仲维洋：看直升机“贴地飞行”

一、背景：

• 在国外战争电影经常会有这样的镜头，武装（恐怖）份子在实施恐怖袭击或者挟持人质等恐怖行径，突然身后山头冉冉升起多架武装直升机实施突袭，最终化解危机，解救人质。
• 透过大片的精彩片段我们看武装直升机如何偷偷潜入而不动声色，这时候我们就引入一个概念，叫做直升机（航空器）的“贴地飞行”。
• 直升机是一种能在较长时间内作超低空飞行，并能到达任何地域的空中作战飞行平台，因此为直升机的使用发展开辟了一个宽广的新领域。特别是作为武装直升机，采用地形跟随飞行方式，利用地形、地物作掩护，在贴近地面的高度上(一般称作一树之高)隐蔽接近攻击目标，常常能取得最佳的作战效果。

二、“贴地飞行”的概念：

“贴地飞行”，并没有明确的概念 。通常认为，以下三种情况可以称作“贴地飞行”:

• 直升机在贴近地面（水面）的高度上飞行，一般离开地面（水面）不超过10米，以不变的速度作超低空飞行;
• 随地形起伏作地形跟踪飞行;
• 利用地形、地物作掩护，以不同高度、不同速度作掠地飞行。

在以上三种贴地飞行中，最后一种难度最大。常常被用作直升机的战术动作，战斗中实用价值也较大。这也是影视资料里面比较常见的飞行情况。

这种飞行要求驾驶员必须时刻准确判断直升机与地面之间的距离，并及时改变飞行高度与速度，有时甚至要采用迅猛操纵动作，加之飞行高度很低，难以依靠机载设备和地面设备导航，所以驾驶员工作负荷很重。

三、技术特征及干扰因素：

无论如何定义“贴地飞行”，直升机都会遇到地面的干扰作用，干扰因素会有很多种，通常从“人、机、环”三个方面可以分为如下：

• ——由于低空气流和飞行品质的不规律影响，对驾驶员动作有着特殊的操作要求；加上地形、地物的限制，飞行速度和离地高度频繁变化，使驾驶动作频繁改变，精神高度集中。这种情况下要兼顾驾驶和作战，飞行员的注意力分配难以保证，工作负荷陡增，这也是现阶段武装直升机上实行双重驾驶的重要原因。
• ——直升机在复杂的地形、地物的环境下，进行隐蔽贴地飞行、导航、观察、瞄准和通信联络，要求在总体设计时，按人机工程概念设计高效能座舱，在结构上要充分考虑防撞、防砂、抗弹击、抗坠毁及噪声抑制等技术。
• ——直升机贴地飞行时，旋翼下洗流必然受到地面施加的气动干扰。这种干扰与直升机速度的变化、高度的变化纠集在一起，不仅使直升机的空气动力特性发生显著变化，同时也强烈地影响直升机的飞行品质，严重的会形成各种“特情”，如何避免“特情”的发生和及时改出也对驾驶员技术提出了要求。

四、影响涉及的概念：

1. 地面效应：
2. 如前所述，当直升机贴近地面悬停或作低空飞行（飞行速度不大的情况下）时将出现“地面效应”，这种现象是在一定功率下，旋翼产生的拉力较远离地面时候有所增加，有些时候也可称为气垫效应，但这种效应随离地高度增大而减小。理论和飞行实践表明，当地面高度大于旋翼直径时候，地面效应基本消失。
3. 地面效应的原理是，因为地面的存在，显著地阻滞着旋翼的尾流，使旋翼桨盘处的轴向速度减小。如果假定空气为理想流体(空气没有黏性，也不可压缩)由于桨盘处的轴向速度，有地效时小于无地效时，因而产生同样拉力，旋翼所消耗的功率在有地效时要比无地效时小。
4. 利用地效飞行可提高直升机的载重量,但不均衡的地面效应也会给直升机的安全稳定造成一定影响。
5. 地面涡：
6. 地面涡是直升机贴近地面飞行的另一特殊的空气动力现象，其原理是由于直升机作低速贴地前飞时，在旋翼洗流和地面来流的共同作用下，向上卷起一个复杂的地面涡。
7. 我们分两种情况进行描述：
8. A.前向风地面涡，发生在机头前方
9. 当旋翼洗流与前飞相对气流相遇时，在两者共同作用下，向上卷起形成地面涡。该涡对直升机的空气流场有显著影响，使旋翼来流速度和方向的分布发生变化，因而旋翼的气动力特性也随之恶化，使地面效应得到的增益大为削弱，并影响到直升机俯仰和横向平衡，使得直升机的操纵更为复杂。
10. 这一特点，不仅要求研制、设计时必须留有充分的操纵裕度，同时也要求驾驶员对此有充分的了解和准备，以便及时反应，避免与地面或障碍物相撞。
11. 由于地面涡的强度随贴地前飞速度先增大而后减小直至消失。所以飞行中把握合适的前飞速度很关键。
12. B. 后向风地面涡，发生在机头后方
13. 旋翼洗流与后向来风共同作用形成地面涡。如果后向风的涡形成在尾桨附近，将会形成尾桨失效的情况。

结语：

1. 理论和实践证明，在贴地飞行的过程中，地面效应使直升机的需用功率减小，但地面涡的出现使这一收益大为削弱，并且引起旋翼总距操纵量、侧向挥舞角和滚转力矩出现异常变化。
2. 对于这些情况，除了要求直升机在设计制造中有足够充裕的裕度设计外，更重要的是要求驾驶员对贴地飞行有足够的认识和准备，以便及时反应、正确操作，既能完成任务又保证安全。

文章转载自：航空之家