珠穆朗瑪峰是世界上海拔最高的山峰,最近我國和尼泊爾共同宣布其最新測量的高程是8848.86米,它繼續成為地球之巔,也是人類最想徵服的對象之一,長久以來,無數科研工作者和探險人士,對其發起了挑戰,登頂的過程,既是對科學的憧憬,也是對生命的敬畏,更是對毅力的錘鍊。登山人從山腳下的補給營地出發,一步一個腳印向上攀登,期間會時刻面臨著低溫、大風、氧氣補給、高原反應、懸崖峭壁等諸多考驗,一些人就在這樣嚴酷而神聖的挑戰中失去了生命,將身體永遠留在了山峰之上。那麼,有人會問了,既然攀登珠穆朗瑪峰這麼困難,人們為何不乘坐飛機直接降落在珠峰的山頂上呢?
想到這個問題的人,一方面我佩服您的腦洞,另一方面您估計是錯誤地、太樂觀地估計了珠穆朗瑪峰頂惡劣的自然環境,同時對飛機正常的運行工況環境也缺乏必要的了解。普通客機由於降落必須要有足夠長、非常平整的跑道,珠穆朗瑪峰上不可能滿足,所以,這裡我們就簡要分析一下為何直升飛機為何上不來的原因。
直升機能夠飛行,其主要原理就是利用螺旋槳快速轉動,產生對空氣流的擾動,從而使機翼上下兩側的氣壓差產生變化,準確地說就是上部空氣流速快、下部空氣流速慢,於是下側空氣對螺旋槳產生的向上壓力,要大於上部空氣對螺旋槳產生的向下壓力,直升機作為整體來說就會有一個被託舉向上的合力。
在此過程中,直升級無論是上升還是下降,其機身都會與氣流之間形成一個夾角,這個夾角被稱為迎角,迎角越大,機身所受的合力絕對值就越大,飛機就越容易發生運動,但是穩定性就會變差。由於直升機的螺旋槳是非固定式的,在其旋轉過程中,勢必會產生一個與旋轉方向相反的反力矩,為了維持機身的平衡,在直升機的尾部必須要安裝尾部螺旋槳,尾部和頂部螺旋槳一起旋轉,力矩相互抵消,共同確保機身運行的穩定性。
因此,直升機的飛行速度、飛行高度和載重能力,既取決於發動機的功率,也取決於機身螺旋槳的布局,更取決於機身對飛行環境的適應性。直升機並不是螺旋槳造得越大,其飛行速度、飛行高度就一定增加,當達到一定的極限之後,就需要在安全性、抗衝擊性和能源消耗上取得一個平衡點。
因此,絕大多數的直升機,飛行高度都會控制在4500米以下,最主要的考慮因素就是,隨著高度的升高,空氣將會變得越來越稀薄,比如當到達7000米的高度時,空氣密度僅相當於海平面的47%,在這種情況下,螺旋槳的快速旋轉,最終所提供氣流對機身向上的託舉力,要比低海拔地區小得多,飛機的起飛、降落和平移將會變得異常困難。另外,發機車正常工作必須需要足夠的空氣,在如此稀薄的空氣密度下,有可能直升機的發動機都正常工作不了,在飛行時出現故障將是致命的。
除了以上限制直升機飛行的高度因素以外,對於珠穆朗瑪峰來說,還有兩點也讓直升機難以飛上來降落。第一是珠穆朗瑪峰的峰頂,經常颳起10級以上的大風,並且上面時常籠罩著濃厚的雲霧,在這麼複雜的環境下,直升機別說飛行了,就是停在山上面也會被吹走。第二就是珠穆朗瑪峰的山頂上沒有供直升機降落的區域,除了剛才說的大風因素影響之外,上面高低起伏、怪石林立、積雪深厚,缺乏符合條件又非常安全的起降平臺。所以,對於一般的直升機而言,是既飛不到這麼高、也不可能降落在峰頂的。
而對於那些經過特殊改裝的直升機來說,主要都是用於極限測試,通過把機身的重量最大程度地壓縮,然後儘量增大發動機功率和螺旋槳的面積,從而犧牲了飛機的運輸和抗衝擊能力,這樣的飛機即使能夠飛越珠穆朗瑪峰,也懸停不下來,更別說運送人員和物資了。