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论述直升机防撞线技术措施的应用效果

2021-12-08 189 上传者：管理员

摘要：直升机电力作业是一种在低空复杂环境下执行的特殊任务，它包括了直升机航巡输电线路，直升机外载荷检修输电线路，直升机外载荷建设输电线路等，尤其华东受电端地区山区繁多，两塔之间高度落差大，线路密集交叉跨越，耐张塔比例高，电网环境更加复杂，给飞行安全带来极大的挑战。高压线路高度低且在空中不易辨识，加上直升机飞行高度不高，稍不注意，直升机就容易和低空电线电缆撞在一起，高压线缆已经成为直升机低空飞行安全的头号安全隐患。本文对直升机撞线事故进行分析研究，在现有技术上降低撞线事故发生的风险，并提出了几种防止直升机撞线事故的解决办法，对运营人在执行电力作业等低高度运行中防撞线提供相关的技术支持。

关键词：
MPVK改装
气象感应
直升机
防撞线
飞行安全
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直升机撞线作为直升机事故的重要类型之一严重影响着飞行安全，在美国，撞线造成的事故占到了直升机事故总数的5%，平均每周就会有两架直升机遭遇撞线问题。主要是因为一方面在一般飞行速度下，线缆的威胁很难观察到，加上光线原因，飞行员视觉上容易忽视，另一方面撞线的后果往往非常严重。长时间执行电力作业的直升机，面临撞线的风险就更高了。近几年，国内民用直升机运行中发生多起事故，给国家和人民生命财产造成重大损失。

1、事故分析

分析国内2018年6月至2020年10月所发生的20起直升机事故原因，其中人为原因17起，天气原因2起，机械原因1起。人为原因导致的17起事故中，直升机撞线7起，直升机动态翻滚2起，机组成员误碰操作系统2起，直升机撞山1起，直升机丧失尾桨效应1起，直升机旋翼地面伤人1起，其他原因1起。根据统计显示，撞线所导致直升机发生事故的占比最大，且致死率为100%。由此可见，撞线对低空直升机运行是最致命的。

2、分析直升机防撞线的手段

2.1 从直升机内部方面分析

可通过硬件改装或能力提升，硬件改装方面包括加装最大可视范围改装套装(MPVK），如鱼泡眼舱门、透明地板等。鱼泡眼舱门可显著提高水平方向以及右侧下方的可视范围，即使穿戴头盔也不会影响；透明地板显著提高垂直范围前侧，后侧以及正下方的线缆状况，增加了垂直视图十倍之多，为飞行员和电力作业人员的可视能力提供保障。MPVK能大幅提高低空作业能力和安全性，尤其是执行复杂的电力作业项目，如电力巡线、带电检修等，避免直升机在进行电力作业时发生撞线事故。改装后实物图如图1所示。

改装后机组人员可视能力对比如图2所示。

能力提升方面包括通过机组资源管理CRM训练，必要的训练培训有助于直升机撞线事故的预防，机组资源管理(CRM)训练，不仅适用于飞行员，还适用于直升机上搭乘的电力作业人员。在有线缆的复杂环境中作业时，让直升机上每个人都参与到如何避免防撞线的工作中来是至关重要的。据统计，在撞线事故中飞行员的机长经历在1000小时左右的比例最高。主要原因是飞行员的飞行经历不断增加，操纵技术趋于成熟，但对于低空飞行的复杂性、危险性并未有充分的认识，易凭经验飞行，忽视规章、制度，安全意识淡薄，思想麻痹大意，盲目蛮干，这些都是造成撞线事故的原因。CRM应当作为预防撞线事故课程的核心组成部分，对所有参与低空飞行作业尤其是电力作业的人员进行正式培训。

一是加强对作业区域环境的勘察，掌握飞行过程中对高压线缆的识别。飞行作业前应对作业区域进行地面线缆勘察，飞行作业时再次进行空中勘察确认，飞行员空中视察飞行后，要做好作业区域内相应的标记，认真研究作业环境，不能仅凭印象实施作业；同时，要对飞行作业区域外的环境做好勘察，以防出现需要飞出作业区域的紧急情况时，有备选的着陆场地。电力作业过程中要注意避免在阳光直射并影响视野的角度下飞行，飞行时视线要放远，并且不要在仪表上停留过长时间，容易造成飞行员对高压线路的短暂丢失。地面上的物体和地标，可以帮助识别线缆的存在。房屋和厂房等建筑物、道路旁边、河上空、山上、山谷等地方很可能存在线缆。此外，电线杆或线塔可以提供电线方向和高度的指引。通过识别至少两个以上的线杆、塔，飞行员可以目视线缆的路径。绝缘子的方向，可以指示电线是否继续在同一方向或转弯。应知道线缆在不同的角度观察的样子，在某些角度，线缆不容易被观察到。

要意识到在勘察飞行中，虽然线杆、塔为飞行员提供了线缆存在的最可靠的指标之一，但线杆、塔本身并不总是容易看到的，可能会漏掉一些线缆，因为目视勘察并不是永远可靠的。例如，电线杆经常与地面的植被混杂在一起，很容易被树叶和树木隐藏难以被发现，隐藏的电线杆会极大增加撞线的风险。单一的线缆可能是最大的危险，因为它们很难从空中观察到，而且农村地区可能在最意想不到的地方遇到。此外，正确判断距离的能力会因视错觉而受到曲解。当与较低的线一起查看时，较高的线看起来更远。这种视错觉只在距离不足100米的情况下才会发觉，因此飞行员几乎没有时间做出反应。

二是加强飞行人员在电力作业的技巧培训，规范进入、退出、穿越高压线缆的方法。当直升机进入巡线区域后，首先确定所巡线路，根据所巡线路周围障碍物及线路交叉情况，选择合适的进入位置和角度。一般应选择与线路平行的进入方法，与线路的夹角不大于45度，如图3所示。

不允许在档中横穿线路，如图4所示。

不得盲目跟踪带有交叉的线路，如图5所示。

线上作业时，直升机应在线路正上方距离导线约100-150m高度、约42-100km/h速度飞行（具体飞行参数因设备性能差异，作业前飞行人员与航检员沟通确定），偏离线路中心线不宜超过20米，最大不应超过30米；飞行方式见图6。

飞行作业中，针对山区线路高差较大区段，当从高处向低处作业时可采取平飞或缓慢降低高度；也可出线采取爬坡作业的作业模式（从山谷向山峰飞）。山区作业时，应尽量沿山脊飞行，避免沿山谷飞行。沿山谷的转弯尤其危险。起降点在谷内时，可以采用先爬升高度再增大速度的方式起飞。在穿越线缆时，飞行员应操作直升机尽量从线塔上空穿过。

三是做好机上人员的协同沟通，不仅是飞行员，包括电力作业人员，对存在的风险点作出必要提示。执行低空电力作业飞行时建议配备双人制机组。双人制机组可以有效沟通，提高对障碍物的观察和情景意识，同时确保机上每个人，包括电力作业人员都应充分认识到该次任务各种风险点以及在紧急情况下的处置预案。人的眼睛存在生理局限性，当直视前方时，每只眼睛的正常视野垂直约120度，水平约200度，能够清晰和详细地感知物体的视野要窄得多。要使飞行员看到线杆，它们必须位于70度的角度内。当线缆跨度很大时，就会不容易被发现，在这种情况下，飞行员专注于线杆，识别潜在线缆危险的能力就会降低。配备双人制机组进行合理的分工可大大提高安全裕度。建议在执行任务时，后座电力作业人员负责对作业区域的障碍物和线缆等保持观察，并适时利用舱内通话对飞行员进行提醒。

2.2 从直升机外部方面分析

安装气象感应装置，航空警示球等。因直升机电力作业本身长期处于低空飞行状态，再加上一些特殊地形下的微气象对飞行安全带来了较大的风险。夏季低云、山区大雾都是影响直升机低空飞行的重要气象因素，尤其在四川、浙江、福建等山区较多的地区，电力作业本身飞行高度低，作业区域经常进入较多低云或者能见度较差的山区，使得飞行员更加难以辨认高压线缆，存在撞线的风险。在山区等特殊地形的输电线路杆塔上安装气象感应装置显得很有必要，装置的感应端将采集到的风向、风速、能见度等信息传回一套机载终端设备上集（转下页）中显示，能显示局部位置的具体风向、风速数值并进行集中对比，如果与周边地区差异较大，则会自动向机载设备发出告警，提醒飞行员在该区域存在特殊微气象。

能见度信息以电子成像的形式显示在机载终端设备上，帮助飞行员判断一些特殊地形的局部能见度信息，提前做好预判，制定更合理的作业计划，避免误入气象因素较差的区域作业，也能作为直升机防撞线的一种辅助手段。航空警示球是一种适用于架空的输电线路，在线缆上设置的形状醒目的标志球，以提供警示标志，给执行低空飞行的航空器提供目视参考。据国际民航组织《国际标准和建设措施—机场》附件十四和国家有关规定，对于架空的输电线路，尤其是超高压(50万千伏)输电缆线、跨江输电缆线，应在线路上设置形状醒目的航空标志球（航空警示球)。航空警示球一般有白、橙两种颜色，相间设置，涉及多条电线、电缆等场合，航空警示球设在不低于所标志的最高的架空线高度处，球体材料多为工程增强塑料航空警示球与高压线电缆的线夹为铸铝件，紧固件采用不锈钢。航空警示球能提示飞行员在飞行过程中与高压线缆的方位、距离，有效防止直升机撞线。

3、总结与展望

综上所述，运营人应在充分分析电力作业运行风险的前提下，结合自身运行情况和作业区域地点，制定行之有效的工作程序，以及防撞线的预防措施，强化对参与运行飞行人员、电力作业人员的训练，减少运行过程中人为因素引发的不安全事件，确保飞行安全。

一是加强管理和学习，掌握好飞行中必要的防撞线知识。

二是做好与飞行任务相关成员的沟通，不仅是机上成员，还包括地面人员和管理人员等，提前对作业区域进行充分评估，做好风险管控，同时对每次任务存在的风险点作出必要提示。

三是根据任务需求和安全等因素考虑选择合适的机型，在现有机型的基础上尽可能选配或改装防撞线设备。

参考文献:

[1]中国民用航空局飞行标准司运行安全通告OBS-2021-01.

[2]武国亮.架空线路微气象灾害预警装置布点模型.

[3]肖艳平,潘建,黄波.直升机高压线防撞处理研究综述.

文章来源：周强,吴婧宜,程海涛,周肖东.浅谈直升机防撞线技术措施的应用[J].科学技术创新,2021,(35):43-45.