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淺談直升機(jī)靜電危害及防護(hù)

2021-10-21 10:13:36崔康王雯靖
科技信息·學(xué)術(shù)版 2021年14期
關(guān)鍵詞:飛行安全

崔康 王雯靖

摘要:隨著技術(shù)發(fā)展,直升機(jī)機(jī)載設(shè)備呈現(xiàn)集成化、多樣化特點(diǎn),不同電子元器件越來越多應(yīng)用到直升機(jī)上,其對靜電的敏感性越來越高,需要在直升機(jī)的使用、維護(hù)、停放中做好靜電防護(hù)措施,避免因靜電對直升機(jī)造成損害,影響飛行安全。

關(guān)鍵詞:靜電防護(hù);裝備維護(hù);飛行安全

1靜電環(huán)境

1.1飛行中的靜電環(huán)境

直升機(jī)飛行中,機(jī)體表面、旋翼表面會與空氣中的粉塵、水蒸氣及其他物質(zhì)粒子相碰撞,連續(xù)碰撞使電子發(fā)生轉(zhuǎn)移,大量電子脫離質(zhì)子束縛轉(zhuǎn)移到機(jī)體,產(chǎn)生靜電,機(jī)體搭接不好,可能導(dǎo)致局部電位差過大擊穿電子元件,甚至傷害到人員。飛行中發(fā)動機(jī)部件產(chǎn)生的高溫氣體與外界溫差較大,使電子容易脫離產(chǎn)生靜電,機(jī)上各類通信導(dǎo)航設(shè)備使用中產(chǎn)生的電磁波被機(jī)體材料吸收后也容易產(chǎn)生靜電[1]。

1.2停放及維修作業(yè)中的靜電環(huán)境

直升機(jī)在機(jī)坪停放過程中,受到自然條件中的風(fēng)、塵埃、雨滴等物質(zhì)的摩擦撞擊,不斷累積靜電荷,尤其是在空氣干燥的北方地區(qū),靜電更容易產(chǎn)生。維修作業(yè)中使用的各類檢測修理儀器,在通電時(shí)產(chǎn)生的高頻電磁波被機(jī)體金屬吸收后相當(dāng)一部分會產(chǎn)生靜電[1],在使用帶有靜電的工具在機(jī)上作業(yè)時(shí),靜電會發(fā)生轉(zhuǎn)移使機(jī)體帶電。

1.3加油過程中的靜電環(huán)境

在飛機(jī)加油中,會產(chǎn)生大量的電荷,之后電荷分離,在流動的燃油、過濾器等表面產(chǎn)生大量靜電荷。燃油很容易把分離的電荷帶得很遠(yuǎn)。如果沒有可利用的傳導(dǎo)回路,電荷在金屬表面積累,致使產(chǎn)生很高的電位能源。隨著電荷的不斷積累,產(chǎn)生足夠高的電位,在飛機(jī)油箱中產(chǎn)生這些電壓及其危險(xiǎn)。如果這些電壓對低電位處產(chǎn)生的電弧正好與存在的燃油氣體結(jié)合,將會發(fā)生爆炸。已有研究表明,在飛機(jī)加油后,可產(chǎn)生13μA的電流和2.5kV的電位。由加油過程產(chǎn)生的場強(qiáng)可達(dá)到500kV/m,在1cm距離可能存在5kV電位[2]。

2靜電產(chǎn)生的危害

2.1降低機(jī)載設(shè)備可靠性

靜電具有吸附效應(yīng),能夠大量吸附空氣中的粉塵和雜物。機(jī)載設(shè)備電路復(fù)雜,電路板、繼電器、匯流條等暴露在外部較多,不斷積累的靜電荷能加速設(shè)備上粉塵和雜物的積聚,容易造成設(shè)備短路,降低性能,加快老化。靜電積聚到一定程度,形成較大電位差,會對電子元器件造成擊穿效果,直接損壞設(shè)備,放電過程產(chǎn)生的熱能也會影響電子元器件,降低設(shè)備的可靠性。

2.2干擾通信導(dǎo)航系統(tǒng)

靜電放電能夠產(chǎn)生大量電磁噪聲,電磁噪聲作為一種電磁干擾源,能夠嚴(yán)重影響通信導(dǎo)航系統(tǒng)的工作。雷擊是最嚴(yán)重的電磁干擾源,它所輻射的電磁場頻率范圍大致為10Hz~300kHz,主頻在數(shù)千赫茲,持續(xù)時(shí)間可達(dá)幾個(gè)微秒乃至幾秒。相比雷擊,靜電放電量要小,放電的頻譜從0.1MHz-3000MHz,但覆蓋直升機(jī)上短波通信、超短波通信、羅盤、航管應(yīng)答機(jī)等設(shè)備。有資料表明,靜電積累到一定程度,瞬時(shí)放電給LW-9型羅盤帶來超過5°的誤差,同時(shí)也嚴(yán)重干擾電臺的話音質(zhì)量。

2.3危害電子元件

相比較其他影響而言,靜電對電子元件的危害最大,可能造成電子元件永久性報(bào)廢。隨著技術(shù)的進(jìn)步,機(jī)載設(shè)備電子元件集成度越來越高,對靜電越來越敏感。電子元件集成度通常表現(xiàn)為線路面積小,耐壓降低,對靜電放電的抵抗力差[3]。現(xiàn)國產(chǎn)某新型直升機(jī),將通信各個(gè)設(shè)備集成到通信管理器,集成度提高,需要更加注重靜電防護(hù)。

3預(yù)防靜電的一般防護(hù)措施

3.1搭鐵與接地

直升機(jī)上很多重要系統(tǒng)設(shè)備的控制和告警信號的顯示都是通過接地控制負(fù)線端實(shí)現(xiàn)的,搭鐵則是通過導(dǎo)線將直升機(jī)上所有金屬設(shè)備與機(jī)體連接起來,使靜電荷自由移動,經(jīng)過接地線導(dǎo)流到大地,平衡直升機(jī)各設(shè)備與機(jī)體之間的電勢,有效避免因靜電放電造成設(shè)備損壞。直升機(jī)上搭鐵通常有四種:一是直接通過螺栓構(gòu)成搭鐵,機(jī)載設(shè)備的螺栓固定件與設(shè)備、機(jī)體具有良好導(dǎo)通性;二是通過外接搭鐵線的方式進(jìn)行,采用搭鐵線的機(jī)載設(shè)備通常與與機(jī)體直接接觸或有相對活動性;三是采用陽極處理的鉚釘鉚接搭鐵,例如尾梁、尾斜梁等非拆卸元件;四是采用專用的卡箍搭鐵,卡箍一般采用金屬墊片或金屬條的形式。評價(jià)搭鐵質(zhì)量好壞一般用接觸電阻值表示,即搭鐵元件之間的電阻值,不同元件之間的電阻值在技術(shù)資料中都有標(biāo)注,直升機(jī)維護(hù)工作中要嚴(yán)格遵守。接地是通過接地線連接機(jī)體與大地,使機(jī)體多余的靜電流通到大地,從而達(dá)到靜電平衡的目的。

3.2放電刷

直升機(jī)通常裝有靜電放電刷,主要作用是放掉多余的靜電。直升機(jī)在飛行中,旋翼旋轉(zhuǎn)與空氣高速摩擦,機(jī)體與空氣摩擦都會產(chǎn)生大量靜電,靜電積聚形成高電位差,造成嚴(yán)重隱患。通過靜電放電刷可有效將大量靜電聚集到放電刷,對空氣進(jìn)行放電,平衡機(jī)體電荷,保護(hù)設(shè)備和人員。放電刷作為機(jī)體后緣及左右側(cè)尖銳元件,容易成為雷擊的出口,一旦發(fā)生雷擊,需要對放電刷外部狀態(tài)、物理阻值進(jìn)行檢查測量,確保性能符合裝機(jī)要求。

3.3完善操作規(guī)程

直升機(jī)管理部門要積極發(fā)揮職能作用,完善操作規(guī)程,預(yù)防靜電對裝備產(chǎn)生的危害。一是做好靜電防護(hù)的各類標(biāo)識,在重要場合、重要位置處懸掛標(biāo)識,提醒操作人員;二是配發(fā)不易產(chǎn)生靜電的工作服,在對機(jī)載設(shè)備維修操作時(shí),及時(shí)對使用的工具做好靜電消除工作;三是普及預(yù)防靜電知識,將預(yù)防靜電作為專業(yè)考核要點(diǎn),提高一線維護(hù)人員的知識和能力。

4結(jié)束語

本文從直升機(jī)靜電環(huán)境出發(fā),簡要分析靜電產(chǎn)生的原因和危害,提出幾點(diǎn)防護(hù)措施。靜電的產(chǎn)生具有隱蔽性特點(diǎn),容易被人們忽視,維護(hù)過程中不去研究總結(jié),加以防護(hù),容易造成不可挽回的損失。一線維護(hù)人員要加強(qiáng)技能培養(yǎng),拓寬防護(hù)知識,提高維修能力,確保裝備安全可靠。

參考文獻(xiàn)

[1]余衰炎,敬述征,李丹軍,淺談在直升機(jī)維修中對靜電的預(yù)防[J].移動電源與車輛,2020,02(012):59-62.

[2]王天順,劉樹斌,呂朝暉,飛機(jī)靜電環(huán)境特性研究[J].飛機(jī)設(shè)計(jì),2008,28(6)59-65.

[3]武文娟,電子元器件靜電防護(hù)措施[J].數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用,2021,39(6):46-48.

作者簡介:崔康,男,1994.11-,湖北隨州人,漢族,本科學(xué)歷,工學(xué)學(xué)位,助理工程師,研究方向:直升機(jī)維修。

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