不同角度斜坡起降對(duì)直升機(jī)槳轂載荷的影響

徐舟

摘 要：某型直升機(jī)載荷試飛中，要求獲得不同坡度時(shí)斜坡起降的直升機(jī)載荷。該文根據(jù)所設(shè)計(jì)的試飛方案進(jìn)行了現(xiàn)場試飛驗(yàn)證，并對(duì)比了槳轂處載荷的理論值與實(shí)驗(yàn)值。試飛結(jié)果表明，該型直升機(jī)具備所要求的斜坡起降能力，保證試飛安全；槳轂載荷隨著坡度角的增加而增大，實(shí)驗(yàn)值比理論值稍大；所實(shí)施的試飛技術(shù)方法合理可行，具有工程實(shí)用性。

關(guān)鍵詞：直升機(jī) 斜坡起降 飛行試驗(yàn)

中圖分類號(hào)：V217.32 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2017）06（a）-0017-03

Abstract： For obtain the influence of slope landing on hub loads of helicopter at different angles，the flight test programs for helicopter slope landing is designed in this article and its effectiveness are tested and verified.The theoretical and experimental values of the load at the hub are compared.As verified by flight tests，the helicopter has the required ability to ensure flight safety when slope landing .The hub load increases with the increase of the slope angle，the experimental value is slightly larger than the theoretical value；The flight test method is feasible and achieved is useful in engineering.

Key Words： Helicopter； Slope landing； Flight test

直升機(jī)作為20世紀(jì)航空技術(shù)中極具特色的飛行器，具備許多優(yōu)勢(shì)從而受到廣泛應(yīng)用，但直升機(jī)仍然還有一個(gè)不足點(diǎn)：只能在較平整的地面上起降。實(shí)際飛行中，直升機(jī)在著陸時(shí)需要特別小心，尤其是地面帶坡度的情況。直升機(jī)斜坡起降在規(guī)范中有很明確的規(guī)定[1-3]，它是操縱桿量、姿態(tài)、飛行品質(zhì)、載荷及飛行性能，在斜坡環(huán)境下與駕駛技術(shù)的綜合考察。由于其復(fù)雜性及風(fēng)險(xiǎn)性，“斜坡起降”一直被列為直升機(jī)試飛中的風(fēng)險(xiǎn)科目。

在飛行手冊(cè)中，根據(jù)機(jī)型的不同，所給出的著陸場地坡度限制要求也不同。某型直升機(jī)載荷試飛科目中，對(duì)斜坡起降提出了明確要求。在正常重量、正常重心的狀態(tài)下，獲得不同坡度時(shí)斜坡起降的直升機(jī)載荷。該文介紹了槳轂處的載荷計(jì)算以及試飛技術(shù)要領(lǐng)，試飛驗(yàn)證表明提出的方法合理可行，具有工程實(shí)用性。

1 載荷計(jì)算及風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

1.1 載荷計(jì)算

在文獻(xiàn)[4]中簡要介紹了槳轂力矩計(jì)算模型。當(dāng)旋翼穩(wěn)定旋轉(zhuǎn)時(shí)，整片槳葉離心力的垂直分力Cv作用在揮舞鉸上，其計(jì)算式為：

影響直升機(jī)槳轂載荷計(jì)算精度的因素還有很多，不僅與氣動(dòng)載荷有關(guān)，還與漿葉各自由度之間的耦合有關(guān)，誘導(dǎo)速度、揮舞位移及翼型氣流分離是主要因素。該文使用國外流行的直升機(jī)綜合分析軟件CAMRADⅡ初步計(jì)算了槳轂載荷，得到了理論計(jì)算值。

1.2 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

該次試驗(yàn)將“斜坡起降”作為Ⅲ類風(fēng)險(xiǎn)科目，存在的風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)主要有以下3個(gè)方面：（1）操作不當(dāng)或陣風(fēng)影響會(huì)導(dǎo)致槳盤彎矩和升力不能保持機(jī)身平衡，可能造成直升機(jī)側(cè)翻或滑移；（2）在進(jìn)行順坡著陸時(shí)快速下放總距有可能造成槳尖觸地；（3）周期變距桿的操縱量達(dá)到極限，影響對(duì)直升機(jī)的操控。

2 試飛方法

如圖1所示為該次試驗(yàn)的6°斜坡。在進(jìn)行試驗(yàn)前，首先要保證進(jìn)行試驗(yàn)的坡度以及風(fēng)速必須滿足飛行手冊(cè)的限制范圍。

2.1 順坡起降

順坡著陸為直升機(jī)縱軸平行于坡降線，著陸時(shí)斜坡上方位于直升機(jī)后方。

首先在斜坡上方離地高度10 m穩(wěn)定懸停，確認(rèn)尾輪鎖定，飛控系統(tǒng)工作正常，使用機(jī)輪剎車。柔和地下放總距桿，控制垂直下降速度，尾輪先接地，為了防止尾輪向下滑動(dòng)要略微向后操縱周期桿，帶桿量的多少以減少總距到直升機(jī)無滑動(dòng)現(xiàn)象為原則，繼續(xù)下放總距桿，使主輪接地。著陸完成后，將總距桿下放到底。

順坡起飛時(shí)周期桿保持原有操作，柔和地上提總距桿，先升起前輪，在尾輪還接地的情況下使直升機(jī)短時(shí)間內(nèi)保持小姿態(tài)的下俯角，繼續(xù)增加總距直到尾輪離地，然后起飛。起飛完成后，松開機(jī)輪剎車。

2.2 逆坡起降

逆坡著陸為直升機(jī)縱軸平行于坡降線，著陸時(shí)斜坡上方位于直升機(jī)前方。

首先在斜坡上方離地高度10 m穩(wěn)定懸停，確認(rèn)尾輪鎖定，飛控系統(tǒng)工作正常，使用機(jī)輪剎車。柔和地下放總距桿，控制垂直下降速度，使主輪先接地，為了防止主輪向下滑動(dòng)要略微向前操縱周期桿，推桿量的多少以減少總距到直升機(jī)無滑動(dòng)現(xiàn)象為原則，繼續(xù)下放總距桿，使尾輪接地。著陸完成后，將總距桿下放到底。

逆坡起飛時(shí)周期桿保持原有操作，柔和地上提總距桿，先升起尾輪，在主輪還接地的情況下使直升機(jī)短時(shí)間內(nèi)保持水平姿態(tài)，繼續(xù)增加總距直到主輪離地，然后起飛。起飛完成后，松開機(jī)輪剎車。

2.3 橫坡起降

以左橫坡為例，左橫坡著陸為直升機(jī)縱軸垂直于坡降線，著陸時(shí)斜坡上方位于直升機(jī)左側(cè)。

首先在斜坡上方離地高度10 m穩(wěn)定懸停，確認(rèn)尾輪鎖定，飛控系統(tǒng)工作正常，使用機(jī)輪剎車。柔和地下放總距桿，控制垂直下降速度，使左主輪先接地，然后尾輪接地，為了防止直升機(jī)有向斜坡下方滑動(dòng)的趨勢(shì)，略微向左操縱周期桿，壓桿量的多少以減少總距到直升機(jī)無滑動(dòng)現(xiàn)象為原則，繼續(xù)下放總距桿，使右主輪接地。著陸完成后，將總距桿下放到底。

左橫坡起飛時(shí)周期桿保持原有操作，柔和地上提總距桿，先升起右主輪，然后升起尾輪，在左主輪還接地的情況下使直升機(jī)短時(shí)間內(nèi)保持水平姿態(tài)，繼續(xù)增加總距直到左主輪離地，然后起飛。起飛完成后，松開機(jī)輪剎車。

右橫坡起降程序與左橫坡起降相反，可參照進(jìn)行。需要注意的是，橫坡起飛時(shí)應(yīng)柔和的操縱周期桿，防止直升機(jī)向斜坡上方起飛，造成主旋翼觸地。

3 試飛結(jié)果

該次試驗(yàn)根據(jù)試飛大綱要求，給某型試驗(yàn)機(jī)加裝了載荷測(cè)量傳感器以及其他機(jī)載設(shè)備，完成了所有的試飛科目。如圖2～圖5所示為不同坡度、不同起降方式下槳轂載荷的變化曲線。

從圖中可以看到，隨著斜坡角度的增大，槳轂彎矩也隨之增大，最大值為6°順坡著陸時(shí)，槳轂彎矩達(dá)到近40 000 N·m。斜坡起降的計(jì)算值比試驗(yàn)值要小，但變化趨勢(shì)相同。著陸時(shí)的載荷值要比起飛時(shí)大。

逆坡起降所能滿足的斜坡角度要比順坡起降大，順坡時(shí)的斜坡角最大只到6°，逆坡為12°。這是由于槳盤的初始狀態(tài)具有一定的前傾角，逆坡時(shí)為了防止直升機(jī)向斜坡下方滑動(dòng)而使槳盤前傾的能力要比順坡時(shí)槳盤后傾更大。左橫坡起降的槳轂載荷值要比右橫坡起降大，這是由于在進(jìn)行右橫坡起降時(shí)，位于機(jī)身后方的尾槳提供了一個(gè)向斜坡上方的力，減輕了主槳槳轂受到的載荷。

4 結(jié)語

該文從工程實(shí)際出發(fā)，依據(jù)循序漸進(jìn)的原則逐步增大坡度角，完成所有的斜坡起降科目，得到了所要求的直升機(jī)各部位載荷值。結(jié)果表明，槳轂載荷隨著坡度角的增加而增大，著陸時(shí)的載荷值要比起飛時(shí)大，飛行員在以后的訓(xùn)練或科研中執(zhí)行該科目時(shí)，應(yīng)更重點(diǎn)關(guān)注著陸時(shí)的直升機(jī)狀態(tài)，確保安全。該文所實(shí)施的試飛技術(shù)方法合理可行，具有工程實(shí)用性。

參考文獻(xiàn)

[1] 王新科，秦超敏.軍用旋翼飛行器駕駛品質(zhì)要求[M].西安：中國飛行試驗(yàn)研究院，2001.

[2] Hoefinger M，Blanken C L，Strecker L.Evaluation of ADS-33E cargo helicopter requirements using a CH-53G[R].USA：The American Helicopter Society 62nd Annual Forum，2006.

[3] Hoefinger M，Blanken C L. Flight testing the ADS-33E cargo helicopter handling qualities requirements using a CH-53G[J].Journal of the American Helicopter Society，2013，58（1）：1-11.

[4] 高正，陳仁良.直升機(jī)飛行動(dòng)力學(xué)[M].北京：科學(xué)出版社，2003.