电网建设领域直升机应用选型研究

电网建设领域直升机应用选型研究

发表时间：2016-07-15T15:01:09.290Z 来源：《电力设备》2016年第8期作者：王弋方平凯吴建军王浩淼[导读] 选择适合的机型可有效地提高作业效率，提升我国电网建设的机械化水平，在控制成本的前提条件下，解决施了工难题。

王弋方平凯吴建军王浩淼

（国网通用航空有限公司北京 102209）

摘要：随着我国特高压电网的大规模建设，高山大岭地区施工带来的物资运输困难、组塔及放线困难以及中西部脆弱的生态环境，都是特高压电网建设所面临的问题。直升机已逐步成为解决特高压电网建设极端施工难题的重要选择。推进直升机在特高压工程建设中的应用十分必要，针对电网建设领域不同施工项目选择正确的机型是引入直升机施工的首要问题。本文通过对典型直升机性能的分析，对直升机参与电网建设的选型提供了参考。

关键词：直升机，电网建设，选型

0 引言

我国能源资源与能源消费呈逆向分布，为了满足中东部地区巨大的用电需求，目前具有输送容量大、送电距离长、线路损耗低及占用土地少等特点的特高压电网已进入大规模建设阶段。由于我国整体地形为西高东低，且山脉分布较广，特别是西部、中部地区山川众多，如太行山、秦岭等山脉动辄绵延数百公里，特高压工程“纵”、“横”交错，贯通中国东南西北，山地施工特别是高山大岭地区的施工是不可避免的难题，特高压电网建设造成了较大的阻力。随着航空技术的发展，直升机越来越多的参与到电网建设领域中来，而直升机种类繁多，针对不同的电网建设项目，机型的正确选择对电网建设的顺利实施和项目的成本控制起着决定性的作用。

1直升机的定义及分类

1.1直升机的定义

直升机为由机体和升力、动力、传动三大系统及其它机载设备组成的人造飞行器。升力系统一般包括发动机、旋翼、尾桨等部分，一般升限为6000m以内，航程在600-800km左右。

1.2直升机的主要优点

1.可垂直起降和空中悬停，使其可以在狭窄地区和其他复杂地形而车辆和一般机械无法到达的区域执行任务；

2 起飞、降落对场地的面积及硬化程度要求低；

3 机动灵活，反应迅速，飞行速度较快，不受地形影响可迅速到达目的地。

1.3直升机的分类

直升机可分为军用和民用两大类型，在民用领域根据其用途不同可分为油气勘探、水电建设、交通管制、观光旅游、抢险救灾、治安巡逻等不同类型。按照直升机的最大起飞重量（自重+载重）划分，可分为以下几个级别：

1.轻型直升机，总重2-8t，如直-9、小松鼠、bell-407等；

2.中型直升机，总重8-15t，如米-8、直8、黑鹰、ka-32等；

3.重型直升机，总重20t以上，如S-64、米-26等。

不同类型的直升机在基本功能、载重、飞行速度、悬停稳定性、油耗、操作难度等方面有较大区别，应针对不同的作业内容及作业性质选择适合的机型。例如，载重10t以上的重型直升机可应用于铁塔吊装、物资运输、灾后恢复等领域；载重5t左右的中型直升机可应用于导引绳牵（展）放、物资运输、应急抢险等领域；轻型直升机因其轻便灵活的特点适合完成空中监察巡视、人员运输、应急巡查等工作。

2 典型直升机性能及选型分析

2.1 S-64F重型直升机

S-64F重型直升机由美国埃里克森空中起重机公司制造，绰号“空中吊车”，具有获得专利的抗扭转装置，能有效固定外挂载荷，可保证塔段的对接精度（误差仅25.4mm）。该机具有后视驾驶舱，飞行员能够完全掌握安装过程，确保其操作的精确性，加之其可以调整飞机姿态的方式对吊件的姿态及位置进行微调，相比与普通吊车而言有更出色的吊装控制能力。该机为方便大型货物的吊运，没有固定的货舱，起落架高度可以通过液压操作伸长或缩短。

米-26超重型直升机的外挂载荷能力强于S64-F重型直升机，但其作业精度无法满足吊装组塔的要求,综合考虑直升机吊装能力、作业效率、就位精度等，S-64F“空中吊车”重型直升机可作为吊装特高压铁塔的首选机型。

结合我国特高压铁塔的实际情况，以及飞机相关性能，在忽略配合施工速度及塔材供货速度滞后造成影响的前提下，目前可以对一架S-64F直升机的年度吊装能力做出如下理论估计：

单日吊装：单吊12分钟，每小时5个吊次，每日6个飞行小时，单日可完成约30个吊次，按照每吊重量6.5t（按海拔1000m的山区平均吊重折中考虑），单日吊装总量可达195t左右。按照全年120个有效工作日，每日飞行6小时计算，全年可完成的吊装总量约在23400t左右。同时，对比与传统山区组塔施工模式，实现作业效率提升2.5倍，作业周期缩短64%，用工总量减少80%的明显效果。

2.2 K-32中型直升机

Ka-32是一种新型全天候侦察、运输多用途直升机，由苏联卡莫夫设计局设计。装有两台燃气涡轮发动机，功率为4450马力。机内有15个座位，机身下可吊挂5吨货物。装备了定位器和操纵自动化系统，使用计算机控制飞机高度和倾斜度。由于机载设备先进，使卡—32C 获得良好的飞行性能，无论是有雾、多云还是夜间均能飞行，而且安全性能相当可靠。这种直升机可代替人进行目视侦察，并能准确迅速地得出结果。

Ka-32直升机吊重适中，且高海拔地区吊重型能衰减较小，适用于牵（展）放导引绳、基础或塔材等物资吊运，特别适核高海拔地区物资运输。但因其不具备抗旋扭稳定装置，且吊挂能力有限，不适宜用于特高压铁塔吊装作业。

对于物资吊运作业而言，其技术难度远低于吊装组塔作业，不需要完成塔段的精确对接工作，因此作业效率相比吊装作业有大幅提升，对飞机性能及飞行技术要求相对吊装作业有所降低。中型直升机更加机动灵活，虽然吊重较低，但现场飞行适应性较好。只要做好地面作业人员与飞行作业的配合，地面和飞行吊运工器具的配合等准备工作，作业速度将大幅提升。

按照ka-32直升机进行测算，其在海拔500-1000米左右的有效吊重为4t左右，每日按飞7小时，1小时吊运4次，平均每次吊运3.5吨计算，则每天可运大约100吨物资。相比于S-64F，ka-32直升机具有成本较低，轻便灵活的优势。

2.3 AS350B3e“小松鼠”轻型直升机

AS350B3e“小松鼠”直升机由欧洲直升机公司生产，可乘坐6人，包括2名飞行员在内。“小松鼠”直升机以其性能、安全、低运行成本而著称，选用久经考验的透博梅卡Arriel2B发动机，并配备全权数字发动机控制系统。适合各种要求高性能、高可靠性的任务，尤其是山地、高原或热带地区任务。

目前， AS350B3e“小松鼠”直升机已广泛应用于日常电网运维巡检工作。因小松鼠出色的高原性能及坚实耐用的特点，特别适合进行基建工程空中监察巡视、人员运输、应急救援等作业。根据锡盟-山东工程基建监察巡视经验，轻型直升机可按照13km/小时的飞行速度对线路巡视，按每天6个有效飞行小时计算，一架直升机一天就可对特高压线路中长度约80km的一个区段进行全面覆盖的地毯式检查，高效安全的进行作业现场监察。

3直升机参与电网建设的国内现状

直升机参与电网建设在上世纪七十年代初，美国等发达国家就出现了。我国由于航空技术的发展相对落后，空域的限制严格等客观因素，直升机介入电网建设领域较晚，相关业务的开展还处于初级阶段。随着我国特高压电网的大规模建设，高山大岭地区高难度施工区段的不断增多，也随着航空器引进难度的进一步降低，空域的逐步开放，引入国外先进直升机开展相关电网建设领域项目是大势所趋。针对不同的电网建设项目，选择适合的机型可有效地提高作业效率，提升我国电网建设的机械化水平，在控制成本的前提条件下，解决施了工难题。

参考文献：

[1] 缪谦,黄克信,夏拥军.直升机组立输电线路铁塔施工技术[J].施工技术.2012(24)

[2] 李国兴.我国直升机电力作业现状与发展[M].电力设备，2006.3

[3] 锡盟-山东工程线路工程直升机深化应用（吊装组塔部分）项目总结. 国网通用航空有限公司.2015.7

[4] 榆横-潍坊工程直升机示范应用项目原则方案. 国网通用航空有限公司.2015.12

[5] 榆横-潍坊工程线路工程直升机深化应用项目研究总结. 国网通用航空有限公司.2016.5