直升機(jī)渦環(huán)狀態(tài)課件

第一專題

直升機(jī)的特殊飛行狀態(tài)

——渦環(huán)狀態(tài)直升機(jī)的特殊飛行狀態(tài)，是指飛行中飛行員不期望出現(xiàn)的，由于氣動(dòng)特點(diǎn)、結(jié)構(gòu)因素、飛行環(huán)境、飛行員操縱以及故障等原因引起的非正常飛行狀態(tài)。包括：渦環(huán)狀態(tài)、旋翼自轉(zhuǎn)下降及著陸、旋翼失速、單發(fā)停車、駕駛員誘發(fā)振蕩、尾槳失效等。直升機(jī)飛行力學(xué)主要研究的是與氣動(dòng)特點(diǎn)和飛行員操縱有關(guān)的情況。一般分析渦環(huán)狀態(tài)、旋翼失速、旋翼自轉(zhuǎn)下降及著陸、單發(fā)停車四種情況。第一專題直升機(jī)的特殊飛行狀態(tài)

——渦環(huán)狀態(tài)1一、渦環(huán)狀態(tài)及其形成渦環(huán)狀態(tài)——在發(fā)動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)下，直升機(jī)作垂直或以小速度下滑時(shí)，旋翼的誘導(dǎo)速度與相對(duì)氣流方向相反，此時(shí)如果下降率較大超過了規(guī)定數(shù)值，沿旋翼周圍形成環(huán)狀的旋渦流動(dòng)狀態(tài)。一、渦環(huán)狀態(tài)及其形成渦環(huán)狀態(tài)——在2（一）垂直下降中渦環(huán)形成的原因1、基本條件①發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作；②作較快垂直下降。2、基本原因垂直下降時(shí)，相對(duì)氣流自下而上流動(dòng)；旋翼排壓空氣向下流動(dòng)，兩股氣流相遇后會(huì)使一部分空氣繞過旋翼的邊緣向上流動(dòng)。旋翼上面空氣壓力低，這部分空氣被重新吸入旋翼錐體之中，再次被旋翼排向下方。這樣往復(fù)吸入和排出，通過旋翼多次循環(huán)，形成渦環(huán)。

（一）垂直下降中渦環(huán)形成的原因1、基本條件33、形成過程不會(huì)形成渦環(huán)，形成少量槳尖渦流（如圖A所示）發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作懸停狀態(tài)（Vy=0）①

3、形成過程不會(huì)形成渦環(huán)，形成少量槳尖渦流（如圖A所43、形成過程發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作垂直下降狀態(tài)，Vy較小，一般Vy<3m/s形成小量渦環(huán)（如圖B所示）。

②

3、形成過程發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作形成小量渦環(huán)②53、形成過程發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作垂直下降較快，Vy>3m/s

形成強(qiáng)烈的渦環(huán)（如圖C所示）。③

3、形成過程發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作形成強(qiáng)烈的渦環(huán)③63、形成過程發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作垂直下降更大，向上的氣流吹掉渦環(huán)（如圖D所示），進(jìn)入旋翼自轉(zhuǎn)。④

3、形成過程發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作向上的氣流吹掉渦④7（二）直升機(jī)進(jìn)入渦環(huán)的直接原因1、垂直下降過程中下降率過大；2、下滑速度較小，而下降率過大；3、操縱不當(dāng)，頻繁推拉駕駛桿造成旋翼脫錐；4、直升機(jī)進(jìn)入渦流區(qū)。（二）直升機(jī)進(jìn)入渦環(huán)的直接原因1、垂直下降過程中8二、渦環(huán)狀態(tài)對(duì)直升機(jī)飛行的影響（一）渦環(huán)對(duì)所需功率的影響

垂直下降中所需功率（N需）N需=N型+N誘-NE(位能轉(zhuǎn)化來的功率)=N型+N誘-GVy由下降轉(zhuǎn)化的功率，會(huì)減小所需功率。但在渦環(huán)狀態(tài)，渦環(huán)的生成和維持需要消耗功率，這要由位能或發(fā)動(dòng)機(jī)提供。此時(shí)若保持發(fā)動(dòng)機(jī)功率，則旋翼拉力顯著減小，直升機(jī)下降率急劇增大。二、渦環(huán)狀態(tài)對(duì)直升機(jī)飛行的影響（一）渦環(huán)對(duì)所需功率的9AB段：Vy小，N需隨Vy增大而減??；BC段：Vy較大，N需隨Vy↑而↓不明顯——渦環(huán)狀態(tài)；C點(diǎn)以后：Vy很大，N需隨Vy↑而↓↓（明顯）——自轉(zhuǎn)狀態(tài)；AB段：Vy小，N需隨Vy增大而減??；10（二）渦環(huán)對(duì)飛行性能的影響1．旋翼拉力顯著減小，下降率急劇增大。原因是渦環(huán)消耗能量和功率。2．直升機(jī)抖動(dòng)和搖晃。原因是渦環(huán)狀態(tài)下旋翼周圍氣流十分紊亂，使旋翼拉力忽大忽小，平均拉力減小，直升機(jī)抖動(dòng)和搖晃。3．穩(wěn)定性和操縱性變差。原因同上。渦環(huán)氣流紊亂，會(huì)使下降率也不穩(wěn)定，如操縱不慎，會(huì)引起下降率急劇增加，危及飛行安全。（二）渦環(huán)對(duì)飛行性能的影響1．旋翼拉力顯著減小，下降率急11（三）渦環(huán)狀態(tài)的現(xiàn)象1、直升機(jī)抖動(dòng)、搖晃，嚴(yán)重時(shí)操縱失靈；2、機(jī)頭下沉、拉桿不起作用；3、發(fā)動(dòng)機(jī)功率不變，Vy逐漸增大。（三）渦環(huán)狀態(tài)的現(xiàn)象1、直升機(jī)抖動(dòng)、搖晃，嚴(yán)12

三、改出渦環(huán)狀態(tài)的方法（一）如果發(fā)現(xiàn)直升機(jī)垂直下降率增大，是由于發(fā)動(dòng)機(jī)功率不足引起的，應(yīng)及時(shí)上提總距桿，迅速增大發(fā)動(dòng)機(jī)功率，以制止下降率繼續(xù)增大。（二）如果高度允許，發(fā)動(dòng)機(jī)又有剩余功率，應(yīng)迅速向前推桿并上提總距桿，使直升機(jī)產(chǎn)生前飛速度，把渦環(huán)吹掉，退出渦環(huán)狀態(tài)。這種措施對(duì)改出渦環(huán)狀態(tài)最為有效，損失高度也較少。（三）如果發(fā)動(dòng)機(jī)沒有剩余功率，應(yīng)及時(shí)向前推桿，產(chǎn)生前飛速度退出渦環(huán)。（四）采取上述措施無效，或者駕駛桿操縱明顯失效時(shí)，如果高度允許，可以采用旋翼自轉(zhuǎn)狀態(tài)下滑，以改變流經(jīng)旋翼的氣流形式，退出渦環(huán)狀態(tài)。如果飛行高度不允許采用前面措施，則應(yīng)操縱直升機(jī)擺平著陸姿勢(shì)，以減小接地撞擊力和不致翻倒。三、改出渦環(huán)狀態(tài)的方法（一）如果發(fā)現(xiàn)直升機(jī)垂直下降率增13四、怎樣防止渦環(huán)狀態(tài)的產(chǎn)生（一）在發(fā)動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)，操縱直升機(jī)作垂直下降或小速度下滑時(shí)，為防止進(jìn)入渦環(huán)狀態(tài)，下放總距桿不要過多，以保持較小的下降率，若發(fā)現(xiàn)下降率有增大趨勢(shì)，要及時(shí)上提總距桿。（二）在載重量大、海拔高度高或氣溫高的情況下，剩余功率小，不宜作垂直上升或勉強(qiáng)在較高的高度上懸停，以免在上提總距桿過多的情況下，因拉力不足而進(jìn)入渦環(huán)狀態(tài)。（三）在地形復(fù)雜、高度較低的情況下，沒有特殊需要，不要作垂直下降，宜帶空速下滑。四、怎樣防止渦環(huán)狀態(tài)的產(chǎn)生（一）在發(fā)動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)，操縱直升機(jī)14五、關(guān)于尾槳的渦環(huán)狀態(tài)（一）尾槳渦環(huán)產(chǎn)生的原因

存在與尾槳拉力方向一致的相對(duì)氣流時(shí)，只要相對(duì)氣流速度接近于尾槳誘導(dǎo)速度，就會(huì)形成尾槳渦環(huán)。（二）尾槳渦環(huán)對(duì)直升機(jī)飛行性能的影響1．尾槳效能明顯降低；2．尾槳拉力顯著減小；3．自動(dòng)偏轉(zhuǎn)、滾轉(zhuǎn)；4．下降高度并有強(qiáng)烈振動(dòng)。五、關(guān)于尾槳的渦環(huán)狀態(tài)（一）尾槳渦15

（三）尾槳渦環(huán)的預(yù)防1、不在較大的不利的正側(cè)風(fēng)中懸停；2、不作過大角速度的懸?；剞D(zhuǎn);3、轉(zhuǎn)彎時(shí)，不帶側(cè)滑。

（四）尾槳渦環(huán)的改出1、推桿并向前行槳葉方向壓桿；2、直升機(jī)自動(dòng)旋轉(zhuǎn)后，立即下放總距桿；3、向后行槳葉壓桿。（三）尾槳渦環(huán)的預(yù)防1、不在較大的不利的正16第一專題

直升機(jī)的特殊飛行狀態(tài)

——渦環(huán)狀態(tài)直升機(jī)的特殊飛行狀態(tài)，是指飛行中飛行員不期望出現(xiàn)的，由于氣動(dòng)特點(diǎn)、結(jié)構(gòu)因素、飛行環(huán)境、飛行員操縱以及故障等原因引起的非正常飛行狀態(tài)。包括：渦環(huán)狀態(tài)、旋翼自轉(zhuǎn)下降及著陸、旋翼失速、單發(fā)停車、駕駛員誘發(fā)振蕩、尾槳失效等。直升機(jī)飛行力學(xué)主要研究的是與氣動(dòng)特點(diǎn)和飛行員操縱有關(guān)的情況。一般分析渦環(huán)狀態(tài)、旋翼失速、旋翼自轉(zhuǎn)下降及著陸、單發(fā)停車四種情況。第一專題直升機(jī)的特殊飛行狀態(tài)

——渦環(huán)狀態(tài)17一、渦環(huán)狀態(tài)及其形成渦環(huán)狀態(tài)——在發(fā)動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)下，直升機(jī)作垂直或以小速度下滑時(shí)，旋翼的誘導(dǎo)速度與相對(duì)氣流方向相反，此時(shí)如果下降率較大超過了規(guī)定數(shù)值，沿旋翼周圍形成環(huán)狀的旋渦流動(dòng)狀態(tài)。一、渦環(huán)狀態(tài)及其形成渦環(huán)狀態(tài)——在18（一）垂直下降中渦環(huán)形成的原因1、基本條件①發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作；②作較快垂直下降。2、基本原因垂直下降時(shí)，相對(duì)氣流自下而上流動(dòng)；旋翼排壓空氣向下流動(dòng)，兩股氣流相遇后會(huì)使一部分空氣繞過旋翼的邊緣向上流動(dòng)。旋翼上面空氣壓力低，這部分空氣被重新吸入旋翼錐體之中，再次被旋翼排向下方。這樣往復(fù)吸入和排出，通過旋翼多次循環(huán)，形成渦環(huán)。

（一）垂直下降中渦環(huán)形成的原因1、基本條件193、形成過程不會(huì)形成渦環(huán)，形成少量槳尖渦流（如圖A所示）發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作懸停狀態(tài)（Vy=0）①

3、形成過程不會(huì)形成渦環(huán)，形成少量槳尖渦流（如圖A所203、形成過程發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作垂直下降狀態(tài)，Vy較小，一般Vy<3m/s形成小量渦環(huán)（如圖B所示）。

②

3、形成過程發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作形成小量渦環(huán)②213、形成過程發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作垂直下降較快，Vy>3m/s

形成強(qiáng)烈的渦環(huán)（如圖C所示）。③

3、形成過程發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作形成強(qiáng)烈的渦環(huán)③223、形成過程發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作垂直下降更大，向上的氣流吹掉渦環(huán)（如圖D所示），進(jìn)入旋翼自轉(zhuǎn)。④

3、形成過程發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作向上的氣流吹掉渦④23（二）直升機(jī)進(jìn)入渦環(huán)的直接原因1、垂直下降過程中下降率過大；2、下滑速度較小，而下降率過大；3、操縱不當(dāng)，頻繁推拉駕駛桿造成旋翼脫錐；4、直升機(jī)進(jìn)入渦流區(qū)。（二）直升機(jī)進(jìn)入渦環(huán)的直接原因1、垂直下降過程中24二、渦環(huán)狀態(tài)對(duì)直升機(jī)飛行的影響（一）渦環(huán)對(duì)所需功率的影響

垂直下降中所需功率（N需）N需=N型+N誘-NE(位能轉(zhuǎn)化來的功率)=N型+N誘-GVy由下降轉(zhuǎn)化的功率，會(huì)減小所需功率。但在渦環(huán)狀態(tài)，渦環(huán)的生成和維持需要消耗功率，這要由位能或發(fā)動(dòng)機(jī)提供。此時(shí)若保持發(fā)動(dòng)機(jī)功率，則旋翼拉力顯著減小，直升機(jī)下降率急劇增大。二、渦環(huán)狀態(tài)對(duì)直升機(jī)飛行的影響（一）渦環(huán)對(duì)所需功率的25AB段：Vy小，N需隨Vy增大而減?。籅C段：Vy較大，N需隨Vy↑而↓不明顯——渦環(huán)狀態(tài)；C點(diǎn)以后：Vy很大，N需隨Vy↑而↓↓（明顯）——自轉(zhuǎn)狀態(tài)；AB段：Vy小，N需隨Vy增大而減??；26（二）渦環(huán)對(duì)飛行性能的影響1．旋翼拉力顯著減小，下降率急劇增大。原因是渦環(huán)消耗能量和功率。2．直升機(jī)抖動(dòng)和搖晃。原因是渦環(huán)狀態(tài)下旋翼周圍氣流十分紊亂，使旋翼拉力忽大忽小，平均拉力減小，直升機(jī)抖動(dòng)和搖晃。3．穩(wěn)定性和操縱性變差。原因同上。渦環(huán)氣流紊亂，會(huì)使下降率也不穩(wěn)定，如操縱不慎，會(huì)引起下降率急劇增加，危及飛行安全。（二）渦環(huán)對(duì)飛行性能的影響1．旋翼拉力顯著減小，下降率急27（三）渦環(huán)狀態(tài)的現(xiàn)象1、直升機(jī)抖動(dòng)、搖晃，嚴(yán)重時(shí)操縱失靈；2、機(jī)頭下沉、拉桿不起作用；3、發(fā)動(dòng)機(jī)功率不變，Vy逐漸增大。（三）渦環(huán)狀態(tài)的現(xiàn)象1、直升機(jī)抖動(dòng)、搖晃，嚴(yán)28

三、改出渦環(huán)狀態(tài)的方法（一）如果發(fā)現(xiàn)直升機(jī)垂直下降率增大，是由于發(fā)動(dòng)機(jī)功率不足引起的，應(yīng)及時(shí)上提總距桿，迅速增大發(fā)動(dòng)機(jī)功率，以制止下降率繼續(xù)增大。（二）如果高度允許，發(fā)動(dòng)機(jī)又有剩余功率，應(yīng)迅速向前推桿并上提總距桿，使直升機(jī)產(chǎn)生前飛速度，把渦環(huán)吹掉，退出渦環(huán)狀態(tài)。這種措施對(duì)改出渦環(huán)狀態(tài)最為有效，損失高度也較少。（三）如果發(fā)動(dòng)機(jī)沒有剩余功率，應(yīng)及時(shí)向前推桿，產(chǎn)生前飛速度退出渦環(huán)。（四）采取上述措施無效，或者駕駛桿操縱明顯失效時(shí)，如果高度允許，可以采用旋翼自轉(zhuǎn)狀態(tài)下滑，以改變流經(jīng)旋翼的氣流形式，退出渦環(huán)狀態(tài)。如果飛行高度不允許采用前面措施，則應(yīng)操縱直升機(jī)擺平著陸姿勢(shì)，以減小接地撞擊力和不致翻倒。三、改出渦環(huán)狀態(tài)的方法（一）如果發(fā)現(xiàn)直升機(jī)垂直下降率增29四、怎樣防止渦環(huán)狀態(tài)的產(chǎn)生（一）在發(fā)動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)，操縱直升機(jī)作垂直下降或小速度下滑時(shí)，為防止進(jìn)入渦環(huán)狀態(tài)，下放總距桿不要過多，以保持較小的下降率，若發(fā)現(xiàn)下降率有增大趨勢(shì)，要及時(shí)上提總距桿。（二）在載重量大、海拔高度高或氣溫高的情況下，剩余功率小，不宜作垂直上升或勉強(qiáng)在較高的高度上懸停，以免在上提總距桿過多的情況下，因拉力不足而進(jìn)入渦環(huán)狀態(tài)。（三）在地形復(fù)雜、高度較低的情況下，沒有特殊需要，不要作垂直下降，宜帶空速下滑。四、怎樣防止渦環(huán)狀態(tài)的產(chǎn)生（一）在發(fā)動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)，操縱直升機(jī)30五、關(guān)于尾槳的渦環(huán)狀態(tài)（一）尾槳渦環(huán)產(chǎn)生的原因

存在與尾槳拉力方向一致的相對(duì)氣流時(shí)，只要相對(duì)氣流速度接近于尾槳誘導(dǎo)速度，就會(huì)形成尾槳渦環(huán)。（二）尾槳渦環(huán)對(duì)直升機(jī)飛行性能的影響1．尾槳效能明顯降低；