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直升机前飞性能 Forward Flight Performance_概谈 二

时间:2018-07-20 21:09来源:中国航空网 作者:中国航空


最大下降速率

功率速度曲线中功率最低点的速度也同样是最适合用来进行自转下滑的最小速度。在该速度下,用以维持直升机飞行的功率需求是最低的,因而直升机所积累的动能和高度势在这种情况下可以尽可能缓慢地被用尽。

这一点也可用来解释一个在实际飞行中被发现的惊人事实:在相同的旋翼转速状态下,那些载荷较多或者说总重较大的直升机反而会有更为稳定平缓的自转下滑曲线,那些近乎空载或者较轻的直升机自转下滑曲线反而更为陡峭。我们可以考虑一架直升机负载有50%空重的货物以及空载的两种不同情况——如果它们都在最佳自转下滑速度下滑——重50%的直升机其高度势能要大了50%,但是需用功率并不会大50%,因为对同一架直升机而言,更重一些往往只是对应了更多的诱导功率,而型阻功率和废阻功率都是基本相同的,因而重量增大导致的需用功率增大不会达到50%,从这个角度来说,更重的直升机将会有更多的可用的高度势能,从而具备更加的自转下滑能力。但是,还是有特殊情况的,比如说,这一架直升机的桨盘面积较小,那么他的桨盘载荷就会比较高,更大的重量意味着更高的桨盘载荷,也就意味着桨叶更容易失速,显然,桨叶一旦失速,自转下滑性能将大大变差,甚至会失败。

最大滑翔距离

以最慢的速度自转下滑与尽可能延长自转下滑的距离是完全不同的两种飞行状态。要获得最大滑翔距离的前飞速度,需用另外绘制一条切线(如上文功率曲线图中Tangent Line所示),该切线与功率曲线的交点,就是最大滑翔距离的速度。这条切线的绘制原理大致类似于固定翼飞行器最大滑翔距离速度的确定——在该滑翔速度,飞行器的升力和阻力的比值应该达到最高点。

这个速度一般来说都会比最小自转下降速度要来得大。

最大盘旋时间

 


图——直升机着陆

相信读者朋友坐飞机的时候,多半碰到过飞机需要在空中盘旋的情况,这种时候,要么是气候原因,要么就是地面(机场)存在意外情况,无法降落或者不适宜降落,必须等地面工作人员处理好突发情况之后,飞行器才能降落。

直升机降落对场地要求虽然较低,但是仍然会碰上这种情况,这时候,我们就需要让直升机保持停留在空中,等待合适降落时机,这时候,我们就需要让直升机油箱中的燃油消耗尽可能慢。

对于活塞发动机而言,其燃油消耗与其功率输出往往成正比,这时候,只需要按照最低需用功率速度飞行即可,而对于涡轮轴发动机而言,其燃油消耗往往比出轴功率更大,这时候,最佳的盘旋速度就需要改变了,虽然这种情况下也有一定的理论方法可以分析,但是实际情况不尽相同,往往要根据实际情况进行分析判断来确定合适的盘旋速度,总的来说,这个速度是要大于最低需用功率速度的。

最大航程

 


图——直升机在水面飞行

最大航程速度的获取和最大滑翔距离速度的获取方法有些类似,就是要在功率曲线图上绘制一条燃油消耗切线,该切线与功率-速度曲线的交点就是所需的最大航程速度。

当然,上述一切讨论都是相对于静止的空气而言的,但是实际飞行过程中,直升机一般都会在两种情况下飞行——顺风或者逆风。逆风情况下,直升机最大航程前飞速度一般需要更大,顺风则更小,然而,尽管逆风情况下直升机飞行速度会更大,但是其单位油耗对应的公里数仍要比顺风情况下小。

还有一点值得注意的是,对于涡轮轴发动机而言,双发直升机在单发失效的情况下,往往更够在经济速度下获得更大的航程,这主要是因为单个涡轮轴发动机消耗在压缩机功率方面的燃油消耗比双发少,当然,双发显然安全性和可靠性都更高,如果飞行员正在进行远距离飞行(例如跨越大片水域)还是不要尝试双发失效后单发继续飞行了,毕竟安全最重要,坠机入水可是最糟糕的情况了。

最大航程与发动机高度性能的关系


图——涡轮轴发动机

对于目前直升机最常用的发动机——涡轮轴发动机——而言,其最大可用功率一般会随着高度下降而下降,因此直升机在飞行过程中,其飞行速度的极值往往就在可用功率曲线和需用功率曲线的交点。

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