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時間:2018-07-20 21:09來源:中國航空網 作者:中國航空
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最大下降速率

功率速度曲線中功率最低點的速度也同樣是最適合用來進行自轉下滑的最小速度。在該速度下,用以維持直升機飛行的功率需求是最低的,因而直升機所積累的動能和高度勢在這種情況下可以盡可能緩慢地被用盡。

這一點也可用來解釋一個在實際飛行中被發現的驚人事實:在相同的旋翼轉速狀態下,那些載荷較多或者說總重較大的直升機反而會有更為穩定平緩的自轉下滑曲線,那些近乎空載或者較輕的直升機自轉下滑曲線反而更為陡峭。我們可以考慮一架直升機負載有50%空重的貨物以及空載的兩種不同情況——如果它們都在最佳自轉下滑速度下滑——重50%的直升機其高度勢能要大了50%,但是需用功率并不會大50%,因為對同一架直升機而言,更重一些往往只是對應了更多的誘導功率,而型阻功率和廢阻功率都是基本相同的,因而重量增大導致的需用功率增大不會達到50%,從這個角度來說,更重的直升機將會有更多的可用的高度勢能,從而具備更加的自轉下滑能力。但是,還是有特殊情況的,比如說,這一架直升機的槳盤面積較小,那么他的槳盤載荷就會比較高,更大的重量意味著更高的槳盤載荷,也就意味著槳葉更容易失速,顯然,槳葉一旦失速,自轉下滑性能將大大變差,甚至會失敗。

最大滑翔距離

以最慢的速度自轉下滑與盡可能延長自轉下滑的距離是完全不同的兩種飛行狀態。要獲得最大滑翔距離的前飛速度,需用另外繪制一條切線(如上文功率曲線圖中Tangent Line所示),該切線與功率曲線的交點,就是最大滑翔距離的速度。這條切線的繪制原理大致類似于固定翼飛行器最大滑翔距離速度的確定——在該滑翔速度,飛行器的升力和阻力的比值應該達到最高點。

這個速度一般來說都會比最小自轉下降速度要來得大。

最大盤旋時間

 


圖——直升機著陸

相信讀者朋友坐飛機的時候,多半碰到過飛機需要在空中盤旋的情況,這種時候,要么是氣候原因,要么就是地面(機場)存在意外情況,無法降落或者不適宜降落,必須等地面工作人員處理好突發情況之后,飛行器才能降落。

直升機降落對場地要求雖然較低,但是仍然會碰上這種情況,這時候,我們就需要讓直升機保持停留在空中,等待合適降落時機,這時候,我們就需要讓直升機油箱中的燃油消耗盡可能慢。

對于活塞發動機而言,其燃油消耗與其功率輸出往往成正比,這時候,只需要按照最低需用功率速度飛行即可,而對于渦輪軸發動機而言,其燃油消耗往往比出軸功率更大,這時候,最佳的盤旋速度就需要改變了,雖然這種情況下也有一定的理論方法可以分析,但是實際情況不盡相同,往往要根據實際情況進行分析判斷來確定合適的盤旋速度,總的來說,這個速度是要大于最低需用功率速度的。

最大航程

 


圖——直升機在水面飛行

最大航程速度的獲取和最大滑翔距離速度的獲取方法有些類似,就是要在功率曲線圖上繪制一條燃油消耗切線,該切線與功率-速度曲線的交點就是所需的最大航程速度。

當然,上述一切討論都是相對于靜止的空氣而言的,但是實際飛行過程中,直升機一般都會在兩種情況下飛行——順風或者逆風。逆風情況下,直升機最大航程前飛速度一般需要更大,順風則更小,然而,盡管逆風情況下直升機飛行速度會更大,但是其單位油耗對應的公里數仍要比順風情況下小。

還有一點值得注意的是,對于渦輪軸發動機而言,雙發直升機在單發失效的情況下,往往更夠在經濟速度下獲得更大的航程,這主要是因為單個渦輪軸發動機消耗在壓縮機功率方面的燃油消耗比雙發少,當然,雙發顯然安全性和可靠性都更高,如果飛行員正在進行遠距離飛行(例如跨越大片水域)還是不要嘗試雙發失效后單發繼續飛行了,畢竟安全最重要,墜機入水可是最糟糕的情況了。

最大航程與發動機高度性能的關系


圖——渦輪軸發動機

對于目前直升機最常用的發動機——渦輪軸發動機——而言,其最大可用功率一般會隨著高度下降而下降,因此直升機在飛行過程中,其飛行速度的極值往往就在可用功率曲線和需用功率曲線的交點。
 
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本文鏈接地址:直升機前飛性能 Forward Flight Performance_概談 二(2)

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