不同角度斜坡起降對直升機槳轂載荷的影響

徐舟

摘 要：某型直升機載荷試飛中，要求獲得不同坡度時斜坡起降的直升機載荷。該文根據所設計的試飛方案進行了現場試飛驗證，并對比了槳轂處載荷的理論值與實驗值。試飛結果表明，該型直升機具備所要求的斜坡起降能力，保證試飛安全；槳轂載荷隨著坡度角的增加而增大，實驗值比理論值稍大；所實施的試飛技術方法合理可行，具有工程實用性。

關鍵詞：直升機 斜坡起降 飛行試驗

中圖分類號：V217.32 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）06（a）-0017-03

Abstract： For obtain the influence of slope landing on hub loads of helicopter at different angles，the flight test programs for helicopter slope landing is designed in this article and its effectiveness are tested and verified.The theoretical and experimental values of the load at the hub are compared.As verified by flight tests，the helicopter has the required ability to ensure flight safety when slope landing .The hub load increases with the increase of the slope angle，the experimental value is slightly larger than the theoretical value；The flight test method is feasible and achieved is useful in engineering.

Key Words： Helicopter； Slope landing； Flight test

直升機作為20世紀航空技術中極具特色的飛行器，具備許多優勢從而受到廣泛應用，但直升機仍然還有一個不足點：只能在較平整的地面上起降。實際飛行中，直升機在著陸時需要特別小心，尤其是地面帶坡度的情況。直升機斜坡起降在規范中有很明確的規定[1-3]，它是操縱桿量、姿態、飛行品質、載荷及飛行性能，在斜坡環境下與駕駛技術的綜合考察。由于其復雜性及風險性，“斜坡起降”一直被列為直升機試飛中的風險科目。

在飛行手冊中，根據機型的不同，所給出的著陸場地坡度限制要求也不同。某型直升機載荷試飛科目中，對斜坡起降提出了明確要求。在正常重量、正常重心的狀態下，獲得不同坡度時斜坡起降的直升機載荷。該文介紹了槳轂處的載荷計算以及試飛技術要領，試飛驗證表明提出的方法合理可行，具有工程實用性。

1 載荷計算及風險評估

1.1 載荷計算

在文獻[4]中簡要介紹了槳轂力矩計算模型。當旋翼穩定旋轉時，整片槳葉離心力的垂直分力Cv作用在揮舞鉸上，其計算式為：

影響直升機槳轂載荷計算精度的因素還有很多，不僅與氣動載荷有關，還與漿葉各自由度之間的耦合有關，誘導速度、揮舞位移及翼型氣流分離是主要因素。該文使用國外流行的直升機綜合分析軟件CAMRADⅡ初步計算了槳轂載荷，得到了理論計算值。

1.2 風險評估

該次試驗將“斜坡起降”作為Ⅲ類風險科目，存在的風險點主要有以下3個方面：（1）操作不當或陣風影響會導致槳盤彎矩和升力不能保持機身平衡，可能造成直升機側翻或滑移；（2）在進行順坡著陸時快速下放總距有可能造成槳尖觸地；（3）周期變距桿的操縱量達到極限，影響對直升機的操控。

2 試飛方法

如圖1所示為該次試驗的6°斜坡。在進行試驗前，首先要保證進行試驗的坡度以及風速必須滿足飛行手冊的限制范圍。

2.1 順坡起降

順坡著陸為直升機縱軸平行于坡降線，著陸時斜坡上方位于直升機后方。

首先在斜坡上方離地高度10 m穩定懸停，確認尾輪鎖定，飛控系統工作正常，使用機輪剎車。柔和地下放總距桿，控制垂直下降速度，尾輪先接地，為了防止尾輪向下滑動要略微向后操縱周期桿，帶桿量的多少以減少總距到直升機無滑動現象為原則，繼續下放總距桿，使主輪接地。著陸完成后，將總距桿下放到底。

順坡起飛時周期桿保持原有操作，柔和地上提總距桿，先升起前輪，在尾輪還接地的情況下使直升機短時間內保持小姿態的下俯角，繼續增加總距直到尾輪離地，然后起飛。起飛完成后，松開機輪剎車。

2.2 逆坡起降

逆坡著陸為直升機縱軸平行于坡降線，著陸時斜坡上方位于直升機前方。

首先在斜坡上方離地高度10 m穩定懸停，確認尾輪鎖定，飛控系統工作正常，使用機輪剎車。柔和地下放總距桿，控制垂直下降速度，使主輪先接地，為了防止主輪向下滑動要略微向前操縱周期桿，推桿量的多少以減少總距到直升機無滑動現象為原則，繼續下放總距桿，使尾輪接地。著陸完成后，將總距桿下放到底。

逆坡起飛時周期桿保持原有操作，柔和地上提總距桿，先升起尾輪，在主輪還接地的情況下使直升機短時間內保持水平姿態，繼續增加總距直到主輪離地，然后起飛。起飛完成后，松開機輪剎車。

2.3 橫坡起降

以左橫坡為例，左橫坡著陸為直升機縱軸垂直于坡降線，著陸時斜坡上方位于直升機左側。

首先在斜坡上方離地高度10 m穩定懸停，確認尾輪鎖定，飛控系統工作正常，使用機輪剎車。柔和地下放總距桿，控制垂直下降速度，使左主輪先接地，然后尾輪接地，為了防止直升機有向斜坡下方滑動的趨勢，略微向左操縱周期桿，壓桿量的多少以減少總距到直升機無滑動現象為原則，繼續下放總距桿，使右主輪接地。著陸完成后，將總距桿下放到底。

左橫坡起飛時周期桿保持原有操作，柔和地上提總距桿，先升起右主輪，然后升起尾輪，在左主輪還接地的情況下使直升機短時間內保持水平姿態，繼續增加總距直到左主輪離地，然后起飛。起飛完成后，松開機輪剎車。

右橫坡起降程序與左橫坡起降相反，可參照進行。需要注意的是，橫坡起飛時應柔和的操縱周期桿，防止直升機向斜坡上方起飛，造成主旋翼觸地。

3 試飛結果

該次試驗根據試飛大綱要求，給某型試驗機加裝了載荷測量傳感器以及其他機載設備，完成了所有的試飛科目。如圖2～圖5所示為不同坡度、不同起降方式下槳轂載荷的變化曲線。

從圖中可以看到，隨著斜坡角度的增大，槳轂彎矩也隨之增大，最大值為6°順坡著陸時，槳轂彎矩達到近40 000 N·m。斜坡起降的計算值比試驗值要小，但變化趨勢相同。著陸時的載荷值要比起飛時大。

逆坡起降所能滿足的斜坡角度要比順坡起降大，順坡時的斜坡角最大只到6°，逆坡為12°。這是由于槳盤的初始狀態具有一定的前傾角，逆坡時為了防止直升機向斜坡下方滑動而使槳盤前傾的能力要比順坡時槳盤后傾更大。左橫坡起降的槳轂載荷值要比右橫坡起降大，這是由于在進行右橫坡起降時，位于機身后方的尾槳提供了一個向斜坡上方的力，減輕了主槳槳轂受到的載荷。

4 結語

該文從工程實際出發，依據循序漸進的原則逐步增大坡度角，完成所有的斜坡起降科目，得到了所要求的直升機各部位載荷值。結果表明，槳轂載荷隨著坡度角的增加而增大，著陸時的載荷值要比起飛時大，飛行員在以后的訓練或科研中執行該科目時，應更重點關注著陸時的直升機狀態，確保安全。該文所實施的試飛技術方法合理可行，具有工程實用性。

參考文獻

[1] 王新科，秦超敏.軍用旋翼飛行器駕駛品質要求[M].西安：中國飛行試驗研究院，2001.

[2] Hoefinger M，Blanken C L，Strecker L.Evaluation of ADS-33E cargo helicopter requirements using a CH-53G[R].USA：The American Helicopter Society 62nd Annual Forum，2006.

[3] Hoefinger M，Blanken C L. Flight testing the ADS-33E cargo helicopter handling qualities requirements using a CH-53G[J].Journal of the American Helicopter Society，2013，58（1）：1-11.

[4] 高正，陳仁良.直升機飛行動力學[M].北京：科學出版社，2003.