“吉祥鸟”AC332完成高温试飞难度和意义何在？

  前不久，我国研制的四吨级双发多用途直升机AC332在蒲城内府机场，圆满完成一系列高温科目试飞任务。

  此次试飞验证了AC332直升机动力装置、滑油系统、发电机、通风系统、液压系统在高温环境下的性能。试飞验证表明该机在极端高温天气下，依然能安全高效地执行飞行任务。相关试飞科目包括直升机完成EECU测温、动力装置冷却、滑油系统冷却、发电机冷却、液压系统和通风系统高温等，共计试飞19架次12小时6分钟。

  AC332直升机在设计研制中，一个核心目标是令其具备出色的高原高温飞行能力，即：在海拔4500米高度、标准大气（ISA）+25℃的起降条件下，依然可以在一定程度上完成飞行高度6000米、航程600千米、商载600千克的性能指标。

  而标准大气（ISA）+25℃，如果是在海平面高度下，就是40℃的高温。也就是说，这一要求不仅要求直升机能满足在高原地区的运行标准，也要求直升机能够正常运行在热带沿海地区。

  在航空器的设计和制造中，是否考虑到了复杂运行环境的相关指标，尤其是直升机在极端条件下的运作情况，是产品能否获得市场成功的关键之一。

  有多款苏联设计的飞机，由于设计和制造时没有充分考虑到境外用户的运行条件和需求，因此在对环境的适应性要求上，只要求产品适应其国内低海拔、偏寒冷的气候。这使得这类飞机在进入俄罗斯时代、销售到其他几个国家后，遭遇了很多市场困难。

  研发于20世纪80年代的双发中程客机图-204，总体构型和设计思路与西方同种类型的产品高度接近，但销量甚少。

  一个典型的例子是，部分型号飞机电传系统的飞控计算机匣由于没有设计专门的冷气通道，在地面状态下开机的时候，不能通过地面空调车等外部设备实施强制冷却。

  该设计在苏联本土运行时没问题，但若飞机运行在热带或亚热带国家的夏季，就会由于散热能力不够，飞控计算机处于积热高温状态而产生一系列问题，如模拟电路器件的电气性能漂移和故障概率明显高于本土，需要更频繁的维护检修等。而在进行地面维护和检修时，又需要严格限制系统的运行时间以防止器件烧毁。这种缺陷如果出现在民用飞机上必然会导致客户流失。

  上面举例的飞控计算机匣散热问题，如果放在AC332直升机上，也属于通风系统冷却的一部分。除了对各种机载电子电气设备提供冷却外，直升机通风系统的工作范围还包括了驾驶舱和乘员舱，以保证炎热天气下机上人员依然能处于较为舒适的良好状态。

  在航空航天潜水等特殊场景下，缺氧、脱水和高温都很容易导致驾驶操作人员身体状态恶化，甚至陷入判断和操作能力恶化，而机组难以察觉的恶劣状态。尤其是脱水和高温，两者极易耦合形成恶性放大效果。因此，良好的通风冷却能力既是飞行安全的有效保障，也是较高舒适性的关键基础，在民机的市场之间的竞争中至关重要。

  一款直升机，要在通风系统冷却能力上实现突破，至少需要两个方面的大幅度能力进步。

  其一是机体平台设计能力的提升。这使得直升机各个关键系统能在权衡各处热量分布交换的条件制约下，高效率地协调各种设备和管道的分布和振动问题；其二是发动机性能的大幅度提升。因为更大的通风冷却功率必然要从发动机上获得更大的引气量和机械功率提取。同时，由于高温下空气密度减小，会导致发动机功率出现非常明显的衰减，发动机也一定要具有更高的额外功率才能维持相应的动力水平。

  对于发动机本身而言，高温性能的提升，也依赖散热能力的强化。不仅是齿轮、轴承等部件，甚至就是高压压气机叶片和燃气涡轮，都有其工作时候的温度极限，一定要通过各种措施，把多余的热量交换到机体外的大气中。比如齿轮和轴承上产生的热量，就一定要通过不断循环的润滑油转移到热交换器上，再散发到大气中。

  如果各部件散热能力不够，在高温环境中，润滑油就会迅速温度超标并降低黏度，难以在遭受巨大压力的机械部件表面继续保持有效的油膜润滑。而润滑恶化甚至失效的结果，又会导致机械摩擦变得更加剧烈，产生更多的热量……

  而这种恶性循环若发生，最终就会演进成部件破损并产生大量金属碎屑，堵塞油液管道阀门和运转部件，导致发动机故障。

  润滑问题一直是航空发动机可靠性设计的核心难点之一，也是发动机最主要的故障来源之一。

  而AC332的动力要同时满足高温、高原、高功率的需求，就从另一方面代表着在功重比、润滑、散热等航空发动机的研制基本功上，都具备了坚实的能力基础。

  同样是以油液的运动为核心，液压系统应对高温所面临的挑战，与润滑设计有很多共通的地方，但有些问题更为严重，如橡胶圈等密封件在高温下更容易老化；高温下油液更容易产生气泡并在高压下溃灭。这种现象会产生非常剧烈的瞬间压力波动，导致破坏性振动并引发管道泵阀的损坏破裂。

  液压系统在基础原理和结构上已经相当成熟，性能指标和可靠性高低基本上完全取决于设计制造的硬实力和工程经验积累。而AC332直升机能成功通过高温试飞，液压系统的成熟可靠也功不可没，这说明我们国家在航空液压领域获得了相应进步。这一点上，电机高温性能的提升也是类似的。

  纵观航空运输市场的发展历史，航空领域先进国家产品在全球市场上的竞争优势，除了政策、行业等方面的先发优势之外，最大的产品的优点就在于其能可靠地适应不一样的、极端的使用环境。而行业后发国家的产品，由于工业基础能力上的差距，难以做到面面俱到，综合考虑成本等因素，通常只能优先保障部分主要指标，在别的方面只能暂时作出让步。

  回顾我国的航空飞行器发展历史，很多早年的产品无疑属于后者范畴。而近年来发展的新型产品显然开始具备前者的特征，进步幅度也慢慢变得大。这是我国航空产业能力慢慢的提升的必然结果，AC332正是其中的代表之一。

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