前飞直升机发动机失效时自转着陆分析

daewoo · 发表于 2007-6-23 17:38:38

对直升机在发动机失效、进入自转、自转着陆等过程的稳定性、操纵性进行了系统地讨论，并分析了安全实现完全拉平着陆和滑跑着陆的方法。

关键词：直升机　发动机实效　自转着陆

直升机在正常飞行状态下，旋翼的阻力由发动机推力克服。当发动机故障时，必须有其他的力使旋翼保持旋转。为达到这一目的，必须降低总距使直升机下降，产生相对气流，由气流提供旋翼旋转的驱动力。直升机的这种状态下称为自转状态。
由于自转时操纵技术复杂，风险较大，国内飞行员训练时通常只进行空中模拟，而不做真实的自转着陆训练，因此飞行员缺少自转着陆的经验，如果飞行时发动机失效，将会增加发生事故的可能性，因此急需研究和总结自转着陆过程的稳定性和操纵技术。

一、发动机失效
直升机在动力飞行时，如果发动机突然失效（停车），将在旋翼和机身上产生很大的不平衡力矩。这些不平衡力矩导致旋翼转速变化和直升机姿态改变，从而使直升机偏离初始飞行状态。驾驶员必须通过操纵输入使直升机重新置于可控制状态，建立稳定自转滑翔，并进行着陆机动。过程如图1所示。
二、姿态响应
1. 偏航响应
偏航力矩主要是由尾桨拉力产生的力矩平衡的。当功率瞬时损失时，由于航向的不平衡力矩，右旋旋翼直升机产生一个机头向左的偏航加速度，如果没有修正动作，产生右侧滑。随偏航速度的增加，由于偏航阻尼产生的右偏航力矩减弱了偏航加速度。因此，无修正动作的响应时，偏航运动是一个以准定常右侧滑为中心的横向振荡，并伴随滚转响应。
2. 滚转响应
正的上反效应和由侧滑角增加产生滚转是由主旋翼和高尾桨造成的。由于正的上反效应右测滑产生左滚力矩，左侧滑产生右滚力矩，在功率丧失时可以观察到滚转与偏航方向相同。
3. 俯仰响应
平飞时，如果平尾上存在较大的向下载荷，就需要一个附加的桨盘平面前倾才能使直升机配平。平尾向下的载荷加强了由旋翼转速衰减产生的桨毂力矩变化。前飞功率突然丧失时，总的俯仰力矩通常是正向的。当直升机在大于最佳自转空速的速度飞行时，适中的抬头是有利的。功率丧失后，俯仰力矩来自于旋翼转速和测滑的变化，而且是一个延迟的响应。

三、功率丧失后过渡到自转
在功率丧失到驾驶员响应之间的时间称为驾驶员反应时间。驾驶员反应时间的长短随环境而变，恢复操纵输入的可预测性和复杂性是反应时间的重要决定因素。
1. 纵向周期变距输入的响应
在前飞时，前推杆引起旋翼桨盘平面前挥，增加了通过旋翼的下洗气流，导致旋翼桨叶叶素的促转扭矩的减小。由于旋翼的迎角不稳定性，下洗气流增加了向前挥舞。前推杆产生一个低头力矩，增加了旋翼的下洗气流，减小了法向加速度，旋翼转速下降。
操作输入的挥舞响应和下洗的变化有产生撞击下限动块的可能。前推杆时桨盘平面和机身间隙裕度随重心后移而降低。
在高速前飞时，动力的突然丧失后可能需要一个后拉杆的输入。后拉杆提供一个旋翼上洗气流和旋翼的促转扭矩，增加过载系数，提高周期变距操纵效率，减少下限动块撞击。
2. 横向周期变距输入响应
预估进入自转飞行的需用横向周期变距输入很困难。最有可能的输入是向右压杆，因为这趋于抵消右侧滑带来的支配性滚转。当侧滑角变化时，横向输入用来保持直升机水平，从而实现一个近似的稳定指向测滑。当快速放总距或前推杆以获得稳定航向平衡飞行和稳定指向测滑飞行时，测滑进入将表现出粗暴的特性。当迅速放总距和前推杆时，横向操纵效率将下降（或反效）。另外，由于锥度角降低，此时拉力变低，桨盘平面左倾。
3. 航向操纵输入响应
航向操纵输入在功率突然丧失后的恢复中非常重要。右蹬舵减小尾桨拉力，尾桨扭矩也迅速减小。尾桨扭矩的减小有效地降低了整个动力传动链上的扭矩偏差。对极端的右侧滑，尾桨自身将进入一个自转状态并向系统提供初始扭矩，但右蹬舵可能使高尾桨构型的直升机的左滚力矩增加。

四、自转着陆
1. 从稳态自转下降进入着陆
从稳态自转下降开始的着陆通常包括一个减少下降率和空速的拉平阶段。进行拉平通常利用周期变距和一些可能的总距调整，以控制旋翼转速和下降率在采用周期变距操纵拉平时，旋翼转速通常增加，旋翼转速取决于拉平率和拉平开始时的空速。
2. 拉平时的旋翼转速
自转拉平时旋翼转速增加，周期变矩操纵使桨盘平面后倾，增加了旋翼迎角和拉力并提供抬头力矩。当直升机达到某一预定速度值后，驾驶员调整周期变矩保持这一姿态。这时，由于拉力增加，地速和下降率减少。在拉平姿态，旋翼感受到的旋翼迎角增加相当于下降率的增加。增加的下降率提供一个促进自转的旋翼力矩或旋翼加速度扭矩。
如果拉平率较高，将产生上飘，为控制上飘需要放总矩。此外，还必须控制高拉平率或高俯仰姿态导致的旋翼超转。
3. 着陆
在拉平和触地阶段调整直升机姿态，以获得希望的触地姿态。对于尾轮首先接地构型的直升机，触地姿态为抬头；对于三点式着陆或对滑撬起落架构型的直升机，则可以是接近水平的。要考虑着陆时尾轮/尾梁载荷、大抬头姿态触地的后控制俯仰速度的能力，以及对触地时伴随高下降率和低旋翼转速的不可控制的桨盘平面挥舞。
在准备着陆阶段对直升机姿态的调整基本上是周期变距机动。当拉平终止时，旋翼转速将很高，但在拉平时获得的加速力矩却消失或降低了，旋翼转速又开始衰减。当使用总距操纵缓冲着陆以获得可接受的下降速度时，储存在旋翼中的可用能量被消耗掉，增加总距就增加了旋翼转速衰减率。
4. 完全拉平着陆
完全拉平自转着陆是最难操作的。“完全拉平”着陆触地时水平速度和垂直速度都为零。此过程是从某一较高速度开始，实施连续的减速拉平。完全拉平着陆的难度依赖于许多因素，例如大气条件、下降率、直升机尺寸、视野范围等。应注意尾桨撞地、主旋翼与结构的干涉、由于横向漂移导致起落架损坏或飞机颠覆等问题。
5. 滑跑着陆
滑跑着陆不要求达到一个零地速。主要有三种形式：只用周期变距拉平，只用总距拉平，协调周期变距-总距拉平。协调周期变距-总距拉平机动在自转着陆技术中应用最广泛。可以进行尾轮先接地和水平姿态接地，只用总距机动要求尾轮先触地，并挡住旋翼拉力降低时主起落架承受部分飞机重量。在不可能拉平或不使用拉平时需要采用只用总距滑跑着陆。周期变距用来获得和保持希望的着陆姿态，但总距操纵则是用来降低下降率和选择着陆点的唯一操纵方式。
成功的着陆取决于着陆表面、起落架构型和驾驶员操纵飞机地面滑行的技术。另外，对使用棘轮刹车、放总距刹车、滑跑着陆的操纵裕度都应进行考虑。在滑跑着陆时方向控制和裕度尤其重要，着陆时直升机必须与滑跑方向一致以降低翻倒的可能。

arrius2f · 发表于 2009-10-16 18:05:18

专业如果空中旋翼超转最好的处置方法是什么，谢谢

no90 · 发表于 2009-10-24 11:42:58

来看看~~~~~

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