海拔的影響

圖——直升機飛過摩天大廈

現在假設一架直升機爬升到了較高的海拔進行前飛。

就我們對氣體密度的認知，可以了解到，高海拔的空氣往往更為稀薄，因而從宏觀上講，直升機要產生與海平面一樣大小的升力（至少維持與直升機總重相同）就需要更快地誘導空氣穿過槳盤平面，藉此從空氣中獲得能量來維持飛行，顯然，在這一過程中，直升機所需要用到的誘導功率增加了。

同樣是由于空氣變得稀薄了，直升機機體各個氣動部件帶來地廢阻力將會降低，而直升機旋翼槳葉各個葉素微段的型阻力也會降低（當然，型阻降低的前提是葉素微段的氣動迎角是在失速迎角之下）。然而，在高海拔的情況下，直升機為了產生足夠的拉力，槳距一般會更大，槳葉的許多葉素微段也將更快達到失速迎角，從這個角度上來看，高海拔下，直升機的型阻功率不僅不會降低，很多時候反而會更快升高。

綜合上面所說的升升降降，通過對直升機飛行過程中的實際統計和理論分析可以發現，在高海拔的情況下，直升機懸停或者高速飛行狀態下，其功率需求一般都是要大于海平面飛行的功率需求。

但是，對于大多數中等速度（如巡航速度）前飛的直升機而言，其高海拔需用功率一般要比海平面需用功率小一點，但這一規則不適用于所有直升機�？偟膩碚f，這一條規則與兩個參數相關性較大——一是槳盤載荷，一是廢阻力——如果一臺直升機槳盤載荷比較小，而廢阻力本身比較大的話，那么它在高海拔巡航飛行時侯，功率需求將會比較低。

最優速度

對于直升機而言，不同飛行速度之間的優劣差異可以很大，根據這一點，就可以為直升機的不同飛行狀態選擇不同的最優飛行速度，在最優速度下飛行可以獲得最佳的性能、效率、經濟性或者安全性。

之所以存在種種最優速度，其基本原理就在于直升機需用功率的那一張馬鞍形曲線圖（國外也稱為碗狀曲線圖），在本文第一篇中已經列過直升機需用功率組成成分的圖，并配有詳細說明，此處不列出功率成分圖，若希望了解需用功率詳細組成，請參考上一篇。

圖——直升機功率-速度馬鞍形曲線圖

通過這張圖，直升機氣動設計師就可以確定一系列最優速度，包括：最佳爬升速度、最小自轉下滑速度、最大滑翔距離速度、最大盤旋時間速度以及最大航程速度。

最佳爬升速度的選取原則是在該速度下，直升機發動機的剩余功率應當保持最大，從功率曲線來說，就是選取直升機需用功率和發攻擊可用功率之間間隔最大的速度。對于活塞式發動機而言，其可用功率隨速度基本不變；而渦輪軸發動機則由于隨著速度增加帶來的沖壓恢復使得其可用功率會隨著速度增大而有所增大。

圖——活塞式發動機

從我們的馬鞍形曲線來說，最適合爬升的速度一般就在馬鞍形的最低點。從理論分析的角度來說，與功率最低點速度直接相關的參數有：槳盤載荷（直接影響著誘導功率）、廢阻面積（直接影響著廢阻功率）。外形復雜且槳盤載荷低的直升機其最佳爬升速度往往要比外形光滑且槳盤載荷高的直升機要低。一般來說，典型的直升機的需用功率最低點速度會處于75到185千米時之間。

最大爬升速率

在<直升機垂直飛行概談>的文章中，我已經對垂直爬升進行過說明——對于一臺升降機（比如電梯）來說，垂直上升實則就是不斷將能量轉為勢能的結果，而對于直升機而言，由于垂直上升的過程中，大量的空氣不需要誘導速度就會自發穿過槳盤平面為直升機提供能量，因而垂直爬升對于直升機而言，比升降機可簡單多了。然而對于前飛爬升來說，自發穿過槳盤的氣流變化已經不大，因而直升機所需用的誘導功率的變化已經不再顯著。

除此之外，直升機垂直爬升過程中，機身姿態往往處于負迎角狀態，因而機身的廢阻力實則是增大了，并且為了保持平衡，直升機的尾槳需用功率也會增大。由此而言，想必垂直飛行，直升機需要更多的功率來克服廢阻力和供給尾槳功率需求。因而，總的來說，直升機的最大前飛速度比一臺牽引功率和總重相同的理想升降機的爬升速度要低40%左右。
　
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