直升機姿態儀表飛行

2021-02-09 飛行邦

一、概述

從本質上講,直升機的姿態儀表飛行其實是用飛行儀表取代直升機和天地線上的各個參考位置的目視飛行。參考儀表達到某個姿態所需的操縱變化與直升機在目視飛行規則(VFR) 下完全相同,飛行員在操縱中的思路也是相同的。基本的儀表訓練是達到儀表等級的基礎。

二、飛行儀表

在參考飛行儀表駕駛直升機時,儀表的正確判讀是飛行操縱的根本。這一技術在一定程度上取決於你對特定儀表或系統運行方式的理解,包括其指示和限制(請見第 3 章,飛行儀表)。只要掌握這些知識,飛行員就可以快速地判讀儀表的指示,並將該信息立即轉化為操縱反應。

三、儀表飛行

在儀表飛行過程中,想要既柔和又有效地駕駛直升機,就必須培養 3 種基本技能。它們分別是:儀表交叉檢查、儀表判讀以及飛機操縱。

儀表交叉檢查

交叉檢查,有時也叫做「掃視」,即對提供姿態和性能信息的儀表進行連續的邏輯性監視。在姿態儀表飛行中,為了達到所需的性能,姿態是依靠參考儀表來保持的。由於人為錯誤、儀表錯誤以及在不同大氣和載荷條件下直升機的性能差異,很難在建立一個姿態後使其性能在長時間內維持不變。這些變量使得我們有必要不斷檢查儀表並且對直升機的姿態做出適當的改變。實際的技巧絕大程度上取決於安裝的是何種儀表、這些儀表安裝在何處、還有飛行員的經歷以及熟練水平等因素。對這一問題的討論集中在 6 塊基本飛行儀表上。『圖 8-1』

首先,為了快速進行交叉檢查,通常會出現只看儀表而不知道具體需要何種信息的情況。然而,通過熟悉和練習,能夠使特定飛行條件下的儀表交叉檢查具有明確的傾向性。在從一個飛行狀態向另一個轉換時,這些傾向能夠為飛行員操縱直升機提供幫助。

 

圖 8-1 在大多數情況下,交叉檢查多個儀表時都要檢查地平儀。一次典型的交叉檢查有可能會按如下順序進行:地平儀、高度表、地平儀、升降速度表、地平儀、航向指示器、地平儀等。

當集中所有精力專注於一塊儀表時,會出現稱為「視覺固著」的情況。這是人們常犯的錯誤,想要專心精確地觀察一塊儀表而通常忽略了其它儀表。視覺固著在一塊儀表上通常會導致飛行員對飛機的操縱能力變差。例如,在轉彎過程中,交叉檢查時有隻看轉彎側滑儀而不看其它儀表的傾向。這樣只專注轉彎側滑儀通常會因對俯仰-坡度操縱差而導致掉高度。只用足夠的時間了解一塊儀表所提供的信息,然後繼續看下一塊儀表。同樣,也可能對一塊儀表過度重視,而忽略了其它為獲得直升機性能信息所需的多塊儀表。這與視覺固著在交叉檢查中的其它儀表上不同,而是對一塊特定的儀表過於注意。

在進行機動飛行時,有時不能預見到姿態改變後出現的重要儀表指示。例如:從爬升或下降狀態改平時,飛行員可能因為太集中精力進行俯仰操縱而忘記了航向或橫滾信息。這種錯誤稱為疏忽,會導致航向和坡度操縱不穩定。

雖然有這些常犯的錯誤,但是經過指導和練習後,大多數的飛行員還是能夠很好地適應在飛行中參考儀表。

儀表判讀

各種飛行儀表給出了一副圖畫來表示正在發生的情況。沒有哪塊儀表比其它的儀表更重要,但是,在特定的機動飛行或條件下,提供最適當和最有用的信息的儀表稱為主用儀表。那些為主用儀表提供備份和補充的儀表稱為輔助儀表。例如,由於地平儀是唯一一塊直接提供飛機當前姿態信息的儀表,在任何俯仰或坡度改變時都應被認為是主用儀表。新的姿態建立之後,其它的儀表稱為主用儀表,而姿態指示器通常就變為輔助儀表。

飛機操縱

直升機操縱是對飛行儀表的準確判讀並將所讀內容轉換為正確的操縱反應。為了獲得所需的飛行軌跡,飛機操縱包括對俯仰、坡度、功率以及配平的調整。

俯仰姿態操縱是控制直升機沿橫軸的運動。通過參考俯仰儀表(地平儀、高度表、空速表以及升降速度表(VSI))判讀了直升機的俯仰姿態後,不斷進行調整以獲得所需的姿態。本章中所描述的是大致的俯仰姿態,具體姿態因直升機機型不同而異。

坡度操縱控制的是橫向傾斜的旋翼與水平面之間的角度或直升機沿縱軸的運動。判讀直升機上與坡度有關的儀表(地平儀、航向指示器以及轉彎側滑儀)後,通過調節駕駛杆獲得所需的坡度。

功率控制是按照相應的油門操縱總距杆。直線平飛時,如果高度偏差大於 100 英尺,或空速偏差大於 10 節,用總距杆進行修正。如果誤差小於這些數值,則飛行員應使用駕駛杆稍作爬升或下降。

為了能夠參考儀表操縱直升機,掌握特定直升機在不同載荷構形和飛行條件下所需的大致功率設定值非常重要。

直升機的配平是指使用駕駛杆回中按鈕(如果直升機上有此按鈕)釋放所用可能的杆力。配平還指通過調整腳蹬使轉彎側滑儀的小球回到中間位置。功率有任何改變時都需要腳蹬配平。

適當調整總距杆和駕駛杆的摩擦力有助於減輕飛行員在儀表飛行時的負擔。摩擦力應該調整到既要最大限度地避免操縱過量和駕駛杆滑動,又不能過度調整到使操縱受限的程度。另外,許多可進行儀表飛行的直升機都安裝了增穩系統或一部自動駕駛儀以減輕飛行員的工作量。

四、直線平飛

直線恆速平飛包括保持所需的高度、航向、空速以及腳蹬配平量。

俯仰操縱

直升機的俯仰姿態是其縱軸與水平面的夾角。使用地平儀(如可用)達到所需的俯仰姿態。平飛時,俯仰姿態隨空速和重心(CG)的變化而變化。在高度不變並且空速穩定的條件下,俯仰姿態大約是零度。『圖 8-2』

圖 8-2 俯仰操縱中使用的儀表有:空速表、地平儀、高度表以及升降速度表。

地平儀

地平儀為直升機提供直接的俯仰姿態指示。目視飛行時,使用駕駛杆操縱直升機抬頭或低頭以獲得所需姿態。儀表飛行時,使用完全相同的程序向上或向下調整飛機符號與儀表天地線的相對位置。

實施操縱與儀表最終發生改變之間會有一些滯後,這是操縱直升機時正常的操縱滯後, 不應將其與儀表滯後混淆。在進行增速、減速或轉彎等機動飛行過程中,地平儀顯示的俯仰姿態可能略有誤差。通過交叉檢查其它俯仰儀表就可以快速判明此類進動誤差。

如果在地面上已將飛機符號調整好,在空中可能不再需要重新調整。以正常巡航速度改平之後,如果飛機符號不在儀表天地線上,在使用其它俯仰儀表保持平飛的同時按需調整飛機符號的位置。在以正常巡航速度平飛條件下,將飛機符號調整好之後, 只要保持其位置不變,就可以一直保持精確的俯仰姿態指示。

為了保持高度進行首次俯仰姿態修正時,姿態改變不宜過大,而且變化要柔和。首次向上或向下調整的幅度不得大於儀表天地線的寬度『圖8-3』。如果需要進一步調整,通常再移動半個天地線的寬度就足以修正任何偏離所需高度的誤差。這種「一個到一個半」天地線寬度的修正通常是平飛姿態的最大俯仰姿態修正量。

修正完成後,交叉檢查其它俯仰儀表,以便確定俯仰姿態調整是否充分。如果需要進一步修正才能回到高度,或者空速變化超過 10 節,則需調整功率。

圖 8-3 正常巡航時的初始俯仰修正量為小於等於地平線的寬度。

高度表

高度表在直線平飛時為直升機提供間接的俯仰姿態指示。由於在平飛時高度應保持不變,如偏離所需高度則表示需要改變俯仰姿態並在必要時改變功率。高度減小時,增大俯仰姿態並按需調整功率。高度增大時,減小俯仰姿態並按需調整功率。功率變化的指示將在下一段講解。

高度表變化的速率有助於確定俯仰姿態。高度表變化緩慢表示與所需俯仰姿態之間的偏差很小,而高度表移動迅速則表示與所需俯仰姿態之間的偏差很大。修正要及時,使用的修正量要少。另外,應牢記高度表變化總是要通過兩次調整來修正。首先調整姿態使高度錶停止變化,然後再調整姿態使直升機柔和地回到所需的高度。如果高度減小超過 100 英尺並且空速減小10 節以上,增加功率使俯仰姿態增加。如果高度超出 100 英尺以上並且空速增大 10 節以上,減小功率並減小俯仰姿態。

高度表指針的移動稍有滯後,但是,為了切合實際,我們認為高度表給出的是實時的變化指示,也就是說俯仰姿態立即需要改變。由於高度表在平飛時提供最恰當的俯仰信息,因此被視為俯仰的主用儀表。

升降速度表(VSI)

升降速度表為直升機提供間接的俯仰姿態指示,應將其與其它俯仰儀表一同使用以獲得更高的精準度。平飛時儀表指示為零。指針任何偏離零位的移動都表示需要立即改變俯仰姿態使指針回零。在平飛時,始終將升降速度表和高度表一同使用。如果看到升降速度表指針移動,立即採取恰當的修正措施使指針回零。如果修正及時,通常高度改變會很小甚至沒有改變。如果升降速度表指針不在零位,則高度表會指示高度增加或減小。

升降速度指針剛開始是瞬時移動,它指示的是直升機升降運動的趨勢。進行修正後,升降速度表指針需要在一定的時間延遲後才能達到最終的指示位置。這種時間因素通常稱為儀表滯後。這種滯後與俯仰變化的速度和幅度成正比例關係。如果採用柔和的操縱技巧並且俯仰姿態調整不大,就能儘可能避免儀表滯後現象,而升降速度表也就更容易判讀。

可以先將操縱杆回中立,等俯仰姿態穩定後,再根據其它俯仰儀表的指示重新調整俯仰姿態。這種方法可以最大限度地避免操縱量過大。

升降速度表偶爾會未完全校準。這就可能出現即便直升機在平飛而儀表卻指示輕微的爬升或下降的情況。如果不能將儀表完全校準,在使用升降速度表進行俯仰操縱時應考慮到此誤差。例如,如果在直升機平飛時,升降速度指示為 100 英尺/分鐘(FPM)的下降率,則以此指示作為平飛的基準。與此讀數有任何偏差都表示姿態發生了變化。

空速表

空速表為直升機提供間接的俯仰姿態指示。在一定的功率和俯仰姿態下,空速保持不變。如果空速增加,則表示機頭太低,需要增大姿態。如果空速減小,則表示機頭過高,需要減小姿態。空速迅速改變表示俯仰姿態變化很大,空速變化慢則表示俯仰姿態變化不大。空速表的指示滯後微乎其微。如果在改變姿態時,在實施操縱與空速改變之間出現一些滯後,很可能是駕駛杆的操縱滯後引起的。通常來講,無意間的俯仰姿態變化造成的速度偏差也會導致高度變化。例如:由於姿態過小造成的速度增加會導致高度減小。修正俯仰姿態能使空速和高度都恢復。

坡度操縱

直升機的坡度是其橫軸與水平面的夾角。在目視飛行中要保持直線航跡,須將直升機的橫軸與天地線保持一致。假定直升機處於協調飛行狀態,任何從橫向水平姿態的偏離都會使直升機轉彎。『圖 8-4』

圖 8-4 用於坡度操縱的飛行儀表有:地平儀、航向指示器以及轉彎指示器。

地平儀

地平儀為直升機提供直接的坡度指示。儀表飛行時,飛機符號和儀表天地線分別代表了實際的飛機和天地線。任何坡度的變化都立即由飛機符號表示。為了正確地判讀地平儀,假設自己處於飛機符號的位置。如果配平恰當且旋翼傾斜,直升機就開始轉彎。將飛機符號調整到與儀表天地線水平使轉彎停止。轉彎-側滑儀上的小球應通過恰當的腳蹬配平量始終保持在中間位置。

坡度由儀表最上方坡度刻度上的指針指示。『圖 8-5』無法從飛機符號上觀察到的細微坡度變化可以很容易地通過參考坡度刻度指針確定。

俯仰和坡度可同時在姿態指示器上確定。即使飛機符號不與儀表天地線水平,俯仰姿態仍可通過觀察飛機符號與儀表天地線的相對位置獲得。

在進行涉及到轉彎的機動飛行時,地平儀顯示的坡度可能略有誤差。在進行此類機動飛行時,認真交叉檢查其它與轉彎有關的儀表就能夠立即判斷出這種進動誤差。通常在改平坡度時能注意到進動現象。轉彎完成時,如果飛機符號在水平位而直升機仍在轉彎,對坡度稍作調整使轉彎指針回中並使航向指示器停止移動。

圖 8-5 地平儀上方的坡度刻度指示坡度的度數變化。本範例中,直升機向右帶有大約 15°的坡度。

航向指示器

在協調飛行中,航向指示器為直升機提供間接的坡度指示。直升機帶坡度時就開始轉彎。其橫軸在水平位時,直升機保持直線飛行。因此,在協調飛行中,航向指示保持不變時,直升機的坡度為零。偏離所需航向表示直升機帶有正在轉彎方向的坡度。航向變化慢表示坡度不大,航向變化迅速表示坡度很大。如果發現直升機在轉彎,向相反方向操縱駕駛杆直到航向指示器指示所需航向,同時還要確保側滑小球在中間位置。在向所需航向修正時,不要使用大於以標準速率轉彎時所需的坡度。另外,如果航向修正的度數不大,將坡度限制到要轉的度數之內。如果坡度超過此標準,就需要更高超的技巧和精確度才能達到所需的航向。在直線平飛時,航向指示器是坡度操縱的主要參考。

轉彎指示器

協調飛行時,轉彎-側滑儀指針為直升機提供間接的坡度指示。指針偏離垂直位置表示直升機正在朝著指針偏離的方向轉彎。也就是說,如果指針偏左,飛機就向左轉。操縱駕駛杆使指針回到垂直位置,就可使直升機沿直線飛行。要精確判讀位置的細微偏差就必須嚴密觀察轉彎指針。

交叉檢查轉彎-側滑儀上的小球來判斷直升機是否處於協調飛行狀態。『圖 8-6』如果旋翼在水平位並且腳蹬力恰當地補償了扭矩,小球應保持在中間位置。先通過參考其它與坡度有關的儀表使直升機處於平飛狀態,然後再用腳蹬配平使小球回中。功率改變後扭矩修正量也會變化。因此,發生此類變化之後總是要檢查小球的位置。

直線平飛時常犯的錯誤

1.未保持好高度

2.未保持好航向

3.進行修正時俯仰和坡度修正量過大

4.未保持適當的腳蹬配平量

5.未交叉檢查所有可用的儀表

圖 8-6 協調飛行狀態由位於中間位置的小球指示。

直線平飛時的功率控制

功率設定是通過調整總距並按需控制油門實現的。對於以活塞為動力的直升機,在總管壓力表上觀察功率指示。而對於以渦輪為動力的直升機,在扭矩表上觀察功率。(儘管大部分經過儀表飛行規則(IFR)認證的直升機都是以渦輪為動力的,本章所述內容仍使用以活塞為動力的直升機,因為大部分訓練都是在此類直升機上進行的。)

在任何給定空速下,一定的功率設定值決定直升機的平飛、爬升或下降。例如,在巡航速度下保持巡航功率,直升機就會平飛。如果飛行員增加功率設定值並保持空速不變,直升機就會爬升。反之,如果飛行員減小功率設定值並保持空速不變,直升機就會下降。

如果高度保持不變,則功率決定空速。例如,在一定高度上,巡航功率使直升機保持巡航速度。與巡航功率設定值之間存在任何偏差都會使空速改變。為使空速增加而增加功率時, 直升機會抬頭並且主旋翼葉片逆時針旋轉的直升機會向右偏航。『圖 8-7』為使空速減小而減小功率時,直升機會低頭並且向左偏航。『圖 8-8』單旋翼直升機上的偏航效應最為明顯, 旋翼順時針旋轉的直升機則不存在這種效應。為了抵消直升機的這種偏航趨勢,需在功率改變時使用腳蹬配平。

圖 8-7  直線平飛過程中功率增加時的飛行儀表指示。

圖 8-8  直線平飛過程中功率減小時的飛行儀表指示。

為了在平飛時保持高度和空速不變,必須使俯仰姿態和功率控制協調。高度與空速之間的關係決定是否需要改變功率和/或俯仰姿態。如果高度不變而空速過大或過小,調整功率以達到所需速度。改變功率時,先精確地判讀高度表,然後再通過適當的俯仰變化消除高度偏差。如果高度過低而空速過大,或反之,則僅改變俯仰姿態就有可能使直升機恢復所需的高度和空速。如果空速小且高度低,或反之,則有必要同時改變功率和俯仰姿態。

為了在空速改變時更易控制功率,必須了解所飛的直升機機型在各個速度下的大致功率設定值。需改變空速時,將功率調整到保持新的空速所需的大致功率設定值。功率將要達到所需設定值時,在交叉檢查過程中額外觀察總管壓力表以判斷功率調整完成的時機。根據空速的變化調整俯仰姿態使高度不變。在俯仰姿態變化過程中,航向應保持不變。達到所需空速後,將功率調整到新的巡航功率設定值並進一步通過調整俯仰姿態保持高度。正常空速巡航以及從正常空速巡航過渡到慢速巡航的儀表指示如『圖 8-9』『圖 8-10』所示。空速穩定在慢速巡航之後,地平儀所示的俯仰姿態大約是零度。

無論空速變化與否,高度表都是平飛時的主用俯仰儀表。空速改變時高度不應有變化, 航向指示器仍為主要的坡度儀表。只要空速改變,總管壓力表就暫時成為功率控制的主用儀表。空速達到所需讀數後,空速表又重新成為功率控制的主用儀表。

為了保持直線平飛,交叉檢查時應將俯仰-坡度儀表與功率控制儀表相結合。功率不變時,正常的交叉檢查應該足以滿足需要。功率變化時,必須加快交叉檢查的速度以便有時間檢查俯仰-坡度儀表。這樣可以對出現的任何偏差立即進行修正。

空速改變時常犯的錯誤:

1.功率使用不當

2.俯仰姿態操縱過量

3.未保持好航向

4.未保持好高度

5.腳蹬配平量使用不當

圖 8-9 以正常巡航速度直線平飛時的飛行儀表指示。

五、直線爬升(恆速和恆定爬升率)

在任何功率設定值和載荷條件下,只有一個速度能夠提供最有效的爬升率。要確定此速度,需要參考所飛直升機機型的爬升數據。根據不同的初始爬升空速以及需保持恆速還是恆定爬升率等不同情況,使用不同的技巧。

圖 8-10 直線平飛過程中空速減小時的飛行儀表指示。

圖 8-11 進入恆速爬升時的飛行儀表指示。

進入

當爬升空速小於巡航速度時,要進入恆速爬升,將功率增加到爬升功率設定值,同時將俯仰姿態調整到大致的爬升姿態。功率增加使直升機開始爬升,因此只需要輕微的向後杆力就能完成由平飛到爬升的姿態轉變。應參考地平儀完成俯仰姿態改變。如果從平飛到爬升過渡平穩,升降速度表上的指示會出現迅速的向上趨勢然後停止在使空速和姿態穩定的適當速率上。進入爬升的主用和輔助儀表如『圖 8-11』所示。

當直升機穩定在一定的速度和高度時,空速表成為主用的俯仰儀表。應嚴密監控仍然作為功率主用儀表的總管壓力表,以便確定當前保持的爬升功率設定值是否合適。以恆速穩定爬升時的主用和輔助儀表如『圖 8-12』所示。

以恆定爬升率爬升的技巧和程序與上述的恆速爬升非常相似。出於訓練目的,由爬升空速進入恆定爬升率爬升。使用適合所飛機型的爬升率。一般情況下,爬升率較小的直升機使用 500英尺/分鐘的爬升率較為合適。而對於能夠以大速率爬升的直升機,使用 1000 英尺/ 分鐘的爬升率。

要以恆定的速率爬升,將功率增加到所需速率對應的大致功率設定值。從開始增加功率直到升降速度達到所需爬升率,空速表是俯仰的主用儀表。達到所需爬升率之後,升降速度表即成為俯仰的主用儀表。參考地平儀調整俯仰姿態以保持所需的升降速度。升降速度表成為俯仰的主用儀表時,空速表則成為功率的主用儀表。以恆定速率穩定爬升時的主用和輔助儀表如『圖 8-13』所示。調整功率以保持所需空速。應將俯仰姿態和功率的修正配合進行。例如,如果升降速度好而空速小,則需要增加功率。隨著功率的增加,可能需要稍稍減小俯仰姿態以避免升降速度增加。小心調整俯仰姿態以免出現調整過量。通常很小的功率修正就總以使空速恢復到所需的指示。

圖 8-12 以恆速穩定爬升時的飛行儀表指示。

改平

達到所需高度之前就必須開始從恆速爬升中改平。雖然改平的提前量因所飛機型和飛行員的技巧而異,但決定提前量最主要的因素是升降速度。根據經驗,一般使用升降速度的10%作為提前量。例如,如果爬升率是 500 英尺/分鐘,大概在距離所需高度 50 英尺時開始改平。達到提前改平高度時,高度表成為俯仰的主用儀表。將俯仰姿態調整為該速度下的平飛俯仰姿態。交叉檢查高度表和升降速度表以便確定在所需高度改平的時機。如果巡航速度大於爬升空速,先保持功率不變,空速達到巡航速度後,再將功率減小到巡航功率設定值。由恆定速率爬升到改平的方法與恆速爬升改平相同。

六、直線下降(恆速和恆定下降率)

在所能達到的任何正常空速下直升機都可以下降,但是必須在開始下降前確定空速。下降類型(恆速或恆定下降率)決定下降時所用的技巧。

圖 8-13 以恆定速率穩定爬升時的飛行儀表指示。

進入

如果當前空速大於下降空速,並且需要以恆速下降,將功率減小到下降功率設定值並使用駕駛杆保持高度。這樣會使直升機減速。直升機達到下降空速時,空速表成為俯仰的主用儀表,總管壓力表成為功率的主用儀表。保持空速不變使直升機下降。以恆定下降率下降時, 將功率減小到所需下降率對應的大致功率設定值。如果以下降空速開始下降,在升降速度表達到所需下降率之前,空速表是俯仰的主用儀表。達到所需下降率之後,升降速度表就成為俯仰的主用儀表,空速表則成為功率的主用儀表。如 8-16 頁以恆定速率爬升中所述,將功率和俯仰姿態的修正配合進行。

改平

如果巡航速度大於下降空速,則可以以下降空速或巡航速度從恆速下降中改平。與從爬升中改平相同,下降改平的提前量取決於下降率和操縱技巧。以下降空速改平時,提前量大致為升降速度的 10%。在提前改平的高度,同時將功率增加到能以下降速度保持平飛的設定值。這時,高度表就成為俯仰的主用儀表,空速表則成為功率的主用儀表。

要以大於下降空速的速度改平,在達到所需高度之前大約 100到 150 英尺增加功率。

功率設定值應能在平飛時保持所需速度。在距離所需高度大約50 英尺之前保持升降速度不變。此時,高度表為俯仰的主用儀表,空速表為功率的主用儀表。以恆定速率下降到改平的方法與恆速下降改平的方法相同。

直線爬升和下降時常犯的錯誤

1.未保持好航向

2.功率使用不當

3.未控制好俯仰姿態

4.未保持恰當的腳蹬配平量

5.未在所需高度改平

七、轉彎

參考儀表進行轉彎時應保持精確的轉彎率。本章所描述的轉彎是指在轉彎側滑儀上的指示不超過 3°/秒標準速率的轉彎。真空速決定保持標準速率所需的坡度。根據經驗,一般使用空速的15%作為標準速率轉彎所需的大致坡度。簡單的計算方法是將空速除以 10 再加上所得結果的 1/2。例如,要以標準速率轉彎,60 節的空速所需坡度大致為 9°(60÷10=6, 6+3=9);80節的空速所需坡度大致為 12°。

圖 8-14 以標準速率左轉時的飛行儀表指示。

要進入轉彎,向需要轉的方向橫向操縱駕駛杆。應柔和進入並使用地平儀達到大致的坡度。達到標準轉彎率時,轉彎側滑儀成為坡度的主用儀表。此時,地平儀成為輔助儀表。平飛轉彎時,高度表是俯仰的主用儀表,空速表是功率的主用儀表。以標準的速率進行穩定轉彎時的主用和輔助儀表如『圖 8-14』所示。如果為了保持空速需要增加功率,可能需要少量的向前杆力,因為總距增加時直升機有抬頭趨勢。按需使用腳蹬配平,將小球保持在中間位置。

要恢復直線平飛,向與轉彎相反的方向操縱駕駛杆。改出的速率應與進入轉彎時的速率相同。開始改出時,地平儀是坡度的主用儀表。與直線平飛時相同,直升機將要改平時航向指示器變為坡度的主用儀表。交叉檢查空速表和側滑小球以保持所需的空速和腳蹬配平量。

轉向指定航向

只要橫軸傾斜,直升機就一直轉彎。因此,在達到指定航向之前必須提前改出。提前量因轉彎速率和飛行員的技巧而異。

以 3°/秒的速率轉彎時,提前量為坡度角的一半。例如,如果以12°的坡度轉彎,使用坡度的一半,也就是 6°作為所需航向的提前改出點。在未按照特定的技巧確定出具體所需的提前量之前,使用此方法計算。坡度在任何時候都不能大於要轉的度數。以標準速率轉彎時,改出時的速率應與進入時相同。在轉彎過程中,嚴密地對俯仰、坡度和功率的主用及輔助儀表進行交叉檢查。

計時轉彎

計時轉彎指使用時鐘和轉彎側滑儀在給定的時間內使航向改變一定的度數。例如,使用標準轉彎率,直升機在 15 秒轉 45°。而使用二分之一的標準轉彎率,直升機則在 30 秒才能轉 45°。計時轉彎可在航向指示器不工作時採用。

開始計時轉彎之前,應校準轉彎協調儀以便確定其指示的精度。要進行校準,先參照轉彎-側滑儀以標準速率進行轉彎,然後當長秒針通過時鐘上的重要位置(12、3、6 或 9)時, 檢查航向指示器上所指示的航向。在以指示的速率轉彎過程中,每隔 10 秒記錄航向的變化。如果直升機在每個間隔的轉彎度數大於或小於 30°,則分別需要減小或增大指針的偏轉達到標準轉彎率。在兩個方向轉彎對轉彎側滑儀的都進行校準之後,如有修正的偏轉量,將其記錄並在整個計時轉彎過程中使用。

除了用時鐘代替航向指示器外,計時轉彎與指定航向轉彎使用相同的儀表交叉檢查方法和操縱技巧。轉彎側滑儀上的指針是坡度控制的主要參考,而高度表和空速表分別是俯仰操縱和功率控制的主用儀表。當時鐘的長秒針通過一個重要位置時開始進入轉彎,將轉彎保持在校準的標準速率指示,或為了減少航向變化採用二分之一的標準速率;到所計算的時間開始改平坡度。如果進入與改出時的速率相同,則在時間計算時不必考慮進入和改出所用的時間。

如果使用整個儀錶板進行定時轉彎練習,使用航向指示器檢查轉彎精度。如果在沒有航向指示器的情況下實施轉彎,則在轉彎完成後使用磁羅盤檢查轉彎精度,這時需將羅盤偏差考慮在內。

轉彎中改變空速

在轉彎中改變空速是一種能夠提高所有三種基本儀表飛行技巧的有效機動練習。由於此機動需要同時對操縱的所有方面進行改變,因此,圓滿完成不但需要快速的儀表交叉檢查和判讀,而且還需要柔和有效的操縱技巧。

轉彎中改變空速與直線平飛改變空速所用的俯仰和功率控制技巧相同。如前所述,一定的轉彎率所需的坡度與轉彎速度成正比。要以標準速率完成轉彎,為了保持轉彎率不變,坡度必須與空速的變化成正比。空速減小時,減小坡度並增加俯仰姿態以保持高度和標準轉彎率。

高度表和轉彎側滑儀的讀數應在整個轉彎過程中保持不變。高度表是俯仰操縱的主用儀表,轉彎指針是坡度控制的主用儀表。空速變化時總管壓力表是功率控制的主用儀表。空速達到新的指示值時,空速表成為功率控制的主用儀表。

可以使用兩種方法在轉彎中改變空速。第一種方法:轉彎後改變空速。第二種方法:進入轉彎的同時開始改變空速。第一種方法更為簡單。但是無論使用哪種方法,隨著功率的減小交叉檢查儀表的頻率都要增加。直升機減速時,檢查高度表和升降速度表判斷是否需要改變俯仰姿態,並檢查坡度儀表判斷是否需要改變坡度。如果轉彎側滑儀的指針偏離所需位置, 則需要改變坡度。高度是通過調整俯仰姿態保持的。空速達到所需值時,空速表成為功率控制的主用儀表。通過調整功率保持所需空速。使用腳蹬配平確保機動時飛機處於協調狀態。

達到十分嫻熟的操縱技巧之前,經常交叉檢查地平儀能夠避免操縱過量並能根據空速變化獲得大致合適的坡度。

羅盤轉彎

使用陀螺航向指示器控制航向非常簡單。但是,如果航向指示器失效或直升機上未安裝, 則需使用磁羅盤作為航向基準。僅使用羅盤進行轉彎時,飛行員需要針對增速和減速誤差進行提前或滯後調整,這樣才能確保直升機在所需航向改平坡度。航向轉向正北時,改平坡度的提前量必須包括緯度數加上正常轉彎改出使用的提前量。航向轉向正南時,保持轉彎直到羅盤超過 180°加緯度數,再減去正常的改出提前量。例如:在緯度30°從東向北轉彎時, 羅盤讀數為 37°時開始改出(30°加 15°坡度的二分之一,或適合改出速率的量)。航向由東向南轉時,磁羅盤讀數為 203°時開始改出(180°加 30°再減去坡度的二分之一)。由西開始進行類似轉彎時,適當的改出點應分別為向323°,向南 157°。

以 30°的坡度轉彎

在儀表氣象條件(IMC)下,直升機很少需要也不建議以 30°的坡度轉彎,並且被認為是直升機的異常姿態。但是,它卻是一個非常好的提高姿態快速改變時迅速反應能力的機動練習。雖然進入和改出的技巧與其它任何轉彎都相同,但是以 30°的坡度轉彎時的俯仰卻更難控制。這是因為坡度增加時垂直升力會減小。另外,由於垂直升力的減小,飛機就會有高度和/或速度減小的趨勢。因此,為了保持高度和速度不變,需要額外增加功率。但是,在儀表指示需要修正之前,不要開始修正。進行此機動時,在高度表和升降速度表上觀察是否需要修正,檢查地平儀,然後進行必要的調整。修正完成後,再次檢查高度表和升降速度表以確定修正量是否合適。

圖 8-15 以恆速穩定爬升左轉時的飛行儀表指示。

爬升和下降時轉彎

在爬升和下降中轉彎時,將上述的直線爬升、下降和標準速率轉彎的技巧相結合。出於練習目的,在轉彎的同時開始爬升或下降。以恆速穩定左轉爬升時的主用和輔助儀表如『圖8-15』所示。爬升或下降時轉彎改平與直線爬升或下降改平相同。要恢復直線平飛,可以先停止轉彎再改平,或先改平再停止轉彎,也可以將兩者同時進行。爬升或下降中轉彎時,用腳蹬配平將轉彎側滑儀的小球保持在中間位置。

轉彎時常犯的錯誤

1.未保持所需的轉彎速率

2.在平飛轉彎時未保持好高度

3.未保持所需空速

4.進入和改出的速率不一致

5.向指定航向轉彎時未使用適當的提前量

6.在計時轉彎過程中沒有準確地計算時間

7.在羅盤轉彎時未使用適當的提前量和滯後量

8.功率使用不當

9.腳蹬配平使用不當

八、異常姿態

任何正常直升機儀表飛行中不需要的機動都是異常姿態。這可能是一個或多個因素導致的,如:紊流、方向迷失、儀表失效、困惑、過分專注駕駛艙職責、交叉檢查不認真、儀表判讀錯誤或飛機操縱不熟練。由於直升機的不穩定性,異常姿態可能非常危險。一旦發現姿態異常,在儘量保持高度的前提下儘快改為直線平飛。

要從異常姿態改出,飛行員應修正坡度和俯仰姿態並按需調整功率。所有調整幾乎是同時進行。無論有無地平儀,飛行員都必須能夠完成改出。如果直升機正在爬升或下降中轉彎, 調整坡度、俯仰和功率。坡度應參考轉彎側滑儀和地平儀修正。俯仰姿態應參考高度表、空速表、升降速度表以及地平儀修正。功率調整應參考空速表和總管壓力表。

由於異常姿態改出時使用的操縱量可能比正常飛行時大,因此,在恢復直線平飛過程中需小心操縱。對其它儀表進行嚴密地交叉檢查能夠最大限度地避免操縱過量。

異常姿態改出時常犯的錯誤

1.未進行適當的俯仰修正

2.未進行適當的坡度修正

3.未進行恰當的功率修正

4.俯仰和/或坡度操縱過量

5.功率控制過量

6.高度喪失過多

九、緊急情況

儀表飛行中出現緊急情況時的處置與在 VFR 飛行中類似。對直升機整體以及各個系統的了解、良好的航空知識和判斷力是對為應對緊急情況所作的最好準備。航前計劃和完整的航前檢查是安全運行的前提。將緊急著陸的適當著陸地點包括在航路計劃中。確保出現緊急情況時要使用的所有資源(如地圖、手冊、手電筒以及滅火瓶等)都可用。

出現緊急情況時,首先是操縱飛機。也就是說先將直升機狀態控制好,然後確定緊急著陸的地點。再執行應急檢查單的記憶項目,隨後執行《旋翼飛機手冊》(RFM)中的書面項目。以上項目全部完成後,通知空中交通管制(ATC)。在最後一個ATC 指定頻率報告緊急情況。如果不能在此頻率發送,使用121.5 應急頻率。將應答機調到應急代碼 7700。此代碼會在雷達設備上觸發警鈴或特殊的指示。

在空中出現諸如低油量或電氣系統完全失效等非常緊急的情況時,儘快著陸。如果出現電氣火警,則關斷所有不重要的設備立即著陸。完成安全著陸可能會需要一些主要的電子儀表,如地平儀。導航無線電失效時,如能繼續安全飛行,可以不必立即著陸。這種情況下, 應根據實際情況儘快著陸。ATC 可能會為飛機提供到安全著陸區的引導。有關在緊急情況下如何處置的詳細內容,請參考直升機的 RFM(《旋翼飛機手冊》)。

自轉

向前直飛自轉和轉彎自轉都應參考儀表進行練習。這種訓練能夠確保在一發失效時通過及時的修正措施保持對飛機的有效操縱。

要進入自轉,柔和減小總距以保持安全的旋翼轉速,並使用腳蹬配平將轉彎-側滑儀的小球保持在中間位置。在地平儀上顯示的直升機的俯仰姿態應大致為零度。空速表是俯仰主用儀表並應將其調整到推薦的自轉速度。航向指示器在向前直飛自轉時是坡度主用儀表。轉彎自轉時,應參考轉彎-側滑儀上的指針保持標準的轉彎率。

自轉時常犯的錯誤

1.由於腳蹬配平不當造成進入時不協調

2.由於俯仰姿態不合適造成空速控制差

3.向前直飛自轉時航向控制差

4.未保持恰當的旋翼轉速

5.轉彎自轉時未保持標準的轉彎率

伺服失效

大多數經單人 IFR 飛行認證的直升機都要求安裝自動駕駛儀,這極大地減輕了飛行員的工作量。但是,如果一部自動駕駛儀伺服裝置失效,則必須恢復對直升機的人工操縱。工作量增加的多少取決於哪部伺服裝置失效。如果駕駛杆伺服器失效,飛行員可能希望立即著陸,因為工作量增加非常大。而如果是抗扭矩或總距伺服器失效,則有可能繼續飛行到下一個合適的著陸地點。

十、儀表起飛

為了與具體所飛的直升機機型操作說明中的內容保持一致,應按需對在此所述的程序和技巧進行修改。在訓練過程中,如果沒有合格的熟練飛行教員指導,不應嘗試儀表起飛。將所操縱飛機地平儀上的飛機符號調整到恰當位置。直升機與跑道或起降點對正時,為了防止裝有輪式起落架的直升機向前移動,將停留剎車剎上或使用腳蹬剎車。如果使用停留剎車,起飛後必須將其鬆開。總距杆上的摩擦力應既能最大限度地避免操縱過量又能防止操縱杆滑動。由於摩擦力過大會限制總距杆移動,所以應避免。

檢查所有儀表指示正常後,開始使用總距杆和已確定好的功率起飛。柔和地逐漸增加功率以便同時獲得空速和高度,並避免直升機不離地。隨著功率增加,直升機開始離地,首先使用防扭矩腳蹬保持所需航向。同時前推駕駛杆開始增速到爬升速度。起始爬升時,直升機的俯仰姿態在地平儀上的指示應為向下一個到兩個儀表天地線的寬度。離地後的主用和輔助儀表如『圖 8-16』所示。增速到爬升速度過程中,逐漸將俯仰調整為爬升姿態。達到爬升速度時,將功率減小到爬升功率設定值並過渡到完全穩定的直線爬升。

圖 8-16  一次儀表起飛時的飛行儀表指示。

起始爬升中,在達到一定的空速進入穩定飛行階段之前,應只使用腳蹬進行少量的航向修正。在整個儀表起飛過程中,儀表的交叉檢查和判讀必須迅速而精確,對飛機的操縱應有效而柔和。

儀表起飛時常犯的錯誤

1.未保持好航向

2.腳蹬使用過量

3.未使用所需的功率

4.達到爬升空速時未調整好俯仰姿態

十一、不斷進步的科技

科技的進步使包括直升機在內的所有飛機的儀表不斷改進。被稱為「玻璃駕駛艙」的電子顯示已經日益普遍。無論是主飛行顯示(PFD)和多功能飛行顯示(MFD)上為飛行員所提供的信息還是其顯示的方式都在不斷更新。

以下是對儀表科技進步的舉例。『圖 8-17』是飛機在 3000 英尺以 100 節的速度直線平飛時典型 PFD 顯示。『圖 8-18』所示為右轉時俯仰姿態為機頭向下時的情況。可使用 MFD 顯示諸如『圖 8-19』中的動態地圖等導航信息或『圖 8-20』中的飛機系統信息。

圖 8-17 直線平飛時的 PFD 指示。

圖 8-18 右轉過程中俯仰姿態為機頭向下時的 PFD 指示。

 圖 8-19 MFD 上移動的地圖顯示。

圖 8-20  飛機系統信息。

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