表面受潮的主要原因;体积受潮主要是水蒸气扩散和吸收形成的;具有封闭外壳或者空腔的密封设备,虽然内部并不直接接触高湿度条件,但水蒸气会通过间隙进入空腔内,或由于温度的变化形成空腔内气体的呼吸效应增强外部的潮气通过间隙,进入内部而造成内部受潮。高湿环境会影响设备的物理和化学性能。
1)表面影响。例如:金属的氧化和/或电蚀;加速化学反应;表面有机涂层和无机涂层的化学或电化学破坏;表面潮气与外来附着物相互作用,产生腐蚀层;摩擦系数的变化,引起粘合或粘附。
2)材料特性的变化。例如:由于吸附作用引起材料膨胀。其它特性变化,如:物理强度降低、电气绝缘和隔热特性变化、复合材料的分层、弹性或塑性改变、吸湿材料性能降低、由于吸湿引起的炸药和推进剂性能降低、光学元件成象传输质量下降、润滑剂性能降低。
3)凝露和游离水。例如:电气短路、光学件表面模糊、热传递特性变化。
潮湿有时会引起设备产生阈值故障(例如,由于凝露造成设备内部积水,从而引起电路短路),有时造成累积故障(潮湿引起材料腐蚀,腐蚀达到一定程度设备产生故障)。即使是凝露积水引起的阈值故障,积水也需要一定的时间累积,并非/立竿见影0。但是,如果是由于降水造成的设备内部积水,却可以很快发展为故障。因此,外场记录的与潮湿相关的机载设备故障往往是和降水相对应的,而与高相对学效应作用的结果。其机理是,随着温度增加,电子、原子、分子运动速度加快,激发出上述效应。
值得注意的是,上面所说高温对材料、对设备影响,有些会立即引发设备的故障,特别是当环境温度超过某种材料的使用温度极限时;有些则需要较长时间的累积,甚至需要与其他环境因素一起,才能引发比较显著的故障。前一类故障称为阈值故障,后一类称为累计故障。
通过对气象观测数据的分析可以看到,我国东南沿海和南海地区复杂环境中所谓的高温条件一般不会超过40e,考虑到平台的诱发环境,一般也不会超过50e,所以一般不会使机载设备出现阈值故障。在调研过程中,有些机务人员也表示/温度不是问题0。但是,设备长期在比较高的温度作用下,特别在是伴随高湿、盐雾等其他环境因素的情况下,设备容易产生累积故障。
在实际的复杂环境中,高温总是和其它环境因素共同对设备产生影响,只不过有时占的比例大,有时占的比例小。例如,太阳辐射对设备的影响主要是加热效应和光化学效应,高温和加热效应显然会,
1.3 盐雾
直升机大部分时间处于地面待命和维护状态。悬浮于空气中的盐雾可通过气流直接进入直升机内部或通过沉降于直升机外表面的雾液而流入机内,对直升机机体和机内设备产生如下主要影响。1.3.1 腐蚀影响
1)电化学反应引起的腐蚀。2)加速应力腐蚀。
3)盐在水中电离后形成的酸/碱溶液。1.3.2 电气影响
1)由于盐沉积引起电子设备的损坏。2)导电层的产生。
3)绝缘材料和金属的腐蚀。1.3.3 物理影响
1)机械部件和组件的活动部分的阻塞或粘结。2)由电解作用导致漆层起泡。
侵蚀抗霉材料[1]。
2 某型直升机东南沿海环境适应性评价
文中以装备在东南沿海地区的某型直升机为研究对象,以@@@@-@@@@年故障统计数据为依据,评价某型直升机在东南沿海环境适应性。
从表2可以看出,某型直升机机械、特设、无线
表2 某型直升机东南沿海地区故障与内地对照Table2 Malfunctionnumberofsometypehelicoptercom-paringsoutheastcoastalareastoinland
专业机械特设无线电军械
沿海地区故障数841643116
平均故障8.416.43.11.6
内地故障数66195550
平均故障3.510.32.90
沿海/内地2.41.591.1$
1.4 霉菌
霉菌对机载设备的影响主要是对构成机载设备材料的破坏。霉菌对材料的作用有直接和间接的破坏作用。
1)对材料的直接侵蚀,不抗霉材料容易被霉菌分解并作为食物而直接受到破坏。这会导致设备物理特性的破坏。不抗霉材料举例如下。
(1)天然有机材料制品。最容易受到直接侵蚀,有植物纤维材料(如木材、纸张、天然纤维纺织品和绳索),动物基和植物基粘合剂,油脂、油和许多碳氢化合物,皮革。
(2)合成材料。有含聚氯乙烯的组分(如含有脂肪酸酯的增塑组分),某些聚氨酯类(如聚酯和某些聚醚),作为层压材料有机填料的塑料,含有易长霉组分的油漆和清漆。
2)对材料的间接侵蚀,当出现下列情况时,抗霉材料会受到间接侵蚀而破坏。
(1)生长在积有灰尘、油脂、汗迹和其他污染物的表面的霉菌(人们发现这些污染物是在设备制造期间或使用期间堆积在设备上的),能够损坏底材,甚至可能通过底材直接侵蚀抗霉材料;
(2)由霉菌分泌代谢的产物(有机酸)能腐蚀金属、蚀刻玻璃,引起塑料或其他材料的发暗或降解;
军械特设专业机械
电、军械等4个专业中,东南沿海地区使用的直升机故障高于内地使用的直升机,机械故障是内地的2.4倍,特设故障是内地的1.59倍,无线电故障是内地的1.1倍,军械故障内地是0,沿海地区是1.6。这说明东南沿海地区典型的恶劣环境对直升机使用是有影响的,而且对机械和军械专业影响更为明显。
从表3可以看出,直升机旋翼浆叶、尾桨叶、地
表3 某型直升机东南沿海地区故障频发部件与内地对照Table3 Malfunctionpartsofsometypehelicoptercompa-ringsoutheastcoastalareastoinland
故障名称旋翼桨叶尾桨叶地平仪电动操纵舵机
防撞灯航空时钟航向耦合器起动电磁活门燃油增压泵压力表传感器转速指示器转弯表稳瞄
沿海平均故障内地平均故障
1.32.91.30.90.60.80.70.70.80.80.80.50.9
0.10.110.630.50.110.50.740.260.210.310.110.10
平仪、电动操纵舵机、防撞灯、航空时钟、起动电磁活门、燃油增压泵、压力表传感器、转速指示器、转弯表、稳瞄在东南沿海地区使用故障明显增多,特别是该直升机尾桨叶、旋翼桨叶、稳瞄故障受东南沿海地区影响更突出。
从以上分析可以看出,某型直升机针对东南沿海地区特设专业设计环境适应性相对较差,而机械、无线电、军械专业设计环境适应性相对较好。
的设备故障并不多。
根据上面的分析,在研究东南沿海地区对直升机的影响时,应重点研究湿热和盐雾这2种因素。
4 结语
4.1 结论
根据大量调研和对直升机故障数据分析,可以
得出以下结论。
1)通过对气象观测数据的统计分析,可以看出东南沿海地区的气候特点是常年温热、潮湿、多雨,而且大气中盐分含量较高。
2)通过对直升机故障数据分析,东南沿海地区某型直升机故障主要集中在特设和无线电专业,也就是直升机机载设备,说明直升机机载设备受东南沿海气候影响最大。定量分析表明,沿海地区气候对直升机的旋翼桨叶和尾桨叶影响很大。
3)东南沿海地区气候环境对直升机机载设备的最大影响因素是盐雾、高温和高湿。
4)东南沿海环境气候影响直升机是综合影响。高温、高湿、盐雾等因素对直升机部件共同产生影响,只不过占的比例不同。
3 气候因素与直升机故障之间的关系
分析
3.1 直升机故障与气候环境因素相关
根据以上分析可以看到,部署在东南沿海地区的该型故障明显高于内地。由于东南沿海地区直升机故障数的增加与该地区的高温、高湿、多雨的季节有一定的对应关系,而内地对应的直升机故障明显较少,据此可以判定东南沿海地区气候对直升机是有影响的。
3.2 引起直升机故障的环境因素
根据调研发现,东南沿海地区对直升机部件影响最大的因素是潮湿,潮湿又分为以下2种情况。
1)降水引起的设备受潮,这种影响比较直接,主要是使设备内部积水引发故障。这种故障一般容易排除,排水干燥后,设备一般能恢复正常。
2)由于空气相对湿度大引起的设备受潮,长时间高湿度作用,在设备内部凝露,引起故障。
其次对机载设备(特设和无线电)影响大的是盐雾。含盐分的大气进入直升机内部,加上潮湿的综合影响,容易在设备和结构件的材料表面形成含盐的水膜,引发并加速金属材料的腐蚀。
高温一般不会单独引起机载设备故障。在东南沿海地区,高温往往和高湿、盐雾等环境因素相伴。高温对直升机设备的影响主要是加快潮湿和盐雾对材料的腐蚀速度(加速电化学反应)。另外,在高相对湿度的环境中,温度的变化往往会引起凝露和/呼吸现象0,加速设备受潮。
在高温、高湿环境中确实容易滋生霉菌。但是由于沿海地区大气中盐分含量较高,对霉菌的生长4.2 建议
根据以上分析,针对得出的结论,笔者提出以下建议,以供参考。
1)改善直升机的停放环境。某型直升机在东南沿海地区长期停放时,应停放在机库内,即使条件不具备,也要搭建简易机库或使用蓬库。在条件允许的情况下,直升机应停放在距海300km以外的地方,若周围环境中有山、树林或房屋时,直升机应停放在遮蔽物之后,减少盐雾沉降,延缓盐雾对直升机的腐蚀。
2)合理选用航空涂料重新喷涂直升机,提高密封质量。对于现役直升机,在不改变直升机结构的前提下,要充分发挥直升机在东南沿海地区的战斗力,提高直升机抗盐雾腐蚀的能力,保证飞行安全,最有效可行的方法之一是合理选用抗腐蚀性能较强、附着性能较好的涂料,对直升机机体、旋翼、机载设备以及直升机上容易发生盐雾腐蚀的材料和部位,
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装备环境工程 2009年02月
紧固件、起落架舱等存在缝隙和连接的部位加强密封,并通过使用缓蚀剂等措施提高直升机抗盐雾腐蚀性能。
3)配备防腐应急工具箱。盐雾腐蚀的发生、发展是一个缓慢的过程,如果直升机在东南沿海地区执行短期任务,可通过配备防腐应急工具箱,对发生腐蚀的部位临时性地紧急处理,如除锈、补漆等,并记录修补的部位,以便在定期维护时重点检查,避免腐蚀加重。应急防腐工具箱主要配有专用护目镜、检查镜、专用手套、砂纸、防腐剂等。
4)进行防霉结构设计。在直升机电子设备的结构设计中,应当重视防霉结构设计,要把防霉结构设计贯彻到直升机的总体设计中去。合理的结构设计能有效地消除或减弱霉菌赖以生存的环境条件,抑制霉菌生长,从而提高直升机电子设备防霉抗霉能力。良好的结构设计应当是:结构完整、简洁、流畅,所有的构件尤其是暴露在外的构件能避免积水
藏灰,缝隙结构容易消除,工艺防护操作方便;对大容积的结构件,设计时应充分考虑设备的通风设置,加强空气流通,保持设备内空气干燥,防止电子设备受潮或积水;根据需要和可能尽量采用密封结构。除此之外,采用通风排湿,使用干燥剂吸潮,密闭围封,降温以及化学药剂熏蒸等方法也能收到较好的防霉效果。
[2]
参考文献:
[1] 祝耀昌.产品环境工程概念[M].北京:航空工业出版
社,2003:66-67.
[2] 陈丹明,李金国,苏兴荣等.军用电子装备的防霉[J].
装备环境工程,2006,3(4):78-81.
(上接第58页)
及采用现代信息技术进行规范的宣传。如阿特拉斯耐候试验服务集团、拉奎腐蚀技术研究中心、日本天然暴露试验中心等都采用自己的网站进行广泛宣传。最突出的是阿特拉斯耐候试验服务集团,它们的网站内容十分丰富,全面介绍产品、服务、新闻,同时提供一些培训教材,进行客户培训。当采用户外暴露试验等关键词在互联网上检索时,大约有75%以上与ATLAS有关。这些大型的试验站网都在一定程度上承担国防的试验任务,除了拉奎腐蚀技术研究中心在其网站中简单提到武器装备试验任务之外,其它单位未见报道。
参考文献:
[1] 魏铭炎.国外天然暴露场概述[J].环境技术,1999(4):
34-37.
[2] 汪学华.自然环境试验技术[M].北京:航空工业出版
社,2003:10.
[3] AtlasMaterialTestingSlutions[EB/OL].www.atla-swsg.com.
[4] 苏艳.国内外自然环境试验体系探讨[J].中国标准化,
2003,(3):27-28.
[5] MajorRangeandTestFacilityBase[EB/OL].http://
www.globalsecurity.org/military/facility/mrtfb.htm.[6] VANDERZYLL.TropicRegionsTestCenter[J].IT-EAJournal2008,29:240-243.
[7] 文邦伟,李继红,张伦武.美军三大自然环境试验中心
[J].装备环境工程,2004,1(1):87-90.
[8] 魏铭炎.国外环境技术研究发展近况[J].环境技术,
2000(3):25-27.
[9] 祝耀昌,傅耘,徐明.国外环境工程发展综述[J].航空
标准与质量,1998(2):41-44.
[10]祝耀昌.产品环境工程概论[M].北京:航空工业出版
社,2003:7.
3.8 国家对自然环境试验站网提供支持
对于民用自然环境试验站网,国家采用相关政策进行支持,如澳大利亚,国家通过税收政策给自然环境试验站网提供支持;日本天然暴露试验中心得到国家的大量财政支持;美国的军用环境试验网主要靠国防拨款支持。对于国防站网,除了适用国家支持政策之外,国家还定期拨款支持。
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装备环境工程
EQUIPMENT ENVIRONMENTAL ENGINEERING
第6卷 第1期 2009年02月
直升机东南沿海地区环境适应性研究
张彩先,蒋晓彦,孙艳,龙东
(总参谋部陆航研究所,北京101121)
摘要:分析了东南沿海气候因素对直升机影响机理,并通过比较装备在东南沿海地区和内地的某型直升机出现的故障现象和故障数,科学评价了该型直升机东南沿海地区环境适应性,找出该型直升机在东南沿海地区故障频发部件,并提出了防护建议。
关键词:直升机;东南沿海地区;环境适应性
中图分类号:V275.1;V216.51 文献标识码:A文章编号:1672-9242(2009)01-0066-05
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ResearchonHelicopterEnvironmentalWorthinessinSoutheastCoastalAreas
ZHANGCai-xian,JIANGXiao-yan,SUNYan,LONGDong
(TheArmyAviationInstitute,Beijing101121,China)
Abstract:Themechanismsofinfluenceoftheclimatefactorsonhelicopterinsoutheastcoastalareaswereanalyzed.Com-paringmalfunctionphenomenonandnumberofsometypehelicopterininlandandsoutheastcoastalareas,theenvironmentalworthinessofthehelicopterinsoutheastcoastalareaswasscientificallyestimatedandthehighfrequencymalfunctionpartswerefound.Suggestionsoncorrosioncontrolofthehelicopterwereputforward.
Keywords:helicopter;southeastcoastalarea;environmentalworthiness
当地由高温、高湿、盐雾、霉菌等因素构成的复杂环
1 东南沿海环境气候因素对直升机的
影响机理
据国外有关资料报道,机载设备在使用中发生的故障有52%是由环境因素引起的,其中又以振动、温度、湿度和盐雾引起的故障为最多(90%)。国内的统计数字也表明,机载电子设备的故障中,因产品受潮造成的故障占80%,因霉菌造成的故障占10%~15%。
对直升机,大部分时间处于地面待命和维护状态。当它们部署在我国东南沿海时,就很容易受到
收稿日期:2008-08-29
境的影响,从而产生故障。下面分别讨论这几种环境对直升机部件的影响机理。
1.1 高温
物体内部分子运动的速度随温度升高而升高,分子动能的增加将导致物体的膨胀、物体状态及物理特性的变化。
高温对材料的影响很多,主要是使材料性能恶化,造成元器材失效或设备故障(见表1)。故障模式可以从结构完整性破坏到相变引起灾难性的破坏。这些可能是热力效应、电磁效应、辐射效应、化学动力
作者简介:张彩先(1969-),女,山西长治人,硕士,高级工程师,主要从事野战保障装备研究工作。
表1 美国军标MIL-STD-810F中列出的典型的高温效应Table1 RepresentativeeffectofhightemperatureinMIL-STD-810F
a.不同材料膨胀不一致使得零部件相互咬死。
b.润滑剂粘度变低;润滑剂外流造成连接处润滑剂减少。c.材料尺寸全部或局部地改变。d.包装、衬垫、密封、轴承和轴发生变形、咬合失效,引起机械性或者完整性故障。e.衬垫出现永久性硬化。f.外罩和密封条损坏。g.固定电阻阻值改变。
h.温度梯度不同和不同材料的胀差使电子线路的稳定性发生变化。
i.变压器和机电部件过热。
j.继电器以及磁作动或热作动装置的吸合/释放范围变化。k.工作寿命缩短。
l.固体药柱或装药分离。m.密封壳体(炮弹、炸弹等)内产生高压。n.爆炸物或推进剂的加速燃烧。o.爆炸物在其壳体内膨胀。p.炸药熔化和渗漏。q.有机材料退色、裂解或龟裂纹。r.合成材料的放气。
反应加剧;设备长霉,霉菌是主要因素,而适宜的温度和湿度却是霉菌生长不可缺少的条件;盐雾对大多数金属具有腐蚀作用,原因是发生电化学反应,高温会加速这种电化学反应;设备在复杂环境中贮存、运输和使用时,总会受到与高温综合在一起的潮湿影响,温度越高,在相同的湿度下绝缘受潮速度越快,因此潮湿对材料和设备的影响是和温度分不开的。
1.2 高湿
机载设备在潮湿环境的作用下发生劣化,通常是表面受潮和体积受潮两种原因造成的。对于表面裸露的设备来说,表面水蒸气的吸附和凝露现象是造成表面受潮的主要原因;体积受潮主要是水蒸气扩散和吸收形成的;具有封闭外壳或者空腔的密封设备,虽然内部并不直接接触高湿度条件,但水蒸气会通过间隙进入空腔内,或由于温度的变化形成空腔内气体的呼吸效应增强外部的潮气通过间隙,进入内部而造成内部受潮。高湿环境会影响设备的物理和化学性能。
1)表面影响。例如:金属的氧化和/或电蚀;加速化学反应;表面有机涂层和无机涂层的化学或电化学破坏;表面潮气与外来附着物相互作用,产生腐蚀层;摩擦系数的变化,引起粘合或粘附。
2)材料特性的变化。例如:由于吸附作用引起材料膨胀。其它特性变化,如:物理强度降低、电气绝缘和隔热特性变化、复合材料的分层、弹性或塑性改变、吸湿材料性能降低、由于吸湿引起的炸药和推进剂性能降低、光学元件成象传输质量下降、润滑剂性能降低。
3)凝露和游离水。例如:电气短路、光学件表面模糊、热传递特性变化。
潮湿有时会引起设备产生阈值故障(例如,由于凝露造成设备内部积水,从而引起电路短路),有时造成累积故障(潮湿引起材料腐蚀,腐蚀达到一定程度设备产生故障)。即使是凝露积水引起的阈值故障,积水也需要一定的时间累积,并非/立竿见影0。但是,如果是由于降水造成的设备内部积水,却可以很快发展为故障。因此,外场记录的与潮湿相关的机载设备故障往往是和降水相对应的,而与高相对学效应作用的结果。其机理是,随着温度增加,电子、原子、分子运动速度加快,激发出上述效应。
值得注意的是,上面所说高温对材料、对设备影响,有些会立即引发设备的故障,特别是当环境温度超过某种材料的使用温度极限时;有些则需要较长时间的累积,甚至需要与其他环境因素一起,才能引发比较显著的故障。前一类故障称为阈值故障,后一类称为累计故障。
通过对气象观测数据的分析可以看到,我国东南沿海和南海地区复杂环境中所谓的高温条件一般不会超过40e,考虑到平台的诱发环境,一般也不会超过50e,所以一般不会使机载设备出现阈值故障。在调研过程中,有些机务人员也表示/温度不是问题0。但是,设备长期在比较高的温度作用下,特别在是伴随高湿、盐雾等其他环境因素的情况下,设备容易产生累积故障。
在实际的复杂环境中,高温总是和其它环境因素共同对设备产生影响,只不过有时占的比例大,有时占的比例小。例如,太阳辐射对设备的影响主要是加热效应和光化学效应,高温和加热效应显然会,
1.3 盐雾
直升机大部分时间处于地面待命和维护状态。悬浮于空气中的盐雾可通过气流直接进入直升机内部或通过沉降于直升机外表面的雾液而流入机内,对直升机机体和机内设备产生如下主要影响。1.3.1 腐蚀影响
1)电化学反应引起的腐蚀。2)加速应力腐蚀。
3)盐在水中电离后形成的酸/碱溶液。1.3.2 电气影响
1)由于盐沉积引起电子设备的损坏。2)导电层的产生。
3)绝缘材料和金属的腐蚀。1.3.3 物理影响
1)机械部件和组件的活动部分的阻塞或粘结。2)由电解作用导致漆层起泡。
侵蚀抗霉材料[1]。
2 某型直升机东南沿海环境适应性评价
文中以装备在东南沿海地区的某型直升机为研究对象,以@@@@-@@@@年故障统计数据为依据,评价某型直升机在东南沿海环境适应性。
从表2可以看出,某型直升机机械、特设、无线
表2 某型直升机东南沿海地区故障与内地对照Table2 Malfunctionnumberofsometypehelicoptercom-paringsoutheastcoastalareastoinland
专业机械特设无线电军械
沿海地区故障数841643116
平均故障8.416.43.11.6
内地故障数66195550
平均故障3.510.32.90
沿海/内地2.41.591.1$
1.4 霉菌
霉菌对机载设备的影响主要是对构成机载设备材料的破坏。霉菌对材料的作用有直接和间接的破坏作用。
1)对材料的直接侵蚀,不抗霉材料容易被霉菌分解并作为食物而直接受到破坏。这会导致设备物理特性的破坏。不抗霉材料举例如下。
(1)天然有机材料制品。最容易受到直接侵蚀,有植物纤维材料(如木材、纸张、天然纤维纺织品和绳索),动物基和植物基粘合剂,油脂、油和许多碳氢化合物,皮革。
(2)合成材料。有含聚氯乙烯的组分(如含有脂肪酸酯的增塑组分),某些聚氨酯类(如聚酯和某些聚醚),作为层压材料有机填料的塑料,含有易长霉组分的油漆和清漆。
2)对材料的间接侵蚀,当出现下列情况时,抗霉材料会受到间接侵蚀而破坏。
(1)生长在积有灰尘、油脂、汗迹和其他污染物的表面的霉菌(人们发现这些污染物是在设备制造期间或使用期间堆积在设备上的),能够损坏底材,甚至可能通过底材直接侵蚀抗霉材料;
(2)由霉菌分泌代谢的产物(有机酸)能腐蚀金属、蚀刻玻璃,引起塑料或其他材料的发暗或降解;
军械特设专业机械
电、军械等4个专业中,东南沿海地区使用的直升机故障高于内地使用的直升机,机械故障是内地的2.4倍,特设故障是内地的1.59倍,无线电故障是内地的1.1倍,军械故障内地是0,沿海地区是1.6。这说明东南沿海地区典型的恶劣环境对直升机使用是有影响的,而且对机械和军械专业影响更为明显。
从表3可以看出,直升机旋翼浆叶、尾桨叶、地
表3 某型直升机东南沿海地区故障频发部件与内地对照Table3 Malfunctionpartsofsometypehelicoptercompa-ringsoutheastcoastalareastoinland
故障名称旋翼桨叶尾桨叶地平仪电动操纵舵机
防撞灯航空时钟航向耦合器起动电磁活门燃油增压泵压力表传感器转速指示器转弯表稳瞄
沿海平均故障内地平均故障
1.32.91.30.90.60.80.70.70.80.80.80.50.9
0.10.110.630.50.110.50.740.260.210.310.110.10
平仪、电动操纵舵机、防撞灯、航空时钟、起动电磁活门、燃油增压泵、压力表传感器、转速指示器、转弯表、稳瞄在东南沿海地区使用故障明显增多,特别是该直升机尾桨叶、旋翼桨叶、稳瞄故障受东南沿海地区影响更突出。
从以上分析可以看出,某型直升机针对东南沿海地区特设专业设计环境适应性相对较差,而机械、无线电、军械专业设计环境适应性相对较好。
的设备故障并不多。
根据上面的分析,在研究东南沿海地区对直升机的影响时,应重点研究湿热和盐雾这2种因素。
4 结语
4.1 结论
根据大量调研和对直升机故障数据分析,可以
得出以下结论。
1)通过对气象观测数据的统计分析,可以看出东南沿海地区的气候特点是常年温热、潮湿、多雨,而且大气中盐分含量较高。
2)通过对直升机故障数据分析,东南沿海地区某型直升机故障主要集中在特设和无线电专业,也就是直升机机载设备,说明直升机机载设备受东南沿海气候影响最大。定量分析表明,沿海地区气候对直升机的旋翼桨叶和尾桨叶影响很大。
3)东南沿海地区气候环境对直升机机载设备的最大影响因素是盐雾、高温和高湿。
4)东南沿海环境气候影响直升机是综合影响。高温、高湿、盐雾等因素对直升机部件共同产生影响,只不过占的比例不同。
3 气候因素与直升机故障之间的关系
分析
3.1 直升机故障与气候环境因素相关
根据以上分析可以看到,部署在东南沿海地区的该型故障明显高于内地。由于东南沿海地区直升机故障数的增加与该地区的高温、高湿、多雨的季节有一定的对应关系,而内地对应的直升机故障明显较少,据此可以判定东南沿海地区气候对直升机是有影响的。
3.2 引起直升机故障的环境因素
根据调研发现,东南沿海地区对直升机部件影响最大的因素是潮湿,潮湿又分为以下2种情况。
1)降水引起的设备受潮,这种影响比较直接,主要是使设备内部积水引发故障。这种故障一般容易排除,排水干燥后,设备一般能恢复正常。
2)由于空气相对湿度大引起的设备受潮,长时间高湿度作用,在设备内部凝露,引起故障。
其次对机载设备(特设和无线电)影响大的是盐雾。含盐分的大气进入直升机内部,加上潮湿的综合影响,容易在设备和结构件的材料表面形成含盐的水膜,引发并加速金属材料的腐蚀。
高温一般不会单独引起机载设备故障。在东南沿海地区,高温往往和高湿、盐雾等环境因素相伴。高温对直升机设备的影响主要是加快潮湿和盐雾对材料的腐蚀速度(加速电化学反应)。另外,在高相对湿度的环境中,温度的变化往往会引起凝露和/呼吸现象0,加速设备受潮。
在高温、高湿环境中确实容易滋生霉菌。但是由于沿海地区大气中盐分含量较高,对霉菌的生长4.2 建议
根据以上分析,针对得出的结论,笔者提出以下建议,以供参考。
1)改善直升机的停放环境。某型直升机在东南沿海地区长期停放时,应停放在机库内,即使条件不具备,也要搭建简易机库或使用蓬库。在条件允许的情况下,直升机应停放在距海300km以外的地方,若周围环境中有山、树林或房屋时,直升机应停放在遮蔽物之后,减少盐雾沉降,延缓盐雾对直升机的腐蚀。
2)合理选用航空涂料重新喷涂直升机,提高密封质量。对于现役直升机,在不改变直升机结构的前提下,要充分发挥直升机在东南沿海地区的战斗力,提高直升机抗盐雾腐蚀的能力,保证飞行安全,最有效可行的方法之一是合理选用抗腐蚀性能较强、附着性能较好的涂料,对直升机机体、旋翼、机载设备以及直升机上容易发生盐雾腐蚀的材料和部位,
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装备环境工程 2009年02月
紧固件、起落架舱等存在缝隙和连接的部位加强密封,并通过使用缓蚀剂等措施提高直升机抗盐雾腐蚀性能。
3)配备防腐应急工具箱。盐雾腐蚀的发生、发展是一个缓慢的过程,如果直升机在东南沿海地区执行短期任务,可通过配备防腐应急工具箱,对发生腐蚀的部位临时性地紧急处理,如除锈、补漆等,并记录修补的部位,以便在定期维护时重点检查,避免腐蚀加重。应急防腐工具箱主要配有专用护目镜、检查镜、专用手套、砂纸、防腐剂等。
4)进行防霉结构设计。在直升机电子设备的结构设计中,应当重视防霉结构设计,要把防霉结构设计贯彻到直升机的总体设计中去。合理的结构设计能有效地消除或减弱霉菌赖以生存的环境条件,抑制霉菌生长,从而提高直升机电子设备防霉抗霉能力。良好的结构设计应当是:结构完整、简洁、流畅,所有的构件尤其是暴露在外的构件能避免积水
藏灰,缝隙结构容易消除,工艺防护操作方便;对大容积的结构件,设计时应充分考虑设备的通风设置,加强空气流通,保持设备内空气干燥,防止电子设备受潮或积水;根据需要和可能尽量采用密封结构。除此之外,采用通风排湿,使用干燥剂吸潮,密闭围封,降温以及化学药剂熏蒸等方法也能收到较好的防霉效果。
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及采用现代信息技术进行规范的宣传。如阿特拉斯耐候试验服务集团、拉奎腐蚀技术研究中心、日本天然暴露试验中心等都采用自己的网站进行广泛宣传。最突出的是阿特拉斯耐候试验服务集团,它们的网站内容十分丰富,全面介绍产品、服务、新闻,同时提供一些培训教材,进行客户培训。当采用户外暴露试验等关键词在互联网上检索时,大约有75%以上与ATLAS有关。这些大型的试验站网都在一定程度上承担国防的试验任务,除了拉奎腐蚀技术研究中心在其网站中简单提到武器装备试验任务之外,其它单位未见报道。
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社,2003:7.
3.8 国家对自然环境试验站网提供支持
对于民用自然环境试验站网,国家采用相关政策进行支持,如澳大利亚,国家通过税收政策给自然环境试验站网提供支持;日本天然暴露试验中心得到国家的大量财政支持;美国的军用环境试验网主要靠国防拨款支持。对于国防站网,除了适用国家支持政策之外,国家还定期拨款支持。