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1、南京航空航天大学南京航空航天大学Nanjing University of Aeronautics&Astronautics直升机技术研究所直升机技术研究所Institute of Helicopter Technology直升机空气动力学直升机空气动力学HelicopterHelicopter AerodynamicsAerodynamics病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程直升机空气动力学直升机空气动力学南
2、京航空航天大学南京航空航天大学Nanjing University of Aeronautics&Astronautics直升机技术研究所直升机技术研究所Institute of Helicopter Technology直升机空气动力学直升机空气动力学HelicopterHelicopter AerodynamicsAerodynamics病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程直升机特有的飞行安全性能直升机特有的
3、飞行安全性能 自转下滑和自转着陆自转下滑和自转着陆 垂直下降与涡环状态垂直下降与涡环状态 低空飞行回避区低空飞行回避区 起飞、着陆临界决策点起飞、着陆临界决策点 南京航空航天大学南京航空航天大学Nanjing University of Aeronautics&Astronautics直升机技术研究所直升机技术研究所Institute of Helicopter Technology直升机空气动力学直升机空气动力学HelicopterHelicopter AerodynamicsAerodynamics病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同
4、程度的病理生理过程病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程 第一节第一节 自转下滑和自转着落自转下滑和自转着落 旋翼失去发动机驱动力时，旋翼失去发动机驱动力时，若操纵得当，若操纵得当，可以继续旋转并可以继续旋转并产生拉力，进行匀速下滑飞行并产生拉力，进行匀速下滑飞行并安全着陆。安全着陆。1-1 1-1 桨叶剖面的速度及迎角桨叶剖面的速度及迎角 下滑相对气流的垂直分量使剖面迎角下滑相对气流的垂直分量使剖面迎角 大于安装角，大于安装角，升力前倾。升力前倾。若合力垂直于若合力垂直于 旋转面，则使旋翼匀速自转，旋转面，则使旋翼匀速自
5、转，此时：此时：若迎角更大，若迎角更大，则合力前倾，剖面合力构成驱转矩，则合力前倾，剖面合力构成驱转矩，旋翼成为旋翼成为风车风车，带转尾桨及附件，带转尾桨及附件;拉力使直升机拉力使直升机匀速下滑飞行。匀速下滑飞行。讨论：讨论：怎样驶顶风船？怎样驶顶风船？南京航空航天大学南京航空航天大学Nanjing University of Aeronautics&Astronautics直升机技术研究所直升机技术研究所Institute of Helicopter Technology直升机空气动力学直升机空气动力学HelicopterHelicopter AerodynamicsAerodynamics
6、病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程 1-2 下降率下降率 由功率平衡关系：由功率平衡关系：考虑到下滑时机体迎风角度与平飞时有差别，取修正系数1.05以久航（经济）速度下滑，需用功率最小，得最小下降率，可使留空时间最久；以远航速度下滑，有最小下滑角，滑行最远。讨论：自转下降率曲线与需用功率曲线大致反对称；都太大。南京航空航天大学南京航空航天大学Nanjing University of Aeronautics&A
7、stronautics直升机技术研究所直升机技术研究所Institute of Helicopter Technology直升机空气动力学直升机空气动力学HelicopterHelicopter AerodynamicsAerodynamics病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程 1-3 1-3 自转着落自转着落自转下滑，主要用于自转下滑，主要用于发动机或传动系统故障、尾桨失效发动机或传动系统故障、尾桨失效时的时
8、的应急应急处置，处置，是直升机是直升机必要的安全性能。必要的安全性能。在自转下滑过程中，选定着陆在自转下滑过程中，选定着陆点。点。着陆前，着陆前，利用前进及旋转动能利用前进及旋转动能转化为拉力功，减小速度转化为拉力功，减小速度及下降率。第一步，后拉驾驶杆，旋翼后仰，拉力增大，转速及下降率。第一步，后拉驾驶杆，旋翼后仰，拉力增大，转速提高。减速、缓降提高。减速、缓降 ；第二步，增大桨距，拉力再增大，下降第二步，增大桨距，拉力再增大，下降率减至最小（转速下降）；率减至最小（转速下降）；第三步，第三步，前推杆纠正上仰姿态前推杆纠正上仰姿态并接地，刹车停住。并接地，刹车停住。讨论：讨论：为何桨叶不可太
9、轻、为何桨叶不可太轻、p不可太大？不可太大？南京航空航天大学南京航空航天大学Nanjing University of Aeronautics&Astronautics直升机技术研究所直升机技术研究所Institute of Helicopter Technology直升机空气动力学直升机空气动力学HelicopterHelicopter AerodynamicsAerodynamics病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病
10、理生理过程 第二节第二节 垂直下降与涡环状态垂直下降与涡环状态 2-1 2-1 垂直下降流态垂直下降流态 由垂直飞行滑流理论，得到由垂直飞行滑流理论，得到旋翼处气流合速度随升降速度旋翼处气流合速度随升降速度的变化是两条双曲曲线。的变化是两条双曲曲线。垂直上升及风车状态，旋翼垂直上升及风车状态，旋翼流场是稳定的滑流；流场是稳定的滑流；自悬停起至稳定自转前，这段自悬停起至稳定自转前，这段垂直下降中垂直下降中流场紊乱，滑流理流场紊乱，滑流理论不适用论不适用 。南京航空航天大学南京航空航天大学Nanjing University of Aeronautics&Astronautics直升机技术研究所直
11、升机技术研究所Institute of Helicopter Technology直升机空气动力学直升机空气动力学HelicopterHelicopter AerodynamicsAerodynamics病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程 悬停悬停 上升上升 慢降慢降 涡环涡环 自转自转/风车风车 直升机直升机垂直下降垂直下降及及陡降陡降中，旋翼尾流被下降相对气流吹回，在中，旋翼尾流被下降相对气流吹回，在 旋翼
12、周围形成旋翼周围形成不稳定的大气泡不稳定的大气泡，旋翼的作用变为搅动该气泡内，旋翼的作用变为搅动该气泡内的空气，即使增大桨距也不会增大升力。的空气，即使增大桨距也不会增大升力。该气泡时破时合，直升机该气泡时破时合，直升机在颠簸中迅速下降，操纵失效。在颠簸中迅速下降，操纵失效。若有足够高度且处置适当：若有足够高度且处置适当：放低总距加大下降率，放低总距加大下降率，并坚持顶杆并坚持顶杆转为前飞转为前飞，有可能改出，否则即发生坠地事故。，有可能改出，否则即发生坠地事故。南京航空航天大学南京航空航天大学Nanjing University of Aeronautics&Astronautics直升机技
13、术研究所直升机技术研究所Institute of Helicopter Technology直升机空气动力学直升机空气动力学HelicopterHelicopter AerodynamicsAerodynamics病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程 2-2-2 2 涡环涡环 状态的边界状态的边界 涡环状态是紊乱流场涡环状态是紊乱流场，不能用已有的旋翼理论分析计算。，不能用已有的旋翼理论分析计算。关键是确定涡环边
14、界，飞行中避免陷入。关键是确定涡环边界，飞行中避免陷入。曾有数种假定及方法（曾有数种假定及方法（投影为投影为0 0，尾涡被压缩），不能正确计算涡环边界。尾涡被压缩），不能正确计算涡环边界。本校研究结果：本校研究结果：第一步，第一步，模型试验模型试验。测定模型旋。测定模型旋翼在垂直下降及陡下降中拉力、翼在垂直下降及陡下降中拉力、扭矩的平均值及脉动量，找出扭矩的平均值及脉动量，找出进进入涡环的关键性特征入涡环的关键性特征。南京航空航天大学南京航空航天大学Nanjing University of Aeronautics&Astronautics直升机技术研究所直升机技术研究所Institute o
15、f Helicopter Technology直升机空气动力学直升机空气动力学HelicopterHelicopter AerodynamicsAerodynamics病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程 第二步，第二步，建立计算方法建立计算方法。以试验结果为基础，修。以试验结果为基础，修正已有的假设，建立新的涡环边界计算方法；正已有的假设，建立新的涡环边界计算方法；以国内现有的外国直升机为算例，将结果与其飞行以
16、国内现有的外国直升机为算例，将结果与其飞行手册中的规定（据飞行试验）对比，得到初步验证。手册中的规定（据飞行试验）对比，得到初步验证。第三步，第三步，飞行试验飞行试验。是。是 大风险、高难度的试验。大风险、高难度的试验。研制了空测及纪录设备，研制了空测及纪录设备，改装了试验机，拟定了试验改装了试验机，拟定了试验 方法。以振动纪录和试飞员方法。以振动纪录和试飞员 感受为依据，得到涡环边界。感受为依据，得到涡环边界。南京航空航天大学南京航空航天大学Nanjing University of Aeronautics&Astronautics直升机技术研究所直升机技术研究所Institute of H
17、elicopter Technology直升机空气动力学直升机空气动力学HelicopterHelicopter AerodynamicsAerodynamics病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程 飞行试验证实了理论。飞行试验证实了理论。理论曲线与试飞曲线理论曲线与试飞曲线平行：平行：飞行员能承受并改出的进入飞行员能承受并改出的进入涡环深度，比理论值更高些。涡环深度，比理论值更高些。速度平面分割为三个区：速度平
18、面分割为三个区：安全区安全区、警告区警告区、危险区危险区 应用：应用：为我国全部机型给出了涡环边界为我国全部机型给出了涡环边界 方法载入方法载入“飞机设计手册飞机设计手册”，美国美国 海军据此研制出了海军据此研制出了“涡环告警器涡环告警器”南京航空航天大学南京航空航天大学Nanjing University of Aeronautics&Astronautics直升机技术研究所直升机技术研究所Institute of Helicopter Technology直升机空气动力学直升机空气动力学HelicopterHelicopter AerodynamicsAerodynamics病原体侵入机体
19、，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程 第三节第三节 低空回避区低空回避区 单发直升机，飞行中若发动机单发直升机，飞行中若发动机意外故障停车，意外故障停车，飞行员应：飞行员应：1 1，尽快判断（，尽快判断（1-21-2秒内），立即操纵进入自转秒内），立即操纵进入自转 2 2，在稳定自转下滑中，选定并进入迫降场，在稳定自转下滑中，选定并进入迫降场 3 3，实现自转安全着陆，实现自转安全着陆 若飞行高度过低，则来不及完成上述过程。若
20、飞行高度过低，则来不及完成上述过程。若在很低的（？）高度飞行中停车，可直接落地。若在很低的（？）高度飞行中停车，可直接落地。近地高速飞行近地高速飞行中若停车，直升机姿态变化大，飞行员来中若停车，直升机姿态变化大，飞行员来不及修正就要接地，有倾翻危险。不及修正就要接地，有倾翻危险。南京航空航天大学南京航空航天大学Nanjing University of Aeronautics&Astronautics直升机技术研究所直升机技术研究所Institute of Helicopter Technology直升机空气动力学直升机空气动力学HelicopterHelicopter Aerodynamic
21、sAerodynamics病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程 每种直升机都须确定其低空回避区每种直升机都须确定其低空回避区高度高度/速度图，速度图，在此区内飞行时若发动机意外停车，则不能安全着陆。在此区内飞行时若发动机意外停车，则不能安全着陆。回避区回避区上边界上边界依依能安全自转着陆能安全自转着陆 而确定而确定。其中进入段及着陆段为非定。其中进入段及着陆段为非定 常飞行，且与驾驶技术有关，仅能大常飞行，且与驾
22、驶技术有关，仅能大 致估算，最终由飞行试验确定。致估算，最终由飞行试验确定。下边界下边界按按起落架可吸收的功量起落架可吸收的功量确定确定 （此时旋翼仍产生部分升力）。（此时旋翼仍产生部分升力）。高速区高速区尚无可靠计算方法，按经验方法给出。尚无可靠计算方法，按经验方法给出。大致范围：大致范围：100m,30-40m100m,30-40m、40-50km/h,3-8m,15m40-50km/h,3-8m,15m、100km/h100km/h 讨论讨论 1 1，正常起飞过程正常起飞过程 2 2，双发直升机的回避区双发直升机的回避区南京航空航天大学南京航空航天大学Nanjing University
23、 of Aeronautics&Astronautics直升机技术研究所直升机技术研究所Institute of Helicopter Technology直升机空气动力学直升机空气动力学HelicopterHelicopter AerodynamicsAerodynamics病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程 第四节第四节 起飞、着陆两临界决策点起飞、着陆两临界决策点 双发及多发直升机，若在起、落过双发及多发
24、直升机，若在起、落过程中单发意外停车，依靠剩余的发动机程中单发意外停车，依靠剩余的发动机的功率，能否继续完成起飞的功率，能否继续完成起飞/着陆，决定着陆，决定于停车时刻在决策点前还是之后。于停车时刻在决策点前还是之后。起飞：起飞：决策点前停车，须立即着陆；决策点前停车，须立即着陆；之后停车，可继续完成起飞。之后停车，可继续完成起飞。着陆：着陆：决策点前停车，可继续完成决策点前停车，可继续完成着陆或复飞；之后停车须立即着陆。着陆或复飞；之后停车须立即着陆。起飞或着陆决策点，根据起飞或着陆决策点，根据功率功率条件条件按按优化轨迹优化轨迹计算，为直升机提供安全指南。计算，为直升机提供安全指南。南京航
25、空航天大学南京航空航天大学Nanjing University of Aeronautics&Astronautics直升机技术研究所直升机技术研究所Institute of Helicopter Technology直升机空气动力学直升机空气动力学HelicopterHelicopter AerodynamicsAerodynamics病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程 小结小结自转着陆、涡环、低空回避区、起自转着陆、涡环、低空回避区、起/落临界决策点等问题，都是落临界决策点等问题，都是 直升机特有的、涉及飞行安全的问题直升机特有的、涉及飞行安全的问题重要；重要；非定常空气动力学问题，仍在研究中非定常空气动力学问题，仍在研究中难。难。当前依靠经验的或半经验的方法、试飞的方法解决。当前依靠经验的或半经验的方法、试飞的方法解决。期待理论。期待理论。直升机的应用在迅速发展，为空气动力学提出了若干新课题，直升机的应用在迅速发展，为空气动力学提出了若干新课题，如大机动飞行、气动干扰、气动噪声、转换旋翼等。如大机动飞行、气动干扰、气动噪声、转换旋翼等。研究工研究工作大作大 有可为。有可为。