美国最新重型直升机发动机出现致命缺陷，咱们自己也当引起注意

　　作者：丁尹
　　这不是美国最新型重型直升机CH-53K＂种马王＂（King Stallion）的发动机第一次出问题了，但此次问题可能会令美军相当头疼——因为如果该问题不能妥善解决的话，种马王重型直升机的任务适用范围将大大缩小。
　　这次出现的问题和种马王直升机在＂沙盲＂环境中 的发动机性能直接相关。CH-53K的新困境
　　＂种马王＂重型直升机此次存在的问题首先是美国国防部作战实验鉴定办公室（DOT&E）发布的《2020财年年度报告》（下文简称《报告》）中披露的。
　　《报告》指出，在2020年9月10日的发展测试报告中，种马王直升机测试团队指出，当CH-53K累计处于＂沙盲＂环境中达到21分钟的话，其发动机的性能就会降低到＂可接受＂的最低水平以下。而在该型直升机的操作手册中，还将其发动机允许处于＂沙盲＂条件之下的单次机动飞行任务时间限制为 70秒钟 。
　　注：所谓＂沙盲＂，是指直升机在沙尘丰富的环境中飞行的时候，由于外部风场或者旋翼本身巨大的下洗流卷动沙尘，形成的遮蔽性的沙暴环境，如下图所示。
　　▲CH-53K重型直升机在沙尘丰富的环境中进行飞行测试任务，图中可见地面沙尘在旋翼下洗流作用下，卷起形成了明显的漩涡状
　　＂种马王＂重型直升机，目前号称是美国最强大的直升机（没有之一），对于美国军方来说，这种重型垂直起落平台，无论是在训练还是实际作战的时候，都很有必要到存在＂沙盲＂环境的地方——比如说阿富汗和中东其他地区，太平洋的一些岛屿上也会出现这样的情况——执行任务。
　　《报告》还指出，如果美国海军陆战队继续在存在显著＂沙盲＂情况的环境条件下对种马王重型直升机进行飞行测试或者训练任务，那么这些种马王重型直升机的发动机性能将会很快下降，美国海军陆战队的重型直升机机队将会面临及其频繁的发动机更换和维护需求。
　　▲一架CH-53E＂超级种马＂重型直升机（CH-53K的前辈）正吊运着一辆海军陆战队的两栖突击车穿越沙漠地区
　　而对于美国海军陆战队来说，最致命的一点就是，对于CH-53K重型直升机的机组人员来说，几乎没有任何可能在70秒钟之内就完成外部吊挂货物的挂载作业。换句话说，如果这个严重的发动机问题不修复，那么种马王重型直升机几乎将无法在沙尘较多的地区正常执行任务，这对于美国海军陆战队的所谓＂远征作战＂而言，堪称是致命打击。
　　毕竟，外部吊挂货物是种马王重型直升机的关键能力之一，其外挂有效载荷的最大重量远大于内部装载的载荷。＂沙盲＂对直升机飞行到底有多少危害？
　　＂沙盲＂环境一旦形成，整个直升机都会被沙尘包裹在内，这些沙尘对首先对直升机的机体和动力系统 形成了直接而严重的影响。首先是一种很直观的现象，大量的沙尘对直升机的机体造成了显著的冲击和摩擦，从而导致直升机机体出现机械损伤以及机体设备的加速老化等问题，而摩擦作用还会产生相当可观的静电效应，这些静电对于直升机航电设备的正常工作而言有些显著的影响；其二就是沙尘很容易在结构复杂、凹凸不平的传动节点和注油点堆积，从而就容易导致关节润滑不够，严重的情况下甚至会造成操纵失效等问题；其三就是发动机的问题了，也是本文的主角——CH-53K种马王——所需要克服的问题。直升机发动机进气口如果存在高密度的沙尘的话，就会导致发动机进气量下降，导致发动机功率下降，降低直升机性能。除此之外，吸入进气道的大颗粒沙尘甚至有可能会损坏发动机涡轮叶片，从而大大降低发动机的寿命，增大其维护需求，也可能导致发动机空中停车等严重问题。
　　除了对直升机机体和动力系统的负面影响之外，＂沙盲＂之所以被叫做这个名字，是因为它对直升机的飞行作业还有另一层面的严重负面影响——沙盲出现，整个直升机处于沙尘包围之中，机舱内可视度极限降低，甚至会出现一片漆黑的情况。
　　在这种情况下，直升机飞行员非常容易出现视觉判断错误，导致其迷失方向，甚至是分不清天地 。
　　从以往的案例来说，沙盲现象对直升机飞行员造成的错觉主要有如下两种：一是直升机在沙盲环境中悬停的时候，由于沙尘本身存在的运动情况，飞行员会以为直升机已经在向前飞行了；另一种就是即便直升机在沙盲环境中以平稳的姿态进行飞行，飞行员也很有可能错以为直升机已经以一种倾斜的姿态在进行飞行。
　　在上述情况下，如果主要依靠目视飞行的话，直升机飞行员很容易就会错误判断实际环境而采取错误的操作，导致了危险事故的发生。
　　▲在沙盲环境中坠毁的贝尔407直升机
　　为了应对这种特殊的飞行问题，CH-53K已经采取了一系列的针对性的技术解决方案，其中主要包括改进的环境态势感知装备 以及西科斯基公司最新的自动飞行控制系统 来帮助飞行员在沙盲环境中更好地操纵直升机。
　　至于发动机防尘方面，西科斯基公司其实也一直在投入努力，但似乎目前还没有一种恰到好处的解决方案。常年在中东地区执行任务的美军CH-53E＂超级种马＂直升机早就安装了发动机沙尘防护罩和离心式防沙装置，这些防护技术也确实能够阻止大颗粒的沙尘和杂物被吸入燃烧室。但是，这些防护装置对于小颗粒的沙尘还是很难起到作用，所以中东地区的CH-53E的维护费用常年居高不下，估计这一点也脱不开关系。
　　▲CH-53E＂超级种马＂重型直升机的发动机进气道上安装有应对沙尘的防尘罩装置
　　目前，美国海军航空系统有关方面表示他们已经成立了一个＂工程虎队＂（Engineering Tiger Team）来应对这个问题。
　　话说回来，对于咱们来说，直升机无论是上高原还是下海岛，实际上也都是存在类似的＂沙盲环境＂，种马王的这一缺陷被提出来的同时也提醒了我们应当重视直升机发动机的防沙尘问题，虽然从国内一些期刊杂志来看，咱们确实也进行过相关的预研工作，不过大多只是＂综述＂类型的，更进一步的工作想来也是很有必要的。