直升机RLO飞行风险分析

徐小方 张华

摘 要：直升机在进行RLO飞行时面临较高的风险威胁。本文对直升机RLO飞行安全进行了分析研究，定位了RLO飞行的主要风险，指出了风险的诱发因素，并给出了相应的风险控制建议。

关键词：直升机 RLO飞行 飞行安全 风险

中图分类号：V275 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）04（a）-0214-02

直升机具有垂直起降和低空、低速飞行能力，因而广泛的应用于战场运输、火力支援等作战任务。在民事应用方面，直升机也在伐木、建筑、灭火和灾难救援等领域发挥着重要的作用。在实行上述任务、作业的过程中，直升机需要在低空、低速状态下反复执行上升/下降操作，本文称之为RLO（Repetitive Lift Operations）。

直升机在低空、低速状态下存在一个“不推荐进入”的区域，一般称之为回避区。当直升机在回避区内出现动力失效特情时，无法充分的发挥自转能力，以保障直升机安全着陆的。历史上的使用经验和理论、试验分析均表明，直升机在“回避区”内执行任务时伴随有较大的安全风险。从1969年7月1日至1971年12月31日，美国在训练及实际使用过程中出现的与回避区相关的特情有1195起，导致82人死亡，608人受伤，并造成了7483万又7000美元的经济损失[1]。

直升机执行RLO操作时需要较为频繁和长时间的在回避区内飞行，因而面临较高的风险威胁—— 加拿大运输安全部的相关统计数据表明，直升机在执行RLO操作时，出现了大量的事故。

国内直升机在军、民事领域的应用越来越广泛，相应面临的风险威胁也日益增大。但由于理论储备及实践经验的缺乏，我们对上述问题的认识仍显不足。本文对直升机RLO飞行的风险进行分析，并给出了一些建议，期望对国内直升机的设计、制造及使用能够产生一定的草考价值。

1 风险定位

图1为贝尔206B3型直升机的回避区。根据图1可知，回避区是由速度和离地高度确定的一种区域。当在回避区内出现动力失效特情时，很有可能导致不安全、不成功的着陆，这种着陆方式常被称为“硬着陆”，并常会导致直升机侧翻。如果合理的进行总距操纵，就可以将旋翼转速控制在规定的范围内。但在着陆的过程中如果没有合理的使用旋翼中储存的能量，那么在着陆的瞬间可能就没有足够的旋翼转速以缓冲着陆冲击[2]。另外，在自转着陆过程中对直升机和机上人员安全的影响因素还包括：驾驶员反应时间、总重、旋翼转速的选择与调整、功率设定、飞行剖面、是否佩戴飞行头盔、传动系统（突然）失效特性、坐垫/安全带的合理使用与调整、着陆区域的选取、冲击力和起落架及驾驶员座椅的吸能效力等。

按照适航规章CCAR27部第79条和CCAR29部第87条的规定[3][4]，需要制定直升机的回避区，并且要求在回避区外出现动力失效特情的情况下，飞行员不需使用“特殊的”驾驶技巧即可操纵直升机安全着陆。对于常规类直升机和军用直升机而言，回避区并不是一种限制，而是一种指导性的参考。实际上，很多被批准的民用直升机作业方式—— 比如伐木运输作业—— 需要进行RLO飞行；军用直升机在执行近地面作战、运输任务时也需要频繁进行RLO飞行，因而需要操纵直升进行机持续、重复的在回避区内飞行，一旦直升机出现动力失效，发生事故的概率很大。

加拿大运输部进行的一项评估得出了如下结论：在加拿大，有相当多的事故与RLO操作有关：从1987年至203年，相关事故共有114起，共导致65人伤亡，其中严重或致命伤亡36人，具体分布见图2所示。

与RLO操作相关的风险可以分为以下三类。

（1）操作类风险—— 在“回避区”内飞行和执行低空、低速和大重量条件下的飞行任务时，对飞行员的驾驶技术要求较高，误操作或不当操作均有可能导致事故；

（2）技术类—— 因部件磨损、部件适航性差及使用维护不当诱发的风险因素；

（3）乘员安全类—— 硬着陆和坠毁对乘员安全的影响。（抗坠毁和人机工程等）。

2 风险分析

2.1 操作类风险

直升机需在低空、低速及大重量的条件下执行飞行任务，其飞行剖面经常会进入回避区。当出现动力失效特情时，飞行员往往缺乏充足的时间、空间以处置特情，且难以在安全的着陆地点降落。直升机在执行RLO飞行时，飞行员的飞行技术起着重要的作用。

首先，如果操作不当或误操作，可能会导致发动机停车，特别是，尽量避免在低旋翼转速和低扭矩状态下快速的改变发动机工作状态，否则可能使动力涡轮与主减脱开，从而使发动机停车。在执行中、低速下降、下坡机动等机动动作时遭遇上述情况的可能性较大—— 此时直升机需用功率下降，传动系统卸载，从而可能导致动力涡轮与主减脱开；另外，如果空勤人员对发动机、燃油系统的控制机构掌握不熟练，则可能因误操作导致发动机空中停车。

其次，当出现动力失效特情后，如果驾驶员判断或处置不当，则可能会导致情况恶化。直升机在回避区内执行RLO操作时，即使出现动力失效特情，则无法保障直升机安全着陆。但如果飞行员及时、准确地判断、定位险情，并进行合理地操作，则可以将危害控制到最低限度；但是，如果飞行员无法及时、准确的定位险情，或者没有进行最为合理的操作，则会恶化险情。

如上所述，飞行员在执行RLO飞行时，如果驾驶技术不过关，可能诱发或加剧险情。目前尚没有权威性的RLO飞行驾驶技术公开发表，飞行员主要基于其自身的经验进行RLO飞行。在规避导致发动机停车的不当操作方面，国际上的一些文献资料中有部分介绍[5]；但是挡在回避区内出现动力失效特情，如何采取合理的操作以将险情控制到最低限度尚未见介绍。

需要强调的是，在执行RLO飞行前，机组、地勤和指挥员应当对直升机状态、任务区的空域、地形、气象等条件充分了解并掌握；对飞行任务进行细致的计划。在执行灭火、地震救援等紧急任务时，因为信息缺乏、任务的可塑性大（从某种意义上说是计划性差）、持续时间长和大的工作强度，相较于组织良好的例行任务而言，产生人为差错的可能性大大增加。这就是为什么我们觉得在灭火任务重发生的飞行事故是最多的。

2.2 技术类风险

实践证明，在进行RLO飞行时，直升机部件的磨损状况较一般的飞行状态严重的多。在对直升机进行维护时，一般间隔一定的履历（运行）时间或飞行时间对直升机及其上部件进行检修或大修。但对于经常执行RLO飞行任务的直升机（伐木运输直升机、救火直升机等），地勤人员经常缩短其检修和大修间隔时间，以尝试保证其部件没有过度磨损。上述方法，在机械原理上看来是合理的，但因为其增大了为何强度，因而也增加了运行成本；另外，较频繁的维护工作增大了产生维护差错的可能性，从而产生安全隐患。

所以，经常执行RLO飞行的直升机，因为部件磨损或维护不当而导致动力失效的可能性也较大。

2.3 乘员安全风险

机上乘员的安全是飞行安全的核心关注点。如前文所述，加拿大运输部提供的数据显示：从1987年1月1日至2003年2月17日，与RLO操作相关事故共有114起，共导致65人伤亡，其中死亡18人，重伤18人，轻伤23人。

上述伤亡数字说明，在直升机成员安全性方面我们仍然有改进的空间。首先是直升机起落架吸能作用、机体的抗坠毁能力不足，成员座椅吸能装置吸能作用不足或未配备吸能设备。成员舱也必须保证一定的轻度以承受冲击载荷；而且，如果出现特情后着陆失败，直升机在各种地形条件下都可能出现侧翻或滚转，所以乘员舱必须能够承受直升机侧翻或滚转产生的载荷而不出现严重变形。其次，人机工程设计不合理：在执行RLO飞行任务时，飞行员经常需要向侧下方低头，以观察下方吊挂物及地面环境的情况，但此时安全带往往对飞行员产生干扰；因为RLO是近地面飞行，飞行员需要良好的视野以观察周围（地形）环境，特别是当出现动力失效后，飞行员需要良好的视野以观察周围地形环境以选取适当的应急着陆点。但不合理的座舱设计及机上设备可能限制飞行员视野或产生干扰。

在一些本不太致命的事故中，因为成员没有按照要求佩戴头盔和使用安全带，反而造成了较多的伤亡。所以，机上乘员必须按要求正确使用头盔和安全带等安全设备。

2.4 风险等级评估

一般情况下，飞行风险可划分为低、中、高和极高四个等级。划分风险等级时，考虑如下两种因素：风险危害程度和风险可能性。

（1）风险危害程度。

RLO风险的危害程度是灾难性的，前文所述的三种类型的风险均有可能导致直升机坠毁并造成严重的人员伤亡—— 在加拿大，15年内相关的事故已经导致18人死亡，18人重伤。

（2）风险可能性。

在进行RLO飞行时，出现风险的可能性是比较高的，在直升机的整个服役期内，可能会出现数次相关的风险或事故—— 加拿大15年内发生了114次相关事故。对于经常执行RLO飞行的直升机，如吊运直升机或消防直升机，遭遇事故或风险的概率就更高了。

综合考虑上述两种因素，直升机在进行RLO飞行时，风险为极高。

3 结论

直升机在进行RLO飞行时，可能因为飞行员误操作或不当操作、部件磨损以及维护不当等因素导致动力失效（发动机停车）；而且直升机RLO飞行大部分在回避区内进行操作，出现动力失效后，无法保障直升机安全着陆，所以直升机在进行RLO飞行时，面临极高的安全风险。

当前的直升机在进行RLO飞行时，其安全性尚有进一步提升的空间与需求。基于前文的分析，本文给出下述改进建议。

（1）应当提升直升机和机上成员安全设备的抗坠毁性能—— 提升起落架的吸能能力，加装配备吸能装置的成员座椅气囊或气垫，对直升机乘员舱的强度予以加强，使其可以承受直升机侧翻或滚转带来的载荷；必须消除坠毁后直升机起火的可能性；

（2）改进直升机人机工程设计—— 安全带、头盔、操纵机构和座椅的设计应当符合人体工程学的要求，飞行员视野应开阔，无遮挡。

（3）加强飞行员的培训与训练，避免误操作或不当操作并使其掌握动力失效后应急着陆的处置方法及驾驶技术；机上成员必须按照要求正确使用飞行头盔、安全带等安保设备；尽可能详尽的掌握飞行相关信息并保持有效、畅通的空/地通讯。

（4）针对RLO飞行的特点，改进直升机维护方法，以准确的确定部件的磨损程度，并及时对过度磨损的部件进行维护或更换，并尽可能的避免维护维护差错。

国外在遭遇诸多的RLO事故后，逐渐对RLO飞行风险有了较为清晰的认识，并在逐步的掌握其控制方法。目前国内直升机设计、生产、鉴定及使用单位/部门对直升机RLO风险的认识尚显不足，这明显落后与国内直升机的使用需求。期望本文的介绍及分析能够对国内直升机的设计、生产及鉴定产生一定的参考价值，对国内直升机整体实力的提升产生一定的帮助。

参考文献

[1] Philip.F.Sheridan，Carl Robinson，Dr.John Shaw et al：Flight test analysis of a single，single engine helicopter.NASA Contractor Report 166385，1982.

[2] Johnson.W：Helicopter theory.Princeton University Press，Princeton，NJ，1980.

[3] 中国民用航空规章第27部.正常类旋翼航空器适航规定[S].中国民用航空总局，2002.

[4] 中国民用航空规章第29部.运输类旋翼航空器适航规定[S].中国民用航空总局，2002.

[5] Yiyuan Zhao，Ali A.Jhemi：Optimal VTOL Operation of a Multiengine Helicopter in the Event of One Engine Failure.AIAA Contractor Report AIAA-95-3178-CI.