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飞行员手册 - 直升机涡环成因

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发表于 2012-7-23 02:03 |显示全部楼层

飞行员手册 - 直升机涡环成因
尽管旋翼桨尖附近总是存在涡流(桨尖涡),在某些流场状态下,它们会进一步发展,伴随着从翼根向外发展的气流分离,最终导致旋翼拉力下降和随之而来的高度迅速下降。这一状态在某些方面类似于固定翼飞机的失速,在直升机上,这一状态被称为“涡环”。涡环状态的特性就是流动状态非常不稳定,产生振动及拉力变化无常。


直升机涡环原因
    从多种飞行状态均可进入涡环,但导致涡环的流场状态是相同的,涡环只能在下述所有条件具备时才会发生:
1.有动力(产生通过将桨盘向下流动的气流);
2.大下降率(产生一个向上流动的附加气流);
3.小的前飞速度。

分析
         当直升机在静止空气中悬停时,相对气流的方向可由桨叶旋转速度和诱导气流来确定,由于外洗作用,在桨尖附近二者均达到其最大值,翼根处具有最大迎角。
        假设降低总距以获得下降率,当下降状态建立后,将产生一个与诱导气流方向相反的相对气流,使沿桨叶的气流分布发生改变。下降使翼根处产生与诱导气流方向相反的气流,使迎角增加;桨尖部位的上升气流使桨尖涡增强,增强诱导气流,减小迎角。


直升机飞行涡环1.jpg


         如果进一步减小总距,下降率将增加,上述过程将重复并最终达到这样一个状态:桨叶根部达到失速迎角,此时由于桨尖涡和翼根失速影响,旋翼拉力将减小,只剩下桨叶中部产生平衡重量所需的拉力。
        如果继续减小总距,将导致更高的下降率,使桨叶上产生拉力的区域更小,如果那拉力不足以平衡重量,下降率将快速增加。
        风洞实验显示出桨尖涡形状非常不稳定,使旋翼拉力不对称,直升机将俯仰、滚转和停航,使操纵十分困难。


直升机飞行涡环2.jpg


        在完全发展的涡环状态,增加总距只会使情况恶化,不会减小下降率,反而使下降率增加。直升机空中总重量越大,保持高度所需的总距也越大,因此可以推断,大重量时,更容易发生涡环。


直升机飞行涡环3.jpg

现象
机身抖动和驾驶杆抖动;
飞机的偏航、滚转及俯仰;
下降率快速增加。

改出
    必须改变着导致涡环的流场状态,才能从涡环改出。
    推荐的方法是前推杆以改变桨盘状态,获得前飞速度,使相对气流与诱导气流方向一致,等待直至有正的表速,然后可以增加功率。
    另一种方法是进入自转,将涡流向上吹除,制止涡环后再转入正常飞行。
    小速度时应限制下降率,以防止进入导致涡环的状态,在离地500英尺以下时,很难成功改出。


练习涡环改出
说明:
对于直升机,必须满足以下三个条件才能进入涡环:
1.有通过桨盘向下的诱导气流(有动力飞行);
2.有从下向上流动的相对气流,与诱导气流方向相反;
3.小或零速度。

可能导致涡环的飞行状态有
1.小速度时带功率下降,下降率大于300ft/min;
2.自转改出时速度太小;
3.使直升机以大的拉平姿态下降。

驾驶技术:
1.HASEL检查
H:如果不机场,高度应足以保证在真高500英尺以上改出;
A:场地符合要求;
S:安全措施,安全带系好;
E:发动机,检查压力、温度;
L:观察,观察四周和下方有无其它飞机,练习时加强观察很重要。
2.进入高度2000英尺;
3.检查风向。
练习时,飞行状态为,60mph,下降率600ft/min。减速并减小功率以保持下降率,发生下述情况任何一条则认为已接近涡环状态:
1.机身抖动;
2.直升机偏航、滚转及俯仰。
3.下降率增加;
4.RPM变化。

改出
推杆,当速度大于20mph时,可增加功率爬升。应当指出,从完全涡环状态改出将有较多高度损失。因此,由于涡环大多在离地较近时发生,认识其初始特征和立即采取改出动作十分重要。

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好专业啊!
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安全第一,冷静从容处理。好帖!
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