直升機模擬自轉下滑試飛技術研究

趙敬超

摘 要：國外對于直升機自轉下滑性能的研究已經較為成熟，并已經形成了系統的操作規程。我國國內雖然對于直升機自轉下滑性能的研究并不是很多，但是也取得了一定的成果。該文對直升機自轉下滑性能進行了理論分析，給出了自轉下滑性能指標理論計算方法，并利用平飛試飛數據對自轉下滑指標進行了理論計算，最后設計了模擬自轉下滑試飛方法，對試驗機進行了模擬自轉下滑試飛，給出了模擬自轉下滑試飛結果，符合理論計算結果。

關鍵詞：直升機 飛行試驗 自轉下滑 技術研究

中圖分類號：V275 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）01（a）-0028-02

自轉下滑性能對直升機的安全非常重要，如果直升機在空中發生發動機停車，尾槳失效等故障，可以進入自轉下滑飛行，并以自傳下滑著陸的方式進行著陸。研究自轉性能的目的是直升機的安全著陸。首先要確定飛機自轉下滑的極限情況：直升機可能的最小下降率及最小下滑角，和最遠下滑角及最遠下滑距離。

國外對于直升機自轉下滑性能的研究已經較為成熟，并已經形成了系統的操作規程。我國國內雖然對于直升機自轉下滑性能的研究并不是很多，但是也取得了一定的成果。

該文首先對直升機自轉下滑性能進行理論分析，并進行了性能指標預測計算，隨后通過飛行試驗對直升機自轉下滑性能進行了試飛研究，并對試飛結果進行了數據處理，給出了與預測相符合的結果。

1 直升機自轉下滑理論分析與預測計算

直升機自轉下滑性能是直升機在關閉所有發動機之后，只利用直升機高度勢能和旋翼動能進行穩定、安全下滑的特性。良好的直升機自轉下滑性能是直升機能夠進行安全自轉著陸的基礎。

直升機在自轉下滑過程中，發動機不供給功率，直升機下降中損失高度—損失位能，而旋翼從直升機下降時的相對來流中獲得能量，以抵償自身的型阻功率、誘導功率及直升機廢阻功率，保持穩定旋轉（轉向并不改變）并產生拉力，實現定常自轉下滑。

直升機在自轉下滑過程中需用功率系數可用如下公式表示：

=+

++=0

根據上式我們可以得到爬升系數的表達公式如下：

=-（+

+）/

在上式中拉力系數可表示為：

=

直升機在自轉下滑過程中，其本身的需用功率和可用功率也是保持平衡的，其在自轉下滑過程中，飛行所需的功率可以認為是平飛需用功率，平飛需用功率可以根據試飛過程中平飛科目試飛結果測試得出。最后通過上述公式以及直升機平飛試飛結果可以得到直升機自轉下滑試飛性能預測結果，如下（已進行歸一化處理）：

通過預測計算可以得到，該型直升機自轉下滑最小下降率預測結果為0.41。

2 直升機模擬自轉下滑試飛

真正的直升機自轉下滑試飛要求關閉全部發動機，具有一定的風險性，所以目前一般用模擬自轉下滑來進行自轉下滑性能的研究。模擬自轉下滑是指直升機在空中處于慢車狀態，此時直升機旋翼與直升機主減速器脫開。直升機模擬自轉下滑與真實的自轉下滑飛行的區別是帶有很小的發動機輸出功率，但是此時的發動機輸出功率非常小，對試飛結果不會產生很大的影響。

2.1 直升機模擬自轉下滑試飛內容

（1）試飛內容。

在氣壓高度1500 m，在表速為100 km/h～200 km/h之間選擇87個速度點為自轉下滑進入速度，進行穩定直線配平飛行6 s，將左右發動機置于慢車狀態，同時調整總距保持旋翼轉速在90%～110%范圍內，對直升機進行操縱，保持直升機姿態、自轉下滑進入速度、下降率及旋翼轉速不變，進入穩定自轉下滑狀態，直升機穩定下滑至離地高度HP=1000 m，將左右發動機置于正常飛行狀態，同時操縱直升機退出自轉下滑狀態。

（2）試飛要求。

在模擬自轉下滑過程中，要求旋翼轉速要嚴格保持在規定范圍之內，且直升機的飛行高度不得低于1000 m。

2.2 直升機模擬自轉下滑試飛結果

通過模擬自轉下滑試飛，得到試飛結果如下（已進行歸一化處理）。

由圖2可以知道，該型直升機模擬自轉下滑最小下降率為0.42，與上文的預測結果符合的很好。在模擬自轉下滑過程中，旋翼轉速已經與直升機主減速器完全脫開，發動機雖然帶有一定的剩余功率，但是由于直升機旋翼已經脫開，所以該剩余功率無法傳遞到旋翼之上，由此可見，在模擬自轉下滑過程中，剩余功率對直升機自轉下滑性能的影響是很小的。

3 結論

直升機模擬自轉下滑試驗結果與預測結果的符合性較好，由于真實的直升機自轉下滑試驗具有一定的風險性，而模擬自轉下滑試驗受直升機剩余功率的影響較小，所以利用模擬自傳下滑試驗對直升機自轉下滑性能進行研究是可行的。

參考文獻

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[2] 高正，陳仁良.直升機飛行動力學[M].北京：科學出版社，2003.

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