复制成功

1.引言
我国地域辽阔，严寒地区的国土面积占有相当大的比例，而低温环境会影响航空地面保障装备的使用性能，危及飞行安全，因此，很有必要对就严寒环境对航空地面保障的影响进行研究，并制定相应预防措施。
2.严寒地区分布及环境特点
2.1严寒地区分布   
严寒地区是指地处高纬度，全年有3 个月以上时间冰雪覆盖，月极端气温在-30 ℃以下的地区。我国的东北大部、西北、华北部分地区以及西藏的部分地区均属严寒地区。
2.2严寒地区特点   
严寒地区环境具有如下特点：  
（1）气温低，持续时间长。
在严寒地区，气温-20℃以下持续时间在1～3个月以上，极端最低气温达到- 52.3℃(黑龙江大兴安岭地区)，有的地方(新疆乌洽土尔格特地区）全年几乎每天都有0℃以下气温出现(360.9天)。
（2）昼短夜长，能见度低。
黑龙江和新疆北部一月份平均昼间仅7～9 h，夜间则长达15～17 h，雾气弥漫，白天能见度不高。
（3）道路被冰雪覆盖时间长，车辆行驶困难，阻力大，附着力小。
2.3严寒环境对航空地面保障装备的影响
2.3.1严寒环境对航空地面保障装备动力部分的影响
航空地面保障装备动力部分主要包括各型装备的载体汽车、各型电源车用柴油机、各型空调车用柴油机、油泵车用柴油机等，航空地面保障装备用载体汽车发动机均为柴油机。
（1）发动机低温启动困难
在严寒环境下，低温期的气温很低，极端最低气温低达-27℃～-45℃，由此会导致发动机起动十分困难。一般而言，气温在-10℃～-15℃范围时，发动机冷起动则有一定困难，当气温降至-40℃以下时，不经预热则根本无法启动。究其原因，主要有以下几个方面：
1）启动用蓄电池的工作能力下降。
一般蓄电池的标称容量是在30℃放电10h来确定的。据实验，气温每下降1℃，蓄电池的容量下降1%～1.5%，在柴油机启动时，蓄电池放电快，极板因负荷过大而产生弯曲，造成极板的早期损坏。并且，随着温度的下降，蓄电池电解液密度增大，向极板的渗透能力下降，电阻增加。同时，启动时启动电流大，因内阻增加而引起的电压降增大，从而是蓄电池的端电压明显下降。蓄电池工作能力大为降低，蓄电池在发动机的启动过程中，影响起动机的起动转矩和火花塞的火花强度。因此，在低气温下，蓄电池的充电能力也会下降，且温度越低充电能力越差，导致其总电量不足；在启动时因电能不足，不能达到正常启动时的有效工作转速。
2）启动阻力增大
随着外界温度的降低，发动机曲轴旋转阻力增大，柴油机润滑油的粘度增加，各运动副因得不到有效润滑而使柴油机的启动摩擦阻力明显增大，从而加大了曲轴的旋转阻力矩，使发动机启动转速降低，由此引起柴油发动机的缸内压缩力和温度不足而难以启动。
3）柴油机难以正常做功。
在平原环境下，柴油机在压缩终了时的气缸内气体压力和温度均达到较高的程度，在这个压力和温度下喷入雾化柴油即可正常做功。但在严寒环境下，由于温度均低，柴油机压缩终了时的气体压力和温度均低于正常值，着火延迟期增长；再加上刚开始启动时曲轴的转速很慢，气缸爆发、做功则更加困难。
综合这几方面的问题，柴油机低温启动是很困难的。若不采取有效措施而强行启动，则造成柴油机缸内冷态磨损加剧，蓄电池放电强度增大、使用寿命降低，正常保养已不能满足要求，启动电机低温超负荷运转，会使启动电机的故障率大大提高。
（2）严寒环境对发动机总成磨损的影响增大
发动机在严寒环境下使用，各主要总成磨损都会相应增大，尤其发动机的磨损更为明显。试验资料说明，气温为5℃时起动一次发动机，气缸的磨损量相当于汽车行驶30km～40km的磨损量，在-18℃时起动一次发动机，气缸的磨损量相当于汽车行驶250km的磨损量。在发动机使用期限内，有50%的气缸磨损是发生在起动过程中，而低温条件下的起动磨损量约占总起动磨损量的60%～70%，而且气温越低发动机磨损越大。
1）冷起动时润滑条件恶劣，加速了发动机起动时的磨损。低温使润滑油粘度增高，流动性差，供应滞后，这样在起动期间，新的润滑油不能及时供到缸壁和活塞之间，也就不能形成新的油膜来保持缸壁表面。发动机的润滑条件因而变差，增大了零件的磨损。
2）发动机冷起动时润滑条件差，还取决于润滑油供应到气缸上部的速度。供应速度又受发动机的结构参数，如机油泵的工作效率、从机油泵曲轴油道截面大小和长度以及曲轴主轴承和连杆轴承间隙等等方面的影响
（4）发动机零件材料在严寒条件下物理性能受到影响较大
低温几乎对所有材料都有有害的影响，因物理性能发生变化，使其功能受到暂时的或永久性的损伤，具体影响如下：
1）材料发硬发脆，结构强度减弱，电缆损坏，蜡变硬，橡胶变脆。在低温环境中，发动机零件材料的机械性能和物理性能将发生变化，碳钢的冲击韧性急剧下降，硅钢、锰钢等合金钢零件（如钢板弹簧）、铸铁件（如汽缸盖、变速器壳等）变脆；锡焊合金焊件在-45℃以下时，易产生裂纹或碎成粉末状，从接头的地方断落。同时，在特别严寒的气候下，发动机塑料制品会发生破裂；橡胶轮胎逐渐变脆，当受到冲击时，特别是收到尖凸等物的冲击时，容易产生破损。
2）温度瞬变过程因材料或零部件膨胀系数的差异使零件互相咬死。
3）润滑剂黏度增加，流动性降低，减少或散失润滑特性。
4）元器件性能变化，如铝电解电容损坏，石英晶体不震荡，蓄电池容量降低。
5）结构失效，增大滑动件的磨损，衬垫、密封垫弹性消失，引起泄露破裂、开裂、脆裂、冲击强度降低。
（5）散热冷却性能变差
冷却系统向大气散热的能力主要取决于冷却液和大气的温度差。在严寒地区，冷却器进、出口的温差缩小，影响冷却器的散热效果。另外，由于北方严寒地区空气密度降低，使得冷却风扇的风量减小，多余的热量不能及时散发。因此，柴油机、传动系统和液压系统等容易过热。柴油机正常工作时冷却系统防冻液的温度应该在85～95℃之间；液压油的温度控制在50℃左右比较好；液力传动油的温度一般控制在90℃左右，最高不得超过120℃；否则冷却系统就不能保证车辆的正常工作。
（6）对装备维护保养工作的影响较大
在严寒地区，由于气温低，发动机燃料易冻结、车辆不易启动，起动机及起动线路易损坏，冷却系统元件也易于冻坏；燃料燃烧不充分，气缸、活塞积炭增多，喷油嘴孔易堵塞、缸套磨损加剧；风沙大，润滑油脂易遭污染，加速各摩擦副的磨损；等等。因此，车辆的保养、维修工作量明显增大，保养、维修的要求明显提高。
2.3.2对电器设备性能的影响
航空地面保障装备中，包括电源车、空调车、油泵车、充氧车、充氮车、充电车、送冷车等，大量采用了电器设备元件，如转换开关、指示灯、继电器、接触器、电磁阀等，在严寒环境下，低压电器的性能将产生相应的变化。
（1）绝缘材料性能
航空地面保障装备中采用的各型电器设备的结构件都使用绝缘材料制成，例如塑壳开关、接触器、继电器等的外壳、触头支持、线圈骨架、手柄、按钮等，有的采用热固性材料，如阻燃增强不饱和聚酯料团、酚醛塑料等，有的采用热塑性材料，如阻燃增强尼龙PA66、聚碳酸酯PC等。绝缘材料的机械强度与环境温度有关，在严寒条件下，绝缘材料具有“冷脆性”——脆断、开裂，在低温环境下，分子运动速度减速，分子间距减小，物质收缩，物质的延展性差，脆性增加，就会产生冷脆现象。表1表示几种常见绝缘材料允许使用的最低温度。

（2）防锈油及润滑脂性能
航空地面保障装备中采用的万能式断路器、塑壳断路器、转换开关(含双电源自动转换装置)等产品的操作机构、交流接触器的铁心极面等需涂润滑脂和防锈油，但有的润滑脂或防锈油在低温下的粘度会增加，有的甚至结凝，增加机构的摩擦力、铁心工作噪声，从而影响装备的整体性能。
（3）金属材料性能
航空地面保障装备中大量采用了金属材料，在低温下，一般金属材料的冲击韧性和塑性会减小，变得冷脆，而弹性极限会增大，如铁的冲击韧性在+20℃时，为2l kg•m／cm2～24kg•m／cm2。但在-40℃时，则降为8kg•m／cm2，因此，在常温下加工的冷冲件，如螺旋弹簧和双金属片，螺旋弹簧在电器中常用作触头弹簧、反力弹簧、复位弹簧、机构弹簧等，双金属材料常用于热磁式断路器、热继电器等产品的过载保护，在严寒环境下工作的弹簧具有冷脆断的风险，从而影响电器设备的整体性能，
2.3.3对电子设备性能的影响
航空地面保障装备中采用了大量的电子设备，如电阻、二极管、三极管、电子显示屏、数码器、微电脑等，电子设备的性能与温度有关，严寒环境对电子设备的性能造成一定的影响。
3.严寒环境下航空地面保障的对策
为有效提高严寒环境下航空地面保障工作的效能，针对以上分析的问题，提出如下解决方案：
3.1针对严寒环境特点，研制专用航空地面保障装备
我国幅员辽阔，大致分为严寒地区、湿热地区、沙漠地区、高原地区和沿海地区5种区域，每种区域气候特点均不相同，在不同区域部署的航空地面保障装备，为更好的发挥其保障能力，必须在设计时就考虑到工作环境特点，同一台车能够适用于所有气候特征的理念是不科学的，也是不可取的，因此，更好的满足严寒环境的要求，必须专门研制严寒地区用航空地面保障特种装备。另外，装备在研制时，要严格按照国标和国军标的要求，在元器件的选用、装备操控性能等方面满足国标和国军标要求。
3.2采取良好的保温措施
保温的目的是使发动机在热车条件下能顺利启动，以减少机件的磨损和方便出车。保温措施包括：库内保温法，即将车库严密封闭，并在库内设置火炉、暖气等热源；对汽车采取保温措施，如给发动机和散热器罩家装棉制或革制保温套，在油底壳下加封一层玻璃纤维等；对蓄电池进行保温，方法是制一适当的木质双层保温箱，并在夹层中填装羊毛、木屑等保温材料，将蓄电池穗固定置放于箱中，这样可减低电解液密度，增加蓄电池的蓄电量，且可延长蓄电池的使用寿命。
3.3预热后启动
在寒冷环境中启动发动机，必须对发动机进行充分的预热。预热的方法很多，一般采用热水预温，喷灯加热，暗火烤车等预热方法。有条件的可采用电加热，输送热蒸汽到冷却系统加热及设置红外线辐射装置等。前3中方法简便易行，为目前所广泛采用，但应注意安全。加热水前应先向冷却系加注40℃-50℃的温水，以防猛加沸水使散热器芯管，气缸盖发生胀裂。用喷灯或暗火加热时，汽车不应有漏油现象，特别是不得漏气油，柴油，以防引起火灾。以防万一，车库和车上应备有灭火器，铁锹等防火器具。对变速器，差速器等传动总成。启动前也应采取加温措施，以使润滑油具有良好的油性。
3.4 合理使用燃油和润滑油
进入冬季是应对发动机传动系各总成及转向器换用冬季润滑油，轮毂轴承使用低滴点的润滑脂，并换用冬季制动液与减振器液。-35℃以上的寒冷地区，发动机可使用8号，11号，14号寒区稠化润滑油。-55℃到-66℃范围内的寒冷地区，可使用严寒稠化润滑油。这两种稠化润滑油都具有低温下粘度较低，温度升高后也能保持良好的润滑性能。
3.5正确使用与维护冷却系
在严寒地区，航空地面保障装备保障完毕后，要待冷却水温度降至40℃以下方可放水，方法是打开散热器与缸体上的放水间，将水放净，摇转曲轴数周，以防水泵内残存的冷却水结冰。使用防冻液时。选用的防冻液冰点应比使用地区最低气温低5℃。如果使用酒精--水型防冻液，因酒精易挥发，应经常用密度器检查其成分，视需要添加适量的酒精或水。若使用乙二醇--水型防冻液，使用中只需补充适量的水即可。此外，冷却系的节温器必须完好，灵敏有效。
3.6调整供油系和点火系
在冬季，为了使混合气体能够适应工作的需要，可适当提高浮子室油平面高度，并将加速泵进程升高，以增加混合气的浓度，方便于低温启动。应适当增加断电触电的开启角度，使点火提前角稍有加大，并将触点间隙略微调小，一般以0.3mm～0.4mm为宜，以增加其闭合角度，提高电火花强度。
3.7补充蓄电池电解液
蓄电池最怕低温，低温环境下蓄电池电容量比常温时的电容量低得多。因此在寒冷季节来临之前，应补充蓄电池的电解液，调好电解液的比重。同时清洁蓄电池的接线柱，并涂上专用的油脂加以保护，保证启动可靠，延长蓄电池寿命。如果车辆在露天或车库停放超过25天左右不用，应拆下蓄电池，存放在较为温暖的房间，以防蓄电池结冰损坏。
3.8轮胎压力不能太高
轮胎橡胶在冬季会变硬而且相对较脆，摩擦系统系数会降低，所以轮胎气压不可太高，但是更不可过低。外部气温低，轮胎气压过低，软胎受压严重可加速老化。冬季要经常清理胎纹内夹杂物，尽量避免使用补过一次以上的轮胎，更换掉磨损较大和不同品牌的不同花纹的轮胎。同时，应定期给轮胎更换位置。
3.9应用加热保温箱为蓄电池保温
蓄电池是车辆上的重要部件之一，发动机的起动以及停车后车上所有的用电设备全靠它来供电，因此其性能对车辆性能有着至关重要的影响。在高寒区车辆运行中需要将蓄电池的温度控制在适当的温度，温度过高将加速蓄电池的硫化、缩短使用寿命;温度太低则蓄电池电解液豁度增加，导致内电阻加大，容量、放电电流及放电功率都锐减，蓄电池的起动能力下降。为了充分提高蓄电池的输出功率，应采用加热保温箱为蓄电池保温。
4 展望
由于诸多因素，对于严寒天气对装备的影响还不够深入，给出的建议还不够全面，有待进一步探究。
参考文献
[1] 孙茜,李瑜,张学永.航空装备环境因素对人的影响分析[J].飞机设计,2020,40(04):25-29.
[2] 白文明,赵晓杰,白颖哲,白富强,白晓慧.气象地面装备保障综合业务学习网站的设计[J].内蒙古科技与经济,2019(13):57-58.
[3] 龚永奇,邓建,董程源,张文一.基于PLC的航空地面液压保障装备负载试验台设计[J].机床与液压,2018,46(08):54-57.
[4] 冯佳晨,韩维,王栋,邹强.一种基于Precedence-chart的装备保障能力评估方法[J].火力与指挥控制,2018,43(02):82-85+90.
[5] 陈景亮,张金石,陈晨.一种航空装备保障图片信息系统的设计[J].价值工程,2017,36(32):188-189.
[6] 龚永奇,邓建,董程源,罗广旭,王辉.飞机地面空调保障装备模拟负载设计[J].装甲兵工程学院学报,2016,30(06):79-81.
[7] 胡涛,吕瑞强,王双川.航空地面保障装备模块化设计[J].装甲兵工程学院学报,2016,30(05):36-39.
[8] 李玉峰,许路铁,陈永康,赵然.某炮弹地面制导装备维修器材平战一体化保障研究[J].装备环境工程,2014,11(06):159-162.
[9] 李玉峰,许路铁,陈永康,赵然.某炮弹地面制导装备可修复维修器材保障研究[J].装备环境工程,2014,11(05):132-136.
[10] 董锁利,唐武忠,高万忠.航空装备计量保障关键技术分析[J].计测技术,2011,31(05):45-48.
[11] 海军.民航货机装运军事装备物资机场地面保障设备选择及技术要求[J].国防交通工程与技术,2010,8(05):69-72.
[12] 张蜀江.从海湾战争看现代后勤保障[J].军事经济研究,1991(09):20-23.
作者简介：
李堃铭，男，汉族，吉林公主岭人，空军勤务学院在读研究生，研究方向：军事装备学
庄新闯，男，汉族，江苏徐州，空军勤务学院 助教。