直升机模拟自转下滑试飞技术研究

赵敬超

摘 要：国外对于直升机自转下滑性能的研究已经较为成熟，并已经形成了系统的操作规程。我国国内虽然对于直升机自转下滑性能的研究并不是很多，但是也取得了一定的成果。该文对直升机自转下滑性能进行了理论分析，给出了自转下滑性能指标理论计算方法，并利用平飞试飞数据对自转下滑指标进行了理论计算，最后设计了模拟自转下滑试飞方法，对试验机进行了模拟自转下滑试飞，给出了模拟自转下滑试飞结果，符合理论计算结果。

关键词：直升机 飞行试验 自转下滑 技术研究

中图分类号：V275 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）01（a）-0028-02

自转下滑性能对直升机的安全非常重要，如果直升机在空中发生发动机停车，尾桨失效等故障，可以进入自转下滑飞行，并以自传下滑着陆的方式进行着陆。研究自转性能的目的是直升机的安全着陆。首先要确定飞机自转下滑的极限情况：直升机可能的最小下降率及最小下滑角，和最远下滑角及最远下滑距离。

国外对于直升机自转下滑性能的研究已经较为成熟，并已经形成了系统的操作规程。我国国内虽然对于直升机自转下滑性能的研究并不是很多，但是也取得了一定的成果。

该文首先对直升机自转下滑性能进行理论分析，并进行了性能指标预测计算，随后通过飞行试验对直升机自转下滑性能进行了试飞研究，并对试飞结果进行了数据处理，给出了与预测相符合的结果。

1 直升机自转下滑理论分析与预测计算

直升机自转下滑性能是直升机在关闭所有发动机之后，只利用直升机高度势能和旋翼动能进行稳定、安全下滑的特性。良好的直升机自转下滑性能是直升机能够进行安全自转着陆的基础。

直升机在自转下滑过程中，发动机不供给功率，直升机下降中损失高度—损失位能，而旋翼从直升机下降时的相对来流中获得能量，以抵偿自身的型阻功率、诱导功率及直升机废阻功率，保持稳定旋转（转向并不改变）并产生拉力，实现定常自转下滑。

直升机在自转下滑过程中需用功率系数可用如下公式表示：

=+

++=0

根据上式我们可以得到爬升系数的表达公式如下：

=-（+

+）/

在上式中拉力系数可表示为：

=

直升机在自转下滑过程中，其本身的需用功率和可用功率也是保持平衡的，其在自转下滑过程中，飞行所需的功率可以认为是平飞需用功率，平飞需用功率可以根据试飞过程中平飞科目试飞结果测试得出。最后通过上述公式以及直升机平飞试飞结果可以得到直升机自转下滑试飞性能预测结果，如下（已进行归一化处理）：

通过预测计算可以得到，该型直升机自转下滑最小下降率预测结果为0.41。

2 直升机模拟自转下滑试飞

真正的直升机自转下滑试飞要求关闭全部发动机，具有一定的风险性，所以目前一般用模拟自转下滑来进行自转下滑性能的研究。模拟自转下滑是指直升机在空中处于慢车状态，此时直升机旋翼与直升机主减速器脱开。直升机模拟自转下滑与真实的自转下滑飞行的区别是带有很小的发动机输出功率，但是此时的发动机输出功率非常小，对试飞结果不会产生很大的影响。

2.1 直升机模拟自转下滑试飞内容

（1）试飞内容。

在气压高度1500 m，在表速为100 km/h～200 km/h之间选择87个速度点为自转下滑进入速度，进行稳定直线配平飞行6 s，将左右发动机置于慢车状态，同时调整总距保持旋翼转速在90%～110%范围内，对直升机进行操纵，保持直升机姿态、自转下滑进入速度、下降率及旋翼转速不变，进入稳定自转下滑状态，直升机稳定下滑至离地高度HP=1000 m，将左右发动机置于正常飞行状态，同时操纵直升机退出自转下滑状态。

（2）试飞要求。

在模拟自转下滑过程中，要求旋翼转速要严格保持在规定范围之内，且直升机的飞行高度不得低于1000 m。

2.2 直升机模拟自转下滑试飞结果

通过模拟自转下滑试飞，得到试飞结果如下（已进行归一化处理）。

由图2可以知道，该型直升机模拟自转下滑最小下降率为0.42，与上文的预测结果符合的很好。在模拟自转下滑过程中，旋翼转速已经与直升机主减速器完全脱开，发动机虽然带有一定的剩余功率，但是由于直升机旋翼已经脱开，所以该剩余功率无法传递到旋翼之上，由此可见，在模拟自转下滑过程中，剩余功率对直升机自转下滑性能的影响是很小的。

3 结论

直升机模拟自转下滑试验结果与预测结果的符合性较好，由于真实的直升机自转下滑试验具有一定的风险性，而模拟自转下滑试验受直升机剩余功率的影响较小，所以利用模拟自传下滑试验对直升机自转下滑性能进行研究是可行的。

参考文献

[1] 王适存.直升机空气动力学[M].西安：西北工业大学，1964.

[2] 高正，陈仁良.直升机飞行动力学[M].北京：科学出版社，2003.

[3] 中国飞行试验研究院.黑鹰直升机性能试飞报告.2014.