海拔的影响

图——直升机飞过摩天大厦

现在假设一架直升机爬升到了较高的海拔进行前飞。

就我们对气体密度的认知，可以了解到，高海拔的空气往往更为稀薄，因而从宏观上讲，直升机要产生与海平面一样大小的升力（至少维持与直升机总重相同）就需要更快地诱导空气穿过桨盘平面，藉此从空气中获得能量来维持飞行，显然，在这一过程中，直升机所需要用到的诱导功率增加了。

同样是由于空气变得稀薄了，直升机机体各个气动部件带来地废阻力将会降低，而直升机旋翼桨叶各个叶素微段的型阻力也会降低（当然，型阻降低的前提是叶素微段的气动迎角是在失速迎角之下）。然而，在高海拔的情况下，直升机为了产生足够的拉力，桨距一般会更大，桨叶的许多叶素微段也将更快达到失速迎角，从这个角度上来看，高海拔下，直升机的型阻功率不仅不会降低，很多时候反而会更快升高。

综合上面所说的升升降降，通过对直升机飞行过程中的实际统计和理论分析可以发现，在高海拔的情况下，直升机悬停或者高速飞行状态下，其功率需求一般都是要大于海平面飞行的功率需求。

但是，对于大多数中等速度（如巡航速度）前飞的直升机而言，其高海拔需用功率一般要比海平面需用功率小一点，但这一规则不适用于所有直升机。总的来说，这一条规则与两个参数相关性较大——一是桨盘载荷，一是废阻力——如果一台直升机桨盘载荷比较小，而废阻力本身比较大的话，那么它在高海拔巡航飞行时侯，功率需求将会比较低。

最优速度

对于直升机而言，不同飞行速度之间的优劣差异可以很大，根据这一点，就可以为直升机的不同飞行状态选择不同的最优飞行速度，在最优速度下飞行可以获得最佳的性能、效率、经济性或者安全性。

之所以存在种种最优速度，其基本原理就在于直升机需用功率的那一张马鞍形曲线图（国外也称为碗状曲线图），在本文第一篇中已经列过直升机需用功率组成成分的图，并配有详细说明，此处不列出功率成分图，若希望了解需用功率详细组成，请参考上一篇。

图——直升机功率-速度马鞍形曲线图

通过这张图，直升机气动设计师就可以确定一系列最优速度，包括：最佳爬升速度、最小自转下滑速度、最大滑翔距离速度、最大盘旋时间速度以及最大航程速度。

最佳爬升速度的选取原则是在该速度下，直升机发动机的剩余功率应当保持最大，从功率曲线来说，就是选取直升机需用功率和发攻击可用功率之间间隔最大的速度。对于活塞式发动机而言，其可用功率随速度基本不变；而涡轮轴发动机则由于随着速度增加带来的冲压恢复使得其可用功率会随着速度增大而有所增大。

图——活塞式发动机

从我们的马鞍形曲线来说，最适合爬升的速度一般就在马鞍形的最低点。从理论分析的角度来说，与功率最低点速度直接相关的参数有：桨盘载荷（直接影响着诱导功率）、废阻面积（直接影响着废阻功率）。外形复杂且桨盘载荷低的直升机其最佳爬升速度往往要比外形光滑且桨盘载荷高的直升机要低。一般来说，典型的直升机的需用功率最低点速度会处于75到185千米时之间。

最大爬升速率

在<直升机垂直飞行概谈>的文章中，我已经对垂直爬升进行过说明——对于一台升降机（比如电梯）来说，垂直上升实则就是不断将能量转为势能的结果，而对于直升机而言，由于垂直上升的过程中，大量的空气不需要诱导速度就会自发穿过桨盘平面为直升机提供能量，因而垂直爬升对于直升机而言，比升降机可简单多了。然而对于前飞爬升来说，自发穿过桨盘的气流变化已经不大，因而直升机所需用的诱导功率的变化已经不再显著。

除此之外，直升机垂直爬升过程中，机身姿态往往处于负迎角状态，因而机身的废阻力实则是增大了，并且为了保持平衡，直升机的尾桨需用功率也会增大。由此而言，想必垂直飞行，直升机需要更多的功率来克服废阻力和供给尾桨功率需求。因而，总的来说，直升机的最大前飞速度比一台牵引功率和总重相同的理想升降机的爬升速度要低40%左右。