鱼鹰怎么了

万磁王

　　直升机在起飞、着陆、悬停中离地很近的时候，强大的下洗气流卷起地面杂物，容易被吸入发动机，造成故障。直升机发动机都有异物保护装置，一般是纱网式，和口罩一样的原理。MV-22的罗尔斯·罗伊斯T406发动机是有异物保护的，但显然效果不够好。

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　　在5月17日的一次训练飞行中，一架第15远征队的MV-22满载22名士兵在瓦胡岛上的贝娄空军基地做第二次RVL着陆，在离地约45米的低空，突然发生左发动机压缩机喘振，紧接着左发动机失去推力。左右发动机之间的联动轴正确工作，飞行员试图保持高度，但飞机依然不可控制地下坠。在事故中，两名飞行员受伤，两名海军陆战队人员丧生，另有18人受伤。紧跟着事故飞机的第二架飞机也差点坠毁。

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　　事故初步调查报告指出，发动机吸入沙土是肇事原因，含钙、锰、铝、硅的沙土（沙的主要成分是二氧化硅）在燃烧室内的高温下融化，导致玻璃状物体在涡轮叶片和导流片结构上沉积，造成严重气流堵塞，最后导致左发动机喘振。喘振是危险的工作状态，在涡轮压缩机进气受阻时，已经压缩的空气可以逆向流动，造成剧烈的压力波动，严重时可导致完全丧失压缩能力甚至机械损坏。

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　　MV-22采用两台发动机，分别安装在两侧翼尖。在垂直起落过程中，一旦一台发动机损坏，不对称的升力将导致立刻失控翻转，所以左右旋翼在任何时候都由交联的联动轴机械连接，即使有一台发动机失效也确保同步转动。在夏威夷事故中，联动轴正常工作，所以没有发生翻转失控的问题。但在快速下降的过程中丧失了左发动机的推力，飞行员只有大大增加右发动机的推力来控制下滑速度，但发动机控制的一个功能使得飞行员的意图实现不了。

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　　MV-22的发动机在两侧翼尖位置，这是对飞机横滚稳定性最糟糕的位置，好比扁担两头挑着两桶水。为此，发动机既要功率大，又要体积小、重量轻，结果是相对于发动机的体积、重量而言，发动机出力高于寻常，热工参数特别高。材料和技术过关的话，这其实是技术过硬的表现，问题是热工参数太高导致喘振余量减小，操作不能太泼辣。在发动机数字控制律中，大幅度增加功率要求的时候，首先保证发动机不会喘振，其次才保证旋翼扭力。换句话说，在接近喘振极限的时候，不惜降低桨叶弯度以降低扭力，也要保证发动机转速。对于飞行员来说，这就是在猛然加油门的时候，发动机出力要有一个过程才能升上来，在特定组合的情况下还可能在瞬间略有下降然后再上升。可以想象，飞行员在千钧一发的时候，最痛恨的就是功率要有一个过程才能升上来，瞬时的短暂下降更是要命的。但这不是工程师不切实际的拍脑袋，而是两难中的艰难选择。不这么做，发动机很可能进入喘振，那就彻底完了。在夏威夷事故中，发动机最后还是进入了喘振，倒霉的机组已经不可能挽救了。

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　　这也不是贝尔-波音脱离实际，凭空设计。MV-22在设计中是考虑到沙尘分离问题的，但效果显然没有达到要求。MV-22的优点在很大程度上造就了问题，涡流环问题是由于旋翼的桨盘载荷过高，沙尘分离问题则是由于发动机和旋翼的相互位置。常规直升机的发动机和旋翼是分开布置的，发动机固定在机身结构某处，通常在机身顶部，然后通过伞齿轮和减速箱与旋翼连接。由于发动机和旋翼在物理上分离，发动机进气口安装纱网过滤装置很容易，必要的时候可以加大和使用多层纱网，安装空间一般不是问题。

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　　MV-22不一样，发动机和旋翼是紧耦合的，两者之间没有安装传统纱网的位置。更大的问题在于MV-22的速度。纱网的压力损失较大，但常规直升机的速度不高，纱网压力损失的问题不严重。MV-22的速度接近两倍于常规直升机，使用纱网好比迫使运动员带着口罩赛跑，动力损失很大。贝尔-波音提出用浸油的棉纱作为空气滤清器的填料，提高吸附沙尘的效率，但在高空干净空气高速飞行时，打开旁通空气回路，增加空气流量。这个方案已经验证性试飞50小时，但要到2017年才可能完成正式设计和开始测试有效性。贝尔声称，可以提高发动机寿命8倍。

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　　即使沙尘不至于造成发动机喘振，沙尘对发动机寿命的影响依然很大，玻璃状沉积物必须定时在发动机大修中清除。CH-47F的霍尼韦尔T55发动机大修间隔是3000小时，但2011年时MV-22的罗尔斯·罗伊斯T406在阿富汗战区“翼上”时间平均为100-200小时，也就是说，每100-200小时就需要把发动机从翼尖位置拆下来大修。算上在其他更干净、更轻松的使用环境，如在海上的两栖攻击舰上或者在铺装良好而且干净的机场，全机队的“翼上”时间平均为560小时。几年下来，发动机可靠性有了进一步提高，但依然只有861小时。早在2007年，陆战队就有换发动机的想法，但2014年8月，美国海军（代管海军陆战队的装备采购和飞行安全）终于向工业界发出征询，了解适用产品的情况。通用电气是唯一有资格应征的公司，通用电气T408（用于CH-53K）是唯一达到罗尔斯·罗伊斯T406同等功率级的涡轴发动机，但真正的换发还遥遥无期。

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　　夏威夷事故不是与发动机吸砂有关的唯一事故。美国海军飞行安全当局在调查中，还发现3起与发动机吸砂有关的事故，其中一起事故在飞机坠地后起火烧毁。2010年4月，美国空军一架CV-22在战斗搜救作业中，也发生了类似问题，飞机在约60米高度突然发生超过600米/分的急剧下降，飞行员被迫试图短滑跑着陆，但撞入一条沟渠后前起落架折断，飞机毁坏，4人丧生，其中包括飞行员、飞行机械师、另一美军机上人员和一名文职人员，16人受伤，其中包括副驾驶，受伤后失忆。救援队未能取回黑盒子，飞机坠毁在塔利班控制地区，美国空军随后出动飞机轰炸，销毁残骸，所以事故调查完全凭当时在场的另一架飞机上拍摄的视频。美国空军开始时结论是飞行员错误，现在倾向于认为也是由于发动机吸砂而造成喘振而失去升力，最后坠毁。

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　　在没有更正式的解决办法之前，美国海军飞行安全当局决定，在高沙尘环境进行RVL时，从降落到离去（包括在地面发动机保持运转的时间）的总时间不得超过60秒，夏威夷事故是在高沙尘环境110秒后发生问题的，减半得到安全工作时间。高沙尘状态从45米低空和20节一下速度开始计算。在地面时，可以发动机前倾75度以减少吸入沙尘。另外，在高沙尘环境使用后，应该对发动机热端用高压水清洗。