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:
- 地面效应:
- 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。
- 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。
- 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。
- 地面涡:
- 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。
- 我们分两种情况进行描述:
- A.前向风地面涡,发生在机头前方
- 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。
- 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。
- 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。
- B. 后向风地面涡,发生在机头后方
- 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:
- 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。
- 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
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