警惕!直升機飛行隱形殺手

2020-09-05 航利航空教育


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以下文章來源於Macfly ,作者駝峰飛行教員付晗

引言:針對直升機飛行特情:渦環;旋翼失速;動態翻滾;地面共振;尾槳失效。。。相信大家對以上常見特情及處置應該不會陌生,無論是初學還是每年的復訓都會涉及以上科目的考查,除此之外還有一種情形是飛行員每次飛行都可能會重複多次但是極其容易被忽視的——過度上提總距,它作為事故鏈的重要一環,給予人機最後的致命打擊,導致事故。


關於作者:付晗,畢業於中國民航飛行學院,持CAAC商用駕駛員執照,基礎教員等級;現任職於四川駝峰通航,從事飛行培訓及商飛任務,所飛機型:R22,R44,BELL-206,BELL-407,歡迎廣大飛行同行們及業餘飛行愛好者們一起交流探討飛行相關知識(電話/微信 13880727975)。

前言:要想認識並了解過度上提總距的危害,本課題將從以下幾個方面展開討論:總距杆(槳距)的操縱原理;旋翼錐體;上提總距過多的情形分析以及影響。


總 距 的 操 縱


總距杆位於飛行員座位左側,以羅賓遜R22/R44旋翼系統為例(如下圖):在總距操縱下,傾斜盤沿主軸向上移動,傾斜盤帶動變距連杆,變距連杆向上頂起變距搖臂,轉動槳葉,從而變距,使得所有槳葉同時改變相同大小,這就是總距的同步變距。



當上提總距杆,每片旋翼的槳葉角增加,迎角增加,升力增加;

當下放總距杆,每片旋翼的槳葉角減小,迎角減小,升力減少。





旋 翼 錐 體


旋翼錐體是槳盤產生升力時一個正常現象,垂直起飛時,槳葉受到向外,垂直於旋轉軸的離心力和向上,平行於旋轉軸的升力的共同作用,這兩個力的共同作用的結果使旋翼 的旋轉軌跡形成一個錐體。



為了使直升機產生升力,旋翼槳葉必須旋轉,旋轉後整個旋翼系統會產生離心力,將槳葉拉向遠離槳轂的方向,旋轉速度越快,離心力就越大,離心力使旋翼槳葉變得剛硬,從而具有足夠的剛度來支撐直升機重量,所以離心力決定了旋翼的最大轉速。



當升力大於離心力,槳葉向上揮,錐角增加,旋翼錐體增大;

當離心力大於升力,槳葉向下揮,錐角減小,旋翼錐體減小。



過 量 上 了 總 距

前面我們針對本文的主題做了基本知識的鋪墊,了解到直升機飛行員上提總距的操縱原理以及上提總距後旋翼會根據上提總距的量形成一個錐體,下面我們就重點來分析與討論什麼情形會涉及到會過度上提總距以及過度上提總距後帶來的影響和危害(隱患)。


一.正常情況下幾種需要大量上提總距的情形:

1:當直升機總重大時,意味著你需要更多的升力去克服重力,則需要大量上提總距,導致旋翼錐體增大。

2:當需要完成大動作的機動飛行時,旋翼系統需要更多的拉力支持,需要大量上提總距,導致旋翼錐體增大。

3:當遇到強顛簸天氣條件時,你做出的任何需要使用額外拉力的機動動作,均需要大量上提總距,導致旋翼錐體增大。


二.過度上提總距(旋翼錐體過大)的影響:

1.槳盤面積減小導致有用升力減少

通過上圖可以明顯看出,A情形(上提過多總距,旋翼錐體過大)相比較B情形(上提總距適量,旋翼錐體適量),有效的槳盤面積成對稱性減少,導致升力降低。


2.槳葉負荷過大

總距上提過多使得旋翼槳葉角及迎角增大的同時,阻力也隨之加劇,這大大增加了槳葉本身的負荷和壓力,從而導致槳葉的損傷;除此之外,部分直升機的旋翼系統中,由於槳葉與槳轂的剛性連接,槳葉向上揮舞過度會加劇連接處的拉扯應力與金屬疲勞,從而導致槳葉與旋翼系統分離。


3.往往伴隨著低旋翼轉速(LOW RPM)

情景分析:飛行員持續上提總距並超出運行性能範圍,旋翼轉速會逐漸衰減,在低轉速情況下,試圖再上提總距來保持升力,此時總距增大,相應阻力也增大,要求用更多的功率來保持旋翼轉速,功率無法滿足時,旋翼轉速會加速衰減,當旋翼轉速低於臨界值,旋翼失速,如同固定翼飛機失去了機翼,此時飛機將會像塊鐵一樣砸向地面。

推薦操作:立即加油門同時放低總距,減小主旋翼阻力,如果前飛中,可同時帶杆,增加旋翼負載,如果仍不能恢復轉速,立即進入自轉。

直升機自轉下滑期間,主旋翼由自下而上的相對氣流驅動,得以保持轉速,而在自轉後期即將接地時,旋翼失去了氣流的驅動力,轉速會立即加速衰減,飛行員為了儘可能減小下降率緩衝著陸,利用旋翼瞬時的動能大量上提總距增大升力,此時便會造成旋翼大錐體並伴隨轉速過低,一旦直升機姿態出現俯仰或翻滾,將會導致槳葉砍斷尾梁或機身。推薦操作:自轉接地前,前推駕駛杆將機身姿態保持水平,接地後迅速柔和下放總距到底。


注意:

①.低旋翼轉速往往還會引起尾槳失效:由於主旋翼與尾槳聯動,主旋翼轉速下降,尾槳轉速也隨之下降,主旋翼轉速下降1%,尾槳推力下降3%,而尾槳需至少保持90%以上推力,才能克服反扭矩。

②.低旋翼轉速會使作用在槳葉上的離心力下降,從而不足以維持旋翼硬度,此時如果亂動駕駛杆,可能會導致主軸碰撞或槳葉打斷尾槳機身。

4.一旦旋翼錐體過大,有時可能不可恢復。



後記:本課題由淺入深,旨在討論飛行過程中可能遇到需要大量上提總距的情形以及潛在影響,但由於本人水平有限,文中錯漏以及不足,不妥之處在所難免,懇請廣大讀者和同行批評指正和補充。

文章來源於Macfly ,作者駝峰飛行教員付晗

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