每立方米可包含2.5克固体颗粒。一架中型直升机在沙尘环境中一分钟最多可吸入1公斤颗粒，吸入的颗粒会给发动机带来致命损伤，尤其是发动机压气机叶片和燃烧室壁面。此外，如草、树叶可能堵塞进气通道，造成气流扭曲和压力损失，岩石、鸟击和冰块可能会破坏压气机叶片，导致发动机故障、停车等诸多问题。

  因此，分离空气中的粒子是必不可少的，目前，国内外各型号直升机发动机都装配有进气过滤系统，且按照过滤原理可将进气颗粒过滤系统分为三类，分别是：涡旋螺旋分离器（依靠旋转离心力），惯性粒子分离器（依靠快速变化进口几何形状的曲率）、进气滤网过滤器（依靠进气口前方的滤网）。

  三种过滤系统都能够达到过滤效果，但却有不同的负面效果，比如重量、阻力、压降、功率、日常检查、可靠性、费用等方面。

  VTS系统最早可追溯至在90年代CH-47直升机，装配有VTS系统的CH-47直升机平均飞行时间145小时（期中10%处于低高度/沙尘环境），没有发动机处于沙尘腐蚀原因停场。没有装配VTS系统的CH-47，每飞行1000小时即有20-40台发动机停场，随后VTS在民用直升机上大量推广使用。救助系统内的EC-225直升机发动机采用的就是VTS系统。

  当含有微粒的空气进入旋涡管分离器时，首先遇到一组螺旋叶片，它将径向和切向的速度分量传递给气流，诱导旋转。空气中的颗粒具有更大的比重，因此在旋转过程中受到更大的离心力。由于惯性的影响，这导致粒子向外走向外围。螺旋出口处有一个扩张型管道，在物理上将流体分隔为两股;核心空气继续流向发动机入口，一般会设置一个鼓风机，含有微粒的“脏空气”清除到大气中。据统计，吹除气流占进气气流的5%至20%。目前几乎所有在用的螺旋器都包含四组叶片，弦长沿管的圆周至少90度。前缘迎角决定了进气的旋流角;更大的迎角在每单位行程产生更大的涡流，代价是更大的压降，根据现有的实验和理论，理想攻角通常在55 - 70度之间。

  存在的问题：鼓风机的设置增加了飞机重量，增加了后期维护工作量和故障可能性，并且功率损失也不可避免。

  做分析惯性粒子分离器是燃气涡轮发动机中常见的颗粒分离装置，安装在进气处。目前S-76D直升机PW210S直升机使用的正式IPS系统。在管道引起气流方向的变化之前，向流入空气施加径向或切向速度分量。在空气中夹带的粒子的线性动量阻碍了这种快速的方向变化，这使得它们很容易与核心气流分离。高浓度的颗粒流被引导进入一个清除管道，并被抽走。清洁的空气继续进入发动机。

  IPS的形状、大小和类型的变化取决于发动机的质量流量或它们是应用于径向或正面进气道。设备也可能包含旋流叶片，通过粒子的偏转或离心来增加分离。颗粒清理系统的设计也是经过深思熟虑的，需要大量的实验来确保重量最小化和紧凑性最大化。

  S-76D前置IPS是由前进气总管、中部分流管、后清洗管三段管道组成的。前进气总管负责引导进气，中部分流管将进气分流为干净空气和含沙尘空气两部分，干净空气经90°折角进入发动机进行压缩燃烧，空气中的沙尘颗粒由于具有较大惯性继续朝前运动进入后清洗管道。后清洗管管径逐渐缩小直至固定管径，排气口与发动机尾喷管出口齐平。根据伯努利原理，发动机尾喷管处较高的排气流速导致了局部负压，相对的负压则起到了加速后清洗管路空气流速的作用。

  优缺点分析：S-76D直升机装配的PW210S属于较短长度的发动机，IPS与发动机的并列布置，减小了发动机的布置长度，使得IPS更匹配、更紧凑。相较于其余两种过滤系统，IPS系统压力损失小，但分离效率较低。据多个方面数据显示，典型的分离效率可以在50%到85%之间，这与IBF和VTS设备相比有很大的差距。

  目前，S-76C++直升机的Arriel 2S2发动机采用的就是IBF系统。IBF被大范围的应用于旋翼飞机市场，因为其成功地通过过滤受污染的进入发动机的空气来延长发动机寿命。IBF系统安装在发动机进气道的前面，迫使流入的空气通过多孔滤芯。这种滤芯由三到六层材料构成，过滤介质通常由聚酯、毛毡或最常见的编织棉制成。并浸渍了一种特殊配方的油，这种油通过充当“粘性屏障”来帮助分离，并有助于排斥水。而且还可以通过从红色或绿色变为棕色或黑色来指示使用情况。油的使用也赋予过滤器排斥水的能力，有助于防止水的吸收和结冰，延长寿命。

  通过增加过滤器的有效表面积能够更好的降低过滤器的压降。褶皱过滤器的总表面积是单个褶皱的总面积乘以褶皱的数量。能够最终靠改变褶皱高度、间距或在开口范围内改变过滤器的形状(例如，通过曲面弯曲)来实现。S-76C++装配的滤网褶皱高度在1.5英寸左右，而褶皱间距每英寸3个褶皱。通过计算，过滤元件的尺寸通常为总表面积的六倍。在不增加剖面面积的情况下增加过滤器表面积，有利于在滤芯内部提高结构刚性。

  S-76C++滤网结构改进的因素是在过滤介质中增加丝网，这也有助于减少磨损损伤。编织的棉花层中间夹着一层涂有环氧树脂的丝网，这种丝网由不锈钢或铝等耐腐蚀和耐磨损的材料制造成。典型的网目尺寸为60% - 70%的开放面积，间距为每英寸16根线英寸左右。

  由于IBF中没安装自清洁或颗粒去除装置，该设备需要定期维护。跟着时间的推移，滤芯会堵塞，并会由于压力损失的增加而降低性能。为了监测压降，在滤芯上放置了一个压力传感器，用来测量静压压力与环境压力的差值。

  对于VTS技术：①可通过其他的能量或形式取代鼓风机来解决沙尘吹出问题。直升机飞行速度最大可达300公里/小时，约80米/秒，在飞行姿态可以引用空气气流来达到吹出积累沙尘的目的。②在直升机悬停阶段，主旋翼的下洗气流也可拿来吹出累计的沙尘。这两种都是无需在机身加改装，只需要设置合适的引导管路即可。③设置发动机引气开关和管路，利用发动机引气吹除积累的沙尘。④直接采用发动机进气道防冰气体，在气体达到防冰作用后，对此部分气体进行引导和再利用，吹除沙尘。

  对于IPS技术：IPS系统的空气管路是固定的、非柔性的。但发动机的进气速度随着发动机运转状态的改变而改变，例如：慢车、高慢车、正常大车、OEI等多种状态，这也导致了发动机进气流速不同。IPS系统的低分离效率在低进气流速状态现得更明显。因此长期在地面沙尘环境下进行慢车运转，沙尘颗粒的危害性甚大。解决的思路一种原因是在符合运行标准和手册要求的情况下尽量控制地面环境下的慢车运转时间，另一方面是在发动机和机型设计阶段，设计方可以优化管路曲度或增加曲度调节功能。

  对于IBF技术：应尽可能减少气压损伤。直升机飞行的多种模式导致不同水平的撞击压力。例如，当直升机从前飞过渡到悬停时，撞击压力的损失会导致发动机效率的下降，这对发动机的稳定运行是不利的。因此，独立于直升机运动方向的过滤器气动外形设计是很有意义的。

  最后，随着通用航空各种直升机发动机进气过滤系统的应用和经验积累，随着科学技术水平的逐步的提升和应用技术理论不断迭代更新，相信不久的将来直升机涡轮发动机进气过滤系统会衍生出新的理论和技术。作为救助一线直升机维护人员，应将直升机维修理论联系维护实际在做的工作，为救助事业水平提升贡献力量。