文档介绍：第一专题直升机的特殊飞行状态 ——涡环状态
直升机的特殊飞行状态,是指飞行中飞行员不期望出现的,由于气动特点、结构因素、飞行环境、飞行员操纵以及故障等原因引起的非正常飞行状态。
包括:涡环状态、旋翼自转下降及着陆、旋翼失速、单发停车、驾驶员诱发振荡、尾桨失效等。
直升机飞行力学主要研究的是与气动特点和飞行员操纵有关的情况。一般分析涡环状态、旋翼失速、旋翼自转下降及着陆、单发停车四种情况。
一、涡环状态及其形成
涡环状态——在发动机工作状态下,直升机作垂直或以小速度下滑时,旋翼的诱导速度与相对气流方向相反,此时如果下降率较大超过了规定数值,沿旋翼周围形成环状的旋涡流动状态。
(一)垂直下降中涡环形成的原因
1、基本条件
①发动机正常工作;②作较快垂直下降。
2、基本原因
垂直下降时,相对气流自下而上流动;旋翼排压空气向下流动,两股气流相遇后会使一部分空气绕过旋翼的边缘向上流动。旋翼上面空气压力低,这部分空气被重新吸入旋翼锥体之中,再次被旋翼排向下方。这样往复吸入和排出,通过旋翼多次循环,形成涡环。
3、形成过程
不会形成涡环,形成少量桨尖涡流(如图A所示)
发动机正常工作
悬停状态(Vy=0)
①
3、形成过程
发动机正常工作
垂直下降状态,Vy较小,
一般Vy<3m/s
形成小量涡环
(如图B所示)。
②
3、形成过程
发动机正常工作
垂直下降较快,Vy>3m/s
形成强烈的涡环
(如图C所示)。
③
3、形成过程
发动机正常工作
垂直下降更大,
向上的气流吹掉涡
环(如图D所示),进入旋翼自转。
④
(二)直升机进入涡环的直接原因
1、垂直下降过程中下降率过大;
2、下滑速度较小,而下降率过大;
3、操纵不当,频繁推拉驾驶杆造成旋翼脱锥;
4、直升机进入涡流区。
二、涡环状态对直升机飞行的影响
(一)涡环对所需功率的影响
垂直下降中所需功率(N需)
N需=N型+N诱-NE(位能转化来的功率)
=N型+N诱-GVy
由下降转化的功率,会减小所需功率。
但在涡环状态,涡环的生成和维持需要消耗功率,这要由位能或发动机提供。此时若保持发动机功率,则旋翼拉力显著减小,直升机下降率急剧增大。
AB段:Vy小,N需随Vy增大而减小;
BC段:Vy较大,N需随Vy↑而↓不明显——涡环状态;
C点以后:Vy很大,N需随Vy↑而↓↓(明显)——自转状态;