直升机涡环状态课件

第一专题

直升机的特殊飞行状态

——涡环状态直升机的特殊飞行状态，是指飞行中飞行员不期望出现的，由于气动特点、结构因素、飞行环境、飞行员操纵以及故障等原因引起的非正常飞行状态。包括：涡环状态、旋翼自转下降及着陆、旋翼失速、单发停车、驾驶员诱发振荡、尾桨失效等。直升机飞行力学主要研究的是与气动特点和飞行员操纵有关的情况。一般分析涡环状态、旋翼失速、旋翼自转下降及着陆、单发停车四种情况。第一专题直升机的特殊飞行状态

——涡环状态1一、涡环状态及其形成涡环状态——在发动机工作状态下，直升机作垂直或以小速度下滑时，旋翼的诱导速度与相对气流方向相反，此时如果下降率较大超过了规定数值，沿旋翼周围形成环状的旋涡流动状态。一、涡环状态及其形成涡环状态——在2（一）垂直下降中涡环形成的原因1、基本条件①发动机正常工作；②作较快垂直下降。2、基本原因垂直下降时，相对气流自下而上流动；旋翼排压空气向下流动，两股气流相遇后会使一部分空气绕过旋翼的边缘向上流动。旋翼上面空气压力低，这部分空气被重新吸入旋翼锥体之中，再次被旋翼排向下方。这样往复吸入和排出，通过旋翼多次循环，形成涡环。

（一）垂直下降中涡环形成的原因1、基本条件33、形成过程不会形成涡环，形成少量桨尖涡流（如图A所示）发动机正常工作悬停状态（Vy=0）①

3、形成过程不会形成涡环，形成少量桨尖涡流（如图A所43、形成过程发动机正常工作垂直下降状态，Vy较小，一般Vy<3m/s形成小量涡环（如图B所示）。

②

3、形成过程发动机正常工作形成小量涡环②53、形成过程发动机正常工作垂直下降较快，Vy>3m/s

形成强烈的涡环（如图C所示）。③

3、形成过程发动机正常工作形成强烈的涡环③63、形成过程发动机正常工作垂直下降更大，向上的气流吹掉涡环（如图D所示），进入旋翼自转。④

3、形成过程发动机正常工作向上的气流吹掉涡④7（二）直升机进入涡环的直接原因1、垂直下降过程中下降率过大；2、下滑速度较小，而下降率过大；3、操纵不当，频繁推拉驾驶杆造成旋翼脱锥；4、直升机进入涡流区。（二）直升机进入涡环的直接原因1、垂直下降过程中8二、涡环状态对直升机飞行的影响（一）涡环对所需功率的影响

垂直下降中所需功率（N需）N需=N型+N诱-NE(位能转化来的功率)=N型+N诱-GVy由下降转化的功率，会减小所需功率。但在涡环状态，涡环的生成和维持需要消耗功率，这要由位能或发动机提供。此时若保持发动机功率，则旋翼拉力显著减小，直升机下降率急剧增大。二、涡环状态对直升机飞行的影响（一）涡环对所需功率的9AB段：Vy小，N需随Vy增大而减小；BC段：Vy较大，N需随Vy↑而↓不明显——涡环状态；C点以后：Vy很大，N需随Vy↑而↓↓（明显）——自转状态；AB段：Vy小，N需随Vy增大而减小；10（二）涡环对飞行性能的影响1．旋翼拉力显著减小，下降率急剧增大。原因是涡环消耗能量和功率。2．直升机抖动和摇晃。原因是涡环状态下旋翼周围气流十分紊乱，使旋翼拉力忽大忽小，平均拉力减小，直升机抖动和摇晃。3．稳定性和操纵性变差。原因同上。涡环气流紊乱，会使下降率也不稳定，如操纵不慎，会引起下降率急剧增加，危及飞行安全。（二）涡环对飞行性能的影响1．旋翼拉力显著减小，下降率急11（三）涡环状态的现象1、直升机抖动、摇晃，严重时操纵失灵；2、机头下沉、拉杆不起作用；3、发动机功率不变，Vy逐渐增大。（三）涡环状态的现象1、直升机抖动、摇晃，严12

三、改出涡环状态的方法（一）如果发现直升机垂直下降率增大，是由于发动机功率不足引起的，应及时上提总距杆，迅速增大发动机功率，以制止下降率继续增大。（二）如果高度允许，发动机又有剩余功率，应迅速向前推杆并上提总距杆，使直升机产生前飞速度，把涡环吹掉，退出涡环状态。这种措施对改出涡环状态最为有效，损失高度也较少。（三）如果发动机没有剩余功率，应及时向前推杆，产生前飞速度退出涡环。（四）采取上述措施无效，或者驾驶杆操纵明显失效时，如果高度允许，可以采用旋翼自转状态下滑，以改变流经旋翼的气流形式，退出涡环状态。如果飞行高度不允许采用前面措施，则应操纵直升机摆平着陆姿势，以减小接地撞击力和不致翻倒。三、改出涡环状态的方法（一）如果发现直升机垂直下降率增13四、怎样防止涡环状态的产生（一）在发动机工作状态，操纵直升机作垂直下降或小速度下滑时，为防止进入涡环状态，下放总距杆不要过多，以保持较小的下降率，若发现下降率有增大趋势，要及时上提总距杆。（二）在载重量大、海拔高度高或气温高的情况下，剩余功率小，不宜作垂直上升或勉强在较高的高度上悬停，以免在上提总距杆过多的情况下，因拉力不足而进入涡环状态。（三）在地形复杂、高度较低的情况下，没有特殊需要，不要作垂直下降，宜带空速下滑。四、怎样防止涡环状态的产生（一）在发动机工作状态，操纵直升机14五、关于尾桨的涡环状态（一）尾桨涡环产生的原因

存在与尾桨拉力方向一致的相对气流时，只要相对气流速度接近于尾桨诱导速度，就会形成尾桨涡环。（二）尾桨涡环对直升机飞行性能的影响1．尾桨效能明显降低；2．尾桨拉力显著减小；3．自动偏转、滚转；4．下降高度并有强烈振动。五、关于尾桨的涡环状态（一）尾桨涡15

（三）尾桨涡环的预防1、不在较大的不利的正侧风中悬停；2、不作过大角速度的悬停回转;3、转弯时，不带侧滑。

（四）尾桨涡环的改出1、推杆并向前行桨叶方向压杆；2、直升机自动旋转后，立即下放总距杆；3、向后行桨叶压杆。（三）尾桨涡环的预防1、不在较大的不利的正16第一专题

直升机的特殊飞行状态

——涡环状态直升机的特殊飞行状态，是指飞行中飞行员不期望出现的，由于气动特点、结构因素、飞行环境、飞行员操纵以及故障等原因引起的非正常飞行状态。包括：涡环状态、旋翼自转下降及着陆、旋翼失速、单发停车、驾驶员诱发振荡、尾桨失效等。直升机飞行力学主要研究的是与气动特点和飞行员操纵有关的情况。一般分析涡环状态、旋翼失速、旋翼自转下降及着陆、单发停车四种情况。第一专题直升机的特殊飞行状态

——涡环状态17一、涡环状态及其形成涡环状态——在发动机工作状态下，直升机作垂直或以小速度下滑时，旋翼的诱导速度与相对气流方向相反，此时如果下降率较大超过了规定数值，沿旋翼周围形成环状的旋涡流动状态。一、涡环状态及其形成涡环状态——在18（一）垂直下降中涡环形成的原因1、基本条件①发动机正常工作；②作较快垂直下降。2、基本原因垂直下降时，相对气流自下而上流动；旋翼排压空气向下流动，两股气流相遇后会使一部分空气绕过旋翼的边缘向上流动。旋翼上面空气压力低，这部分空气被重新吸入旋翼锥体之中，再次被旋翼排向下方。这样往复吸入和排出，通过旋翼多次循环，形成涡环。

（一）垂直下降中涡环形成的原因1、基本条件193、形成过程不会形成涡环，形成少量桨尖涡流（如图A所示）发动机正常工作悬停状态（Vy=0）①

3、形成过程不会形成涡环，形成少量桨尖涡流（如图A所203、形成过程发动机正常工作垂直下降状态，Vy较小，一般Vy<3m/s形成小量涡环（如图B所示）。

②

3、形成过程发动机正常工作形成小量涡环②213、形成过程发动机正常工作垂直下降较快，Vy>3m/s

形成强烈的涡环（如图C所示）。③

3、形成过程发动机正常工作形成强烈的涡环③223、形成过程发动机正常工作垂直下降更大，向上的气流吹掉涡环（如图D所示），进入旋翼自转。④

3、形成过程发动机正常工作向上的气流吹掉涡④23（二）直升机进入涡环的直接原因1、垂直下降过程中下降率过大；2、下滑速度较小，而下降率过大；3、操纵不当，频繁推拉驾驶杆造成旋翼脱锥；4、直升机进入涡流区。（二）直升机进入涡环的直接原因1、垂直下降过程中24二、涡环状态对直升机飞行的影响（一）涡环对所需功率的影响

垂直下降中所需功率（N需）N需=N型+N诱-NE(位能转化来的功率)=N型+N诱-GVy由下降转化的功率，会减小所需功率。但在涡环状态，涡环的生成和维持需要消耗功率，这要由位能或发动机提供。此时若保持发动机功率，则旋翼拉力显著减小，直升机下降率急剧增大。二、涡环状态对直升机飞行的影响（一）涡环对所需功率的25AB段：Vy小，N需随Vy增大而减小；BC段：Vy较大，N需随Vy↑而↓不明显——涡环状态；C点以后：Vy很大，N需随Vy↑而↓↓（明显）——自转状态；AB段：Vy小，N需随Vy增大而减小；26（二）涡环对飞行性能的影响1．旋翼拉力显著减小，下降率急剧增大。原因是涡环消耗能量和功率。2．直升机抖动和摇晃。原因是涡环状态下旋翼周围气流十分紊乱，使旋翼拉力忽大忽小，平均拉力减小，直升机抖动和摇晃。3．稳定性和操纵性变差。原因同上。涡环气流紊乱，会使下降率也不稳定，如操纵不慎，会引起下降率急剧增加，危及飞行安全。（二）涡环对飞行性能的影响1．旋翼拉力显著减小，下降率急27（三）涡环状态的现象1、直升机抖动、摇晃，严重时操纵失灵；2、机头下沉、拉杆不起作用；3、发动机功率不变，Vy逐渐增大。（三）涡环状态的现象1、直升机抖动、摇晃，严28

三、改出涡环状态的方法（一）如果发现直升机垂直下降率增大，是由于发动机功率不足引起的，应及时上提总距杆，迅速增大发动机功率，以制止下降率继续增大。（二）如果高度允许，发动机又有剩余功率，应迅速向前推杆并上提总距杆，使直升机产生前飞速度，把涡环吹掉，退出涡环状态。这种措施对改出涡环状态最为有效，损失高度也较少。（三）如果发动机没有剩余功率，应及时向前推杆，产生前飞速度退出涡环。（四）采取上述措施无效，或者驾驶杆操纵明显失效时，如果高度允许，可以采用旋翼自转状态下滑，以改变流经旋翼的气流形式，退出涡环状态。如果飞行高度不允许采用前面措施，则应操纵直升机摆平着陆姿势，以减小接地撞击力和不致翻倒。三、改出涡环状态的方法（一）如果发现直升机垂直下降率增29四、怎样防止涡环状态的产生（一）在发动机工作状态，操纵直升机作垂直下降或小速度下滑时，为防止进入涡环状态，下放总距杆不要过多，以保持较小的下降率，若发现下降率有增大趋势，要及时上提总距杆。（二）在载重量大、海拔高度高或气温高的情况下，剩余功率小，不宜作垂直上升或勉强在较高的高度上悬停，以免在上提总距杆过多的情况下，因拉力不足而进入涡环状态。（三）在地形复杂、高度较低的情况下，没有特殊需要，不要作垂直下降，宜带空速下滑。四、怎样防止涡环状态的产生（一）在发动机工作状态，操纵直升机30五、关于尾桨的涡环状态（一）尾桨涡环产生的原因

存在与尾桨拉力方向一致的相对气流时，只要相对气流速度接近于尾桨诱导速度，就会形成尾桨涡环。（二）尾桨涡环对直升机飞行性能的影响1．尾桨效能明显降低；