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导读：据俄罗斯国家技术公司ROSTEC官方网站2021年11月29日报道，飞行安全取决于飞机发动机在所有天气条件下的可靠运行。因此，在发动机安装到飞机上之前，需要对其耐用性进行了严格的测试。除了检查发动机主要特性、寿命和可靠性之外，发动机还要遭受吞水，被冰块覆盖，被鸟类尸体击中，甚至被火山灰覆盖。发动机在安装在飞机机翼上之前所经历的这些测试将让它在真实飞行中更加鲁棒。 冰的洗礼 经常导致飞机事故的问题之一是飞行过程中元件结冰。根据全世界空难数据统计，与气候条件相关的结冰是导致大约40%空难的原因。当飞机上升到 5,000米的高度并落入高湿度的冷云时，就会发生这种情况。即使在大约 -40°C 的低温下，这样的云也可以由液滴组成，这些液滴在一分钟内就能够覆盖飞机表面形成具有 1~6 毫米厚冰壳。 对于民用燃气涡轮发动机，主要危险在于进气道上长出的冰板。如果除冰系统由于某种原因出现故障，积冰就会越来越大。达到临界质量后，它们会脱落并落入发动机内，这可能导致发动机叶片损坏和停机。此外，风扇和叶片本身容易结冰，在它们上面形成的冰会损害发动机性能并干扰飞行。 不同飞行高度的气温波动较大，即使地面温度高于零，飞机也可能进入结冰状态。而如果飞机的机身没有有效的结冰预警系统，那么发动机的结冰情况只能由飞行员通过间接手段来检测，在这种情况下已经可能为时已晚。因此，飞机发动机设计人员的主要出路是创建能够抵抗结冰过程的推进系统。 飞机推进系统必须遵守的参数在俄罗斯联邦航空条例第 33 部分中进行了描述。发动机结冰测试装置由冷冻机和水气溶胶设备混合，并加入到发动机的进气气流中，这是一个专门研制的特殊装置，也是一个昂贵且相当费力的过程，在此过程中，专家们会检查安装的所有参数，然后检查发动机是否损坏。 在俄罗斯，此类测试由以俄罗斯中央航空发动机研究院 (CIAM)的测试台为基础，进行了适航认证。因此，最新的俄罗斯飞机发动机 PD-14 于 2018 年在这里进行了经典的结冰和冰侵入测试，并确认其符合俄罗斯航空法规的要求。 对发动机的新要求之一是冰晶测试。与发动机压气机中的加热部件碰撞，这些晶体粘附在它们上面，形成结冰。难点在于当这些晶体渗入发动机深处，在没有特殊防结冰保护的发动机元件上堆积并粘在一起，分离后结冰会损坏发动机元件。2020 年，CIAM 和UEC-Aviadvigatel公司的专家开发了一种方法，用于确认发动机进入结晶结冰条件时的性能。2021 年，UEC-土星公司在开放式试验台测试 PD-14 发动机期间对该技术进行了测试，2022 年将进行进一步适航认证测试。 防鸟试驾 飞机与鸟类相撞是一件非常令人不快的事件，这种情况并不少见。一只鸟可以进入发动机并使其失效，但这对现代飞机来说并非致命——飞机仍可以用一个发动机飞行、着陆甚至起飞。然而，鸟类经常成群结队地飞行，因此可能会同时损坏所有发动机，从而多次导致严重事故。除了对动力装置本身造成损坏外，与鸟的碰撞还会损坏飞机机身的发动机部件、起火甚至损坏飞机机舱。 飞机发动机的防鸟测试是一项强制性的认证要求，各国的《航空条例》对此也有规定，一般使用特殊枪在支架上进行测试。在这种情况下，首先发动机进入运行模式，通常是起飞状态，这时遇到鸟类是最危险的，一只鸟向发动机发射。发动机直径越大，用于测试的家禽应该越大越重。 根据规定，如果鸟撞对发动机的损坏是局部的，则大型鸟类的测试被认为是成功的。此外，发动机被小鸟和一群中鸟模仿“开火”，MS-21客机的PD-14发动机在2018年顺利通过了这样的“考试”。 据俄罗斯测试人员称，发动机在测试鸟撞时并不是最令人愉快的测试时刻，因为它们使用的是真正的鸟类。按照俄罗斯的要求，他们必须在测试前半小时还活着。这种情况下的道德困境是通过不断提醒自己所有这一切都是为了人们的生命安全和保护而解决的。 应对火山灰的测试 飞机撞上火山灰云并不常见，但在航空实践中仍会发生。据统计，民用飞机平均每年有几次进入火山灰污染区域。在其中一些情况下，观察到发动机故障，这可能导致灾难。 火山灰对航空运营影响的研究在 2010 年之后得到加强，当时欧洲因埃亚菲亚德拉冰盖火山喷发而被云层覆盖。然后数以万计的航班被取消，航空公司蒙受了数百万美元的损失，事情发生后，人们开始热烈讨论火山灰对航空的真正危险。根据欧洲标准，2015 年所有新发动机必须通过火山灰测试。 在高浓度下，悬浮在空气中的火山灰会对飞机发动机的运行造成危害。火山灰是压碎的岩浆，由固体岩石、矿物质和玻璃的最小颗粒组成。一旦进入发动机内部，灰烬会撞击发动机部件，当暴露在高温下时，它会熔化并粘在发动机内部流道壁上，从而破坏发动机的运行。这会限制空气流动，并可能导致发动机功率损失。此外，灰烬具有磨蚀性，会损坏飞机表面。 今年夏天，PD-14 发动机核心机进行了火山灰测试，其在恶劣的环境中暴露了一个小时，而其特性几乎保持不变，俄罗斯对此采用了真正的堪察加火山灰，值得注意的是，此类认证测试在全球和俄罗斯均是首次进行。 相关阅读： 【行业动态】保持技术独立性，PD14发动机如何改变俄罗斯国内航空业 【行业动态】汽车运输4000公里，俄罗斯首批PD14发动机运抵飞机装配厂 【行业动态】俄罗斯国产航空发动机PD-14成功通过火山灰测试 原创文章，转载请注明来自@两机动力控制 |
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