第一专题 直升机的特殊飞行状态
—— 涡环状态直升机的特殊飞行状态，是指飞行中飞行员不期望出现的，由于气动特点、结构因素、飞行环境、
飞行员操纵以及故障等原因引起的非正常飞行状态。
包括：涡环状态、旋翼自转下降及着陆、旋翼失速、单发停车、驾驶员诱发振荡、尾桨失效等。
直升机飞行力学主要研究的是与气动特点和飞行员操纵有关的情况。一般分析涡环状态、旋翼失速、旋翼自转下降及着陆、单发停车四种情况。
一、涡环状态及其形成涡环状态 —— 在发动机工作状态下，直升机作垂直或以小速度下滑时，旋翼的诱导速度与相对气流方向相反，此时如果下降率较大超过了规定数值，
沿旋翼周围形成环状的旋涡流动状态。
（一）垂直下降中涡环形成的原因
1、基本条件
①发动机正常工作；②作较快垂直下降。
2、基本原因垂直下降时，相对气流自下而上流动；旋翼排压空气向下流动，两股气流相遇后会使一部分空气绕过旋翼的边缘向上流动。旋翼上面空气压力低，
这部分空气被重新吸入旋翼锥体之中，再次被旋翼排向下方。这样往复吸入和排出，通过旋翼多次循环，形成涡环。
3、形成过程不会形成涡环,形成少量桨尖涡流 （ 如图 A所示 ）
发动机正常工作悬停状态 （ Vy=0）①
3、形成过程发动机正常工作垂直下降状态,Vy较小,
一般 Vy<3m/s
形成小量涡环
（ 如图 B所示 ） 。②
3、形成过程发动机正常工作垂直下降较快,Vy>3m/s
形成强烈的涡环
（ 如图 C所示 ） 。③
3、形成过程发动机正常工作垂直下降更大,
向上的气流吹掉涡环 （ 如图 D所示 ）
,进入旋翼自转 。
④
（二）直升机进入涡环的直接原因
1、垂直下降过程中下降率过大；
2、下滑速度较小，而下降率过大；
3、操纵不当，频繁推拉驾驶杆造成旋翼脱锥；
4、直升机进入涡流区。
二、涡环状态对直升机飞行的影响
（一）涡环对所需功率的影响垂直下降中所需功率（ N需 ）
N需 =N型 +N诱 -NE(位能转化来的功率 )
=N型 +N诱 -GVy
由下降转化的功率，会减小所需功率。
但在涡环状态，涡环的生成和维持需要消耗功率，
这要由位能或发动机提供。此时若保持发动机功率，
则旋翼拉力显著减小，直升机下降率急剧增大。
AB段,Vy小,N需 随 Vy增大而减小；
BC段,Vy较大,N需 随 Vy↑ 而 ↓ 不明显 —— 涡环状态；
C点以后,Vy很大,N需 随 Vy↑ 而 ↓↓ （明显） —
— 自转状态；
（二）涡环对飞行性能的影响
1．旋翼拉力显著减小，下降率急剧增大。
原因是涡环消耗能量和功率。
2．直升机抖动和摇晃 。
原因是涡环状态下旋翼周围气流十分紊乱，使旋翼拉力忽大忽小，平均拉力减小，直升机抖动和摇晃。
3．稳定性和操纵性变差 。
原因同上。涡环气流紊乱，会使下降率也不稳定，如操纵不慎，会引起下降率急剧增加，危及飞行安全。
（三）涡环状态的现象
1、直升机抖动、摇晃，严重时操纵失灵；
2、机头下沉、拉杆不起作用；
3、发动机功率不变,Vy逐渐增大。
三、改出涡环状态的方法
（一）如果发现直升机垂直下降率增大，是由于发动机功率不足引起的，应及时上提总距杆，迅速增大发动机功率，以制止下降率继续增大。
（二）如果高度允许，发动机又有剩余功率，应迅速向前推杆并上提总距杆，使直升机产生前飞速度，把涡环吹掉，退出涡环状态。这种措施对改出涡环状态最为有效，损失高度也较少。
（三）如果发动机没有剩余功率，应及时向前推杆，产生前飞速度退出涡环。
（四）采取上述措施无效，或者驾驶杆操纵明显失效时，
如果高度允许，可以采用旋翼自转状态下滑，以改变流经旋翼的气流形式，退出涡环状态。如果飞行高度不允许采用前面措施，则应操纵直升机摆平着陆姿势，以减小接地撞击力和不致翻倒。
四、怎样防止涡环状态的产生
（一）在发动机工作状态，操纵直升机作垂直下降或小速度下滑时，为防止进入涡环状态，下放总距杆不要过多，以保持较小的下降率，若发现下降率有增大趋势，要及时上提总距杆。
（二）在载重量大、海拔高度高或气温高的情况下，剩余功率小，不宜作垂直上升或勉强在较高的高度上悬停，以免在上提总距杆过多的情况下，
因拉力不足而进入涡环状态。
（三）在地形复杂、高度较低的情况下，没有特殊需要，不要作垂直下降，宜带空速下滑。
五,关于尾桨的涡环状态
（一）尾桨涡环产生的原因存在与尾桨拉力方向一致的相对气流时，只要相对气流速度接近于尾桨诱导速度，就会形成尾桨涡环。
（二）尾桨涡环对直升机飞行性能的影响
1,尾桨效能明显降低；
2,尾桨拉力显著减小；
3,自动偏转,滚转；
4,下降高度并有强烈振动 。
（三）尾桨涡环的预防
1、不在较大的不利的正侧风中悬停；
2,不作过大角速度的悬停回转 ;
3,转弯时，不带侧滑。
（四）尾桨涡环的改出
1,推杆并向前行桨叶方向压杆；
2,直升机自动旋转后,立即下放总距杆；
3,向后行桨叶压杆 。
—— 涡环状态直升机的特殊飞行状态，是指飞行中飞行员不期望出现的，由于气动特点、结构因素、飞行环境、
飞行员操纵以及故障等原因引起的非正常飞行状态。
包括：涡环状态、旋翼自转下降及着陆、旋翼失速、单发停车、驾驶员诱发振荡、尾桨失效等。
直升机飞行力学主要研究的是与气动特点和飞行员操纵有关的情况。一般分析涡环状态、旋翼失速、旋翼自转下降及着陆、单发停车四种情况。
一、涡环状态及其形成涡环状态 —— 在发动机工作状态下，直升机作垂直或以小速度下滑时，旋翼的诱导速度与相对气流方向相反，此时如果下降率较大超过了规定数值，
沿旋翼周围形成环状的旋涡流动状态。
（一）垂直下降中涡环形成的原因
1、基本条件
①发动机正常工作；②作较快垂直下降。
2、基本原因垂直下降时，相对气流自下而上流动；旋翼排压空气向下流动，两股气流相遇后会使一部分空气绕过旋翼的边缘向上流动。旋翼上面空气压力低，
这部分空气被重新吸入旋翼锥体之中，再次被旋翼排向下方。这样往复吸入和排出，通过旋翼多次循环，形成涡环。
3、形成过程不会形成涡环,形成少量桨尖涡流 （ 如图 A所示 ）
发动机正常工作悬停状态 （ Vy=0）①
3、形成过程发动机正常工作垂直下降状态,Vy较小,
一般 Vy<3m/s
形成小量涡环
（ 如图 B所示 ） 。②
3、形成过程发动机正常工作垂直下降较快,Vy>3m/s
形成强烈的涡环
（ 如图 C所示 ） 。③
3、形成过程发动机正常工作垂直下降更大,
向上的气流吹掉涡环 （ 如图 D所示 ）
,进入旋翼自转 。
④
（二）直升机进入涡环的直接原因
1、垂直下降过程中下降率过大；
2、下滑速度较小，而下降率过大；
3、操纵不当，频繁推拉驾驶杆造成旋翼脱锥；
4、直升机进入涡流区。
二、涡环状态对直升机飞行的影响
（一）涡环对所需功率的影响垂直下降中所需功率（ N需 ）
N需 =N型 +N诱 -NE(位能转化来的功率 )
=N型 +N诱 -GVy
由下降转化的功率，会减小所需功率。
但在涡环状态，涡环的生成和维持需要消耗功率，
这要由位能或发动机提供。此时若保持发动机功率，
则旋翼拉力显著减小，直升机下降率急剧增大。
AB段,Vy小,N需 随 Vy增大而减小；
BC段,Vy较大,N需 随 Vy↑ 而 ↓ 不明显 —— 涡环状态；
C点以后,Vy很大,N需 随 Vy↑ 而 ↓↓ （明显） —
— 自转状态；
（二）涡环对飞行性能的影响
1．旋翼拉力显著减小，下降率急剧增大。
原因是涡环消耗能量和功率。
2．直升机抖动和摇晃 。
原因是涡环状态下旋翼周围气流十分紊乱，使旋翼拉力忽大忽小，平均拉力减小，直升机抖动和摇晃。
3．稳定性和操纵性变差 。
原因同上。涡环气流紊乱，会使下降率也不稳定，如操纵不慎，会引起下降率急剧增加，危及飞行安全。
（三）涡环状态的现象
1、直升机抖动、摇晃，严重时操纵失灵；
2、机头下沉、拉杆不起作用；
3、发动机功率不变,Vy逐渐增大。
三、改出涡环状态的方法
（一）如果发现直升机垂直下降率增大，是由于发动机功率不足引起的，应及时上提总距杆，迅速增大发动机功率，以制止下降率继续增大。
（二）如果高度允许，发动机又有剩余功率，应迅速向前推杆并上提总距杆，使直升机产生前飞速度，把涡环吹掉，退出涡环状态。这种措施对改出涡环状态最为有效，损失高度也较少。
（三）如果发动机没有剩余功率，应及时向前推杆，产生前飞速度退出涡环。
（四）采取上述措施无效，或者驾驶杆操纵明显失效时，
如果高度允许，可以采用旋翼自转状态下滑，以改变流经旋翼的气流形式，退出涡环状态。如果飞行高度不允许采用前面措施，则应操纵直升机摆平着陆姿势，以减小接地撞击力和不致翻倒。
四、怎样防止涡环状态的产生
（一）在发动机工作状态，操纵直升机作垂直下降或小速度下滑时，为防止进入涡环状态，下放总距杆不要过多，以保持较小的下降率，若发现下降率有增大趋势，要及时上提总距杆。
（二）在载重量大、海拔高度高或气温高的情况下，剩余功率小，不宜作垂直上升或勉强在较高的高度上悬停，以免在上提总距杆过多的情况下，
因拉力不足而进入涡环状态。
（三）在地形复杂、高度较低的情况下，没有特殊需要，不要作垂直下降，宜带空速下滑。
五,关于尾桨的涡环状态
（一）尾桨涡环产生的原因存在与尾桨拉力方向一致的相对气流时，只要相对气流速度接近于尾桨诱导速度，就会形成尾桨涡环。
（二）尾桨涡环对直升机飞行性能的影响
1,尾桨效能明显降低；
2,尾桨拉力显著减小；
3,自动偏转,滚转；
4,下降高度并有强烈振动 。
（三）尾桨涡环的预防
1、不在较大的不利的正侧风中悬停；
2,不作过大角速度的悬停回转 ;
3,转弯时，不带侧滑。
（四）尾桨涡环的改出
1,推杆并向前行桨叶方向压杆；
2,直升机自动旋转后,立即下放总距杆；
3,向后行桨叶压杆 。
