高原直升机是如何克服高原缺氧的?

AUTUYT


首先高原直升机,并不是一个特定的直升机型号的称呼,只是所有能上高原直升机的统称,也是让在平原飞行的直升机在其功能上有一定的区别,目前中国国产直升机系列里,已经有不少的型号可以上高原了,彻底解决了在当时只能有美制和俄制直升机可以上高原执行任务的尴尬局面。

也由于在平均海拔3000m以上的雪域高原,其空气中的含氧量低于海平面的一半,奈何任何航空发动机在其做工时都需要吸入大量含氧的空气,以保证其航空燃油在其发动机燃烧室充分燃烧,从而保证输出充足的动力,但就这一特殊的高原环境下,其航空发动机的功率都会锐减少40%左右,这对所有飞机或直升机来说都是极其麻烦的,失去如此多的动力,特别是对于直升机在其恶劣的高原的大风环境下,保持自身直升机的稳定操作有着很大的影响。

高原地区不仅是空气的含氧量低,还有大气密度低的特点。诸如直升机的“地效悬停高度”、“最大起飞重量”这些关乎直升机性能的参数,都与这个空气密度有着密切的关系。因此与低海拔地区相比,同一架直升机在高原地区的性能表现会大幅下降,想要直升机克服高原病,首先就必须大幅提高其航空发动机的输出功率,并且加大其发动机的储备动力,并且使用大量的复合材料用来制造直升机机身,来减去不必要的机身死重,并且还需要在其机身的旋翼刹车和减速器等方面也相应作出一定的改进,通过这些措施才能彻底解决直升机上高原会有高原反应的问题。


航空君


我国境内的青藏高原,海拔世界最高,居高临下,压制西亚、南亚次大陆,地理位置,地缘优势十分明显,但是高海拔也对直升机、战斗力等航空器提出了更严苛的使用要求。设计时别国不会考虑的高原情况我国都必须要考虑,为了让战斗机、直升机上高原也得付出更多的努力。




图:中国装备的S70“黑鹰”


直升机,救援中发挥重要作用

说说高原环境的影响以及几个处理措施

第一,高海拔含氧量低,造成发动机调节规律变化和功率大幅降低。

海拔越高,含氧量越少,海拔3500米时,含氧量只有海平面的65%左右。直升机一般采用涡轴发动机,发动机启动和工作时的油气比都要适应高海拔造成的含氧量降低,如果不进行适当的改变就会形成油多气少的富油环境,发动机点火不成功,燃烧过程也会发生喘振熄火。措施就是调节发动机供油规律,使发动机稳定持续燃烧,也可以在发动机启动的时候进行补氧。

减小发动机供油适应含氧量降低的变化,这种方法带来的另一个问题是由于供油量的减少使发动机功率降低,性能下降,载重量随之减小。

第二,空气稀薄,含氧量低。发动机达不到标称功率,升限载重大受影响。

在3000米高空直升机发动机只有原功率的60%左右,而青藏高原海拔平均在4500米,发动机只剩50%功率可用。平原能吊5吨的直升机在高原上1吨也吊不起来,性能大幅下降。

这种情况要求发动机功率要足,有较多的富余功率,才能达到较高的实用升限。另外也要减小重量,降低直升机本身的载荷,讲更多的功率用于执行任务。比如下图印度“猎豹”高原型直升机连蒙皮能省都省了,只剩骨架,一次只能拉50公斤。在高原情况下必须斤斤计较,能多载一点是一点。

在引进美国“黑鹰”之前,我国都没有可以供海拔3000米以上使用的直升机,一到冬天,陆路交通中断,高原哨所就是一座与世隔绝的孤岛,人员物资全部中断,有什么紧急情况也没办法下来。

随着我国最新直-20直升机的问世,才打破了只有美制“黑鹰”能上高原的局面。直-20发动机采用国产1600KW涡轴10发动机,功率高于“黑鹰”T700发动机1500KW的水平。


图:涡轴10与高原试飞的直20



顺便说一句,高原直升机对我们来说确实是不可或缺,需求很急迫,但是对世界上绝大多数国家却如同鸡肋,他们确实用不到,设计航空器也就考虑到1500米海拔的启动情况。


胡侃军事


我国有世界上最高的高原,青藏高原,与别国不同,对高原飞行有特别迫切的需求。

高原直升机对机场条件要求少,更是有用。

高原缺氧,空气也稀薄,浮力差,对直升机要求高,对旋桨和发动机都提出了更高要求,因为缺氧,普通燃油发动机功率仅能发挥一部分,

共轴双旋桨升力效率高,是很好的选择。

用轻质机身机壳减少负担也是一方面,

同时努力克服摆脱发动机对氧气的高度依赖也是一个努力方向。

潜艇AIP无氧动力技术进入了视野。

AIP动力共轴双旋桨直升机成为高原直升机的方向。

随着纯电动力的发展,AIP直升机会迅速装备高原。





AUTUYT


谢谢邀请。这样的问题灰常复杂,涉及的专业领域灰常多,是需要专业人士来进行解读,当然这其中可能还包含商业秘密,技术机密等等……但缺氧应该不是啥首要问题,万米高空不是照样有灰机飞?在海拔6000米的地方飞万米,实际飞行高度只有4000米,应该与直升机的最高升限有关………比如阻击步枪子弹能飞3000米,但手枪做不到,如何能让手枪子弹也能也飞3000米呢?这是大师兄你得考虑的问题了。🍉🍉


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