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为何直升机不配降落伞? 因为它自身就是一个降落伞!

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有人说,直升机就是一个“大降落伞”,所以发动机完全失去动力时,直升机所在位置越高就越安全。确实如此吗?

是的!

众所周知,直升机正常飞行时,发动机提供强大动力,带动桨叶高速旋转从而产生升力。那么,当发动机停止转动时,桨叶还能高速旋转吗?

答案是:能!

原因是什么?其实不难理解,大家可以想象一下,风车和风力发电机。

(风力发电机在狂风下崩溃,但不影响说明问题。)

风力发电机在风的吹动下,高速旋转,可是失去动力的直升机,它去哪儿找风去?太好找了,因为直升机失去动力后,它就会往下掉落,而掉落的过程中,肯定会遇到上升的强大气流。

正是从下往上的强大气流,吹动着直升机的桨叶,带动桨叶高速旋转,就像下图中的纸蜻蜓从高处落下时会不停旋转一样。只要桨叶还在高速旋转,直升机就等于抓到了一根救命稻草,而且是最后一根。

那照这样说来,直升机岂不是太安全了?即使在高空发动机出故障后,让它自由下落就万事大吉了!

天下哪有这等好事。要想实现安全降落,还得需要一些条件和采取一些步骤。

在说这些步骤之前,咱们先来了解一下直升机的桨叶。

(直升机桨叶简单示意图)

从图上可以看出,桨叶和桨叶的旋转平面构成一个夹角,夹角越大,升力越大。其基本原理跟飞机机翼是类似的。

而直升机的桨叶与旋转平面的夹角是可以自由调整的。如下面的简单示意图:

直升机就是通过调整桨叶的角度来调整升降的。当增大桨叶和旋转平面间的夹角时,直升机升力增大,此时直升机爬升;减少夹角到一定程度,直升机重力等于升力,此时,直升机悬停在空中;进一步减少夹角,直升机重力大于升力,直升机下降。

在了解了直升机的升降原理后,咱们回到刚才的问题。高空,直升机完全失去动力,坠落,并因此获得从下往上的强大气流,吹动桨叶继续高速旋转,当直升机降落到距离地面15米左右(不同的直升机,高度会有不同)时,驾驶员突然增加桨叶与旋转平面的夹角,此时,高速旋转的桨叶会产生强大的升力,这个升力足以让直升机安全降落。

这真是让人难以相信,直升机失去动力后,居然还能安全降落。其实,我们可以这么来想。

(直升机正常飞行、和失去动力时的两种气流走向示意图)

对于直升机的桨叶来说,只要有动力,就能旋转,但是这个动力,可以是多方面的,不一定非得是发动机,直升机在高空具有的势能也是桨叶的动力之一。

实际上,这只是一个转换过程,发动机消耗油料,让直升机升到高空,油料通过发动机转换为直升机的势能。

当直升机失去动力坠落时,直升机减少的势能转化为螺旋桨高速旋转的动能。

当直升机坠落到距离地面十几米左右,飞行员突然加大桨叶角度,产生升力,同时螺旋桨转速变慢,于是旋转动能又转换为势能,直升机得以安全降落。

(直升机自旋降落示意图)

经典案例

1972年,一位叫做吉恩.鲍莱特(Jean Boulet)的法国飞行员,他驾驶着一架法国产的直升机“SA315B”。

当吉恩.鲍莱特爬升到了直升机升限的最高记录——12440米时(这个记录一直保持到现在),吉恩.鲍莱特减小发动机的动力,但由于高海拔带来的的低温达零下63°C,这导致发动机熄火,而且居然无法重新开机了。直升机失去动力后,吉恩.鲍莱特果断采取自旋降落,大约半小时后,吉恩.鲍莱特最终安全地把直升机降落在了地面。

(吉恩.鲍莱特,2011年2月14日去世,享年90岁,他至今保持了两个世界记录,一是驾驶直升机最高升限记录,一是让直升机自由下降半小时的最高世界记录。)

自旋迫降的例子不是只有这一次,很多,如果大家感兴趣,可轻易搜索到相关视频进行观看。下面的三张gif动画是从视频中制作的。

可以看到,直升机最后会有一个机头上翘的过程,那是驾驶员突然改变桨叶角度,升力大增的结果。

这次自旋降落后,直升机还保有很大惯性,又向前滑行了好多米。

无一例外,自旋降落的最后一步就是突然增加升力,机头上翘。

老道的直升机驾驶员,在训练“自旋降落”这个科目时,能把直升机降落在指定的几平方米的位置上,要知道,这可是无动力降落,相当了不起。

直升机要想顺利实施自旋降落,一个很重要的因素之一是高度,如果高度太低,比如30多米的低空,那就来不及采取安全措施了,容易坠毁。如果在300米以上时,直升机有足够时间和空气动力,配合驾驶员精湛的技术,就能让直升机自旋降落。

(对于直升机来说,进行低空救援或执行其他任务时,反而是最危险的时候)

有的直升机,有两个发动机,如果一个发动机在高空坏了,还有另一个发动机来救命,而两个发动机同时出故障的几率比较小。所以对于直升机来说,双发动机显然要安全得多。

而对于单发直升机,若在高空动力消失,那么,唯一的救命稻草就是自旋降落了。

因此,所有的单发直升机,必须具备“自旋降落”的性能才能取得航空器适航证,否则不能面世。

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