風險管理在某型直升機熱加油試驗的應用

王悅 鄭坤 曾燕敏

摘 要：直升機熱加油能力已經(jīng)成為戰(zhàn)斗力提升的主要方向之一。直升機在不停車的狀態(tài)下開展壓力加油存在安全隱患，可能造成嚴重的航空地面事故。本研究以某型直升機熱加油試驗為例，通過安全風險管理活動進行風險識別和風險管理，識別出嚴重危險源并制定緩解措施，為后續(xù)試飛安全管理和直升機熱加油試驗提供參考和借鑒。

關鍵詞：直升機;熱加油;風險管理

中圖分類號：V217.33 ? ?文獻標志碼：A ? ? 文章編號：1003-5168（2022）7-0046-04

DOI：10.19968/j.cnki.hnkj.1003-5168.2022.07.010

Abstract： The ability of fueling during running period of the helicopter has already become a main major of the subject of the promotion of the fighting capacity of helicopters. It is risk for a helicopter to take the fueling operation during running period， and the operation may cause severe aero-ground accident. This passage provides some advice by giving the measures and the information of the danger after identifying and managing the risk of the experiment of fueling of a helicopter during running period.

Keywords： helicopter; fueling during running period; management of risk

0 引言

近年來，直升機快速出動能力已經(jīng)成為戰(zhàn)斗力提升的主要考核指標。由于發(fā)動機停車后再啟動需要等待動力艙冷卻，為了縮短某型直升機再次出動的準備時間，在直升機地面開車狀態(tài)下補充燃油，可以有效節(jié)約等待冷卻時間，提高直升機再次出動效率。

直升機熱加油對燃油通氣口位置、加油接頭、燃油控制閥位置以及加油系統(tǒng)的可靠性都有很高要求。因此，對發(fā)動機或輔助動力裝置工作時進行燃油補充，必須先完成系統(tǒng)性的試驗危險源識別，并給出相應的風險管理辦法。

本文以某型直升機地面慢車時壓力加油為例，對熱加油試驗的危險源進行研究和識別，剖析危險源的觸發(fā)條件，形成風險管理措施，為后續(xù)開展類似地面試驗積累經(jīng)驗[1-3]。

1 熱加油試驗

1.1 試驗具體步驟

在對熱加油總油量進行規(guī)定、壓力加油速度進行限制的前提下，對某型直升機進行熱加油摸底驗證試驗，并進行安全性評估。熱加油試驗步驟如下。

①空中機械師直升機開車至地面慢車。

②加油車停放在直升機左側(cè)，離主旋翼中心不小于1.5倍主旋翼半徑的位置。

③地勤人員托起壓力加油槍管路至機上壓力加油接頭，將地面壓力加油設備的加油接頭與機上壓力加油接頭對接。

④地勤人員啟動壓力加油設備，進行壓力加油。

⑤地勤人員加油時檢查油車的流量計（顯示加油流量、油量），地勤人員與飛行員保持聯(lián)絡對當前機上油量指示值進行確認。

⑥完成熱加油后，地勤人員關閉壓力加油設備，擰下壓力加油接頭，托起壓力加油槍管路撤離直升機。

⑦空中機械師發(fā)動機關車。

⑧加油車離開。

1.2 系統(tǒng)介紹

壓力加油系統(tǒng)主要由壓力加油接頭、壓力加油組件、加油管路等組成，通過壓力加油閥和射流傳感器的聯(lián)合動作，控制向機內(nèi)油箱進行壓力加油。

壓力加油接頭安裝在機身右側(cè)，通過加油管路與安裝在后油箱底部的附件安裝板上的壓力加油組件相連。

在開始進行壓力加油時，油箱底部的壓力加油控制閥為關閉狀態(tài)，從壓力加油接頭傳遞來的壓力燃油通過連接在壓力加油控制閥上的引射管將燃油壓力引至射流傳感器的發(fā)射端噴射燃油，此時，由于射流傳感器的發(fā)射端和接收端均暴露在空氣中，射流傳感器接收端接收到發(fā)射端噴射的燃油壓力，通過回流管傳遞至壓力加油控制閥，通過壓力加油控制閥內(nèi)的膜盒控制打開壓力加油控制閥進行壓力加油。當?shù)竭_加油油面時，射流傳感器的發(fā)射端和接收端均浸入燃油油面，射流傳感發(fā)射端噴射的燃油由于燃油阻力使射流傳感器接收端接收的燃油壓力下降，壓力加油控制閥內(nèi)的彈簧推動閥芯關閉壓力加油控制閥，停止壓力加油。

直升機通氣系統(tǒng)布置如圖1所示，前油箱通氣口在右發(fā)動機進氣道位置前方，后油箱通氣口在左發(fā)動機進氣道位置下方[4-5]。

2 風險識別

安全風險評估是指試飛安全相關單位根據(jù)實際運行情況分析和預測危險源的后果，從安全風險概率（P）和安全風險嚴重性（S）兩個方面進行風險評估（R），以確定風險是否可接受[6-7]。

安全風險的概率等級及等級描述如表1所示;安全風險的嚴重性等級及等級描述如表2所示;安全風險評估矩陣圖如圖2所示[8]。

采用風險矩陣法對熱加油試驗開展安全風險評估活動。

直升機在研制時未考慮熱加油使用場景，總體布置前后油箱通氣口出口均設置在發(fā)動機進氣道附近;油箱消耗燃油時，外界空氣經(jīng)油箱通氣系統(tǒng)進入油箱;加油時，油箱中含有油氣的空氣經(jīng)通氣系統(tǒng)排到機外;在壓力加油時，若壓力加油組件故障無法自動中止加油時，燃油經(jīng)通氣系統(tǒng)溢流。

結(jié)合直升機熱加油試驗步驟開展安全風險評估活動，識別出2項主要風險點。

一是油氣濃度超標風險（R=2C）：發(fā)動機內(nèi)部、高溫區(qū)域和可能產(chǎn)生電火花區(qū)域，油氣濃度達到可燃氣體爆炸范圍下限濃度為1.9%。

二是壓力加油燃油溢流風險（R=3C）：燃油被旋翼下洗氣流吹到動力平臺高溫區(qū)域，引發(fā)著火風險;燃油進入設備艙，造成設備艙電子設備受污染短路故障;因電火花意外導致著火風險。

這兩項風險點按安全風險風險矩陣評估應該為緩解后可接受，須制定相應的緩解措施。

3 風險管理

3.1 油氣濃度超標風險管理

油氣濃度達到可燃氣體爆炸范圍下限濃度為1.9%時存在風險，可能造成災難后果。在發(fā)動機開車狀態(tài)下開展演示驗證試驗，測量區(qū)域如圖3方柜圈出區(qū)域、測量數(shù)據(jù)如表3。

通過表3，表明前、后油箱通氣口油氣濃度遠低于可燃氣體爆炸范圍下限濃度為1.9%，左/右發(fā)進氣道、左/右武器掛架區(qū)域油氣濃度趨近于0。以上結(jié)果表明旋翼下洗流會加速油氣濃度的擴散，左/右發(fā)進氣道等風險區(qū)域不會出現(xiàn)油氣聚焦，熱加油過程中油氣擴散濃度不會影響飛機安全。

3.2 燃油溢流風險管理

壓力加油溢流時，可能存在災難后果。為滿足熱加油安全性要求，需要進行設計改進使溢流事件發(fā)生概率降低或使溢流出機身外的燃油遠離安全影響區(qū)域。導致壓力加油溢流的主要原因是壓力加油組件故障，現(xiàn)建立壓力加油無法自動停止故障樹和事件發(fā)生概率及影響，如圖4、表4所示。

加油控制閥不關閉發(fā)生的總故障率為

P=（0.048 1+0.423 2+0.554 4+1.674 4）×[10?6]=2.7×[10?6]/h。

壓力加油控制閥不關閉的發(fā)生概率2.7×[10?6]/h不滿足災難事件概率低于1×[10?9]的安全性要求。因此，提出了3種設計方案并進行對比論證，如表5所示。

對3個方案進行比較分析，在技術風險、安全性均可保證的情況下，方案三影響多個專業(yè)改進設計且外場實施性差，方案二實施復雜度高。建議采用方案一，通過對加油裝置實施計量加油改進以滿足熱加油需求。

3.3 安全風險總結(jié)

綜上，完成評估安全風險和采取相應緩解措施將油氣濃度超標風險（R=2C）和壓力加油燃油溢流風險（R=3C）降低至油氣濃度超標風險（R=1D）和壓力加油燃油溢流風險（R=1C），屬于安全風險矩陣圖中可接受范圍。

4 結(jié)語

風險管理是試飛安全管理的核心，通過完善風險管理流程，擴大風險識別范圍，風險點識別更加全面，將變更事項、質(zhì)量安全事件、巡檢問題等均納入識別范圍，制定應對措施，將風險降到最低。

本文涉及的直升機熱加油是地面試驗的一種，實際上直升機在地面試驗、飛行試驗、日常維護等階段均存在各種安全風險問題，因此常態(tài)化開展風險管理活動和專業(yè)化緩解措施分析已經(jīng)勢在必行[9-10]。

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