為什麼直升機很難飛上高原?

但願81972983


對於這個問題我們得先明白直升機是怎麼飛起來,直升機飛起來並不是因為什麼推力反推,其實它和普通的固定翼飛機的原理是一樣的,都是利用“伯努利原理”。


(伯努利原理)

剖開直升機機翼的橫截面我們可以看出來,它的上表面是弧形的,下表面則是平滑的,當直升機機翼切入空氣中時,由於上表面空氣需要流過的距離加大,因此速度相對於下表面就會加快,根據伯努利原理,流體速度變快時,壓力就會減小,所以機翼旋轉起來就會產生一個向上的升力,這就託舉直升機飛起來了,這個原理我們使用電風扇也能體會的到,風扇葉片弧形彎曲的一面有風,而平滑的一面則沒有風。


而機翼的旋轉又取決於直升機渦軸發動機或者活塞發動機的運轉,當直升機需要上升時,發動機就加大功率,催動旋翼加速旋轉,升力大於重力,直升機就上升了,反之亦然,而直升機懸停也是升力等於重力,同時尾槳產生反力矩,機身就停在空中不動了。
(直升機三種狀態)

高原地區空氣稀薄,機翼產生的升力下降嚴重,根據陸航部隊的數據,超過四千米,機翼升力下降超過30%。所以發動機必須提高功率加速機翼旋轉以求獲得足夠的升力。而現代飛機發動機都是熱機,提高功率也就意味著加大燃料的燃燒效率和數量,高原地區含氧量低,海拔超過三千米,空氣稀薄,含氧量只有平原地區的一半,本身機翼的升力就下降嚴重,飛機發動機功率下降超過40%,如果發動機不過硬,氣動佈局不優秀,直升機肯定飛不動了。



我國從八十年代以來的幾十年,能在西南高原地區全年正常飛行的只有1984年中美蜜月期引進的24架UH-60黑鷹直升機,黑鷹直升機採用兩臺T700-GE-700渦軸發動機,單臺功率1165千瓦,而且還配備了太陽渦輪公司的T62T-40-1輔助動力單元(APU),要知道現在武直十上使用的渦軸9才只有957千瓦的功率,所以黑鷹擁有可靠的高原性能也就不難理解了。

但即使是強大的黑鷹在高原地區載重也會大幅縮水,在平原地區最大載重將近4.1噸,到了1500米以上時,載重就會急劇下降到2.5噸,3500米以上時,則只剩下1.5噸左右,性能縮水超過60%。所以目前來看,二十來架的黑鷹直升機對於我軍巨大的高原運力需求來說,還是嚴重不夠,未來隨著國產直20的服役才能逐漸緩解這一需求。


軍史吐槽君


一直以來,擁有一款能夠在高原環境下行動自如的直升機近乎一種奢侈!自上世紀八十年代起的很長一段時間裡,我軍僅有一種直升機能夠在高原、高海拔環境中正常使用,即完全美產的UH-60“黑鷹”。

但後來因為政治原因無法持續引進,自己的技術又不達標,所以只能將目光轉向俄羅斯:米-17、米-17B5雖然能解燃眉之急,但相比UH-60仍有許多不足之處!值得注意的是:我們保有的UH-60在後期都是超負荷運行,而且持續了二十餘年!

那麼很多人就會疑問:直升機作為空中載具,為何還會受地面海拔的影響?首先,海拔高低的影響是一個相對的概念,北京的平均海拔僅為43.5米,而西藏的平均海拔在4000米以上!試想:在這兩個地方同樣升空1000米的概念相同嗎?

坦白而言,直升機在高原飛行的主要難點是在於發動機!高海拔地區空氣稀薄是人皆共知的常識,而發動機的工作過程必須要有充足空氣的參與;如果空氣稀薄,發動機則會遇到超溫超轉等問題,進而影響其產生的動力。

關於這一點,我們其實可以從自身找到相同的理論:人的心臟就好比是發動機,當你身處高海拔環境下時,就會因為空氣中的含氧量降低而引發包括心臟在內的多種病症;也就是我們俗稱的“高原反應”。

除此以外,海拔越高大氣壓則越低,大氣壓的降低往往會伴隨著惡劣的暴風天氣,再加之複雜的地貌等,都對直升機在高原、高海拔環境中的起降、飛行等任務產生了極大的挑戰。

而且我國本來就高原環境佔比大,所以急需具備自主研發、生產類似UH-60“黑鷹”直升機的技術。隨著直-20的曝光,相信這一願景很快就能夠實現。

我是軍武最前哨!


軍武最前哨


這就必須要說到直升機的起飛的原理了,直升機是如何起飛的呢?它是依靠的是螺旋槳造成一個全腳面上下壓力差,然後下方的壓力高於上方的壓力,這樣的話,大氣壓就好像一個手一樣將螺旋槳託舉起來,將螺旋槳底下的直升機也一起託舉起來。

這就要取決於螺旋槳的功率螺旋槳功率越大,那麼上下壓力的差值也就越大,這樣的話,螺旋槳能夠託舉起來的重量也就越多。

不過在高原地區會面臨一個奇葩的情況,那就是。氣壓比較低,大氣缺氧。

氣壓比較低,大家都能夠理解,氣壓本身就比較低了然後你靠螺旋槳還得製造低氣壓,這樣的話造成結果就是螺旋槳的效果大大降低。

另一個比較頭疼的問題就是缺氧,一點再尖端的噴氣式戰鬥機上面也是有所體現的,你比如說著名的米格25和黑鳥都是速度能夠超過兩碼和的高性能的飛機,但是到了高空之中,速度提高到最大以後,周圍的空氣會摩擦得很熱,空氣膨脹,就會遇到缺氧的問題。

黑鳥的是使用的是合金本身他的飛機重量可以說不是太重,但是米格25就頭疼了,米格25用的是鋼材,這也就是在伊拉克戰爭裡面,我經常看到美國人銷燬伊拉克政府的米格25戰鬥機,都是用坦克直接上去壓得,有的時候甚至還壓不動。

如此龐大的重量,即便是飛機的發動機用的是航空航天飛機所使用的發動機也有點使不上勁,這個時候前蘇聯的設計者就發現,如果在高空之中讓空氣冷卻,這樣的話,空氣進入發動機的利用效率將會大大增加,所以每一臺米格25戰鬥機升空迎敵,(今日頭條漩渦鳴人yy首發於悟空問答)都必須狂灌250升烈酒。

由此可見,在高空領域,可以說發動機的缺氧問題一直是一個讓世界十分頭疼的bug,所以世界上面解決在高原地區如何讓飛機更好地運用,尤其是直升飛機能夠正常的使用最重要的一個手段,那就是研發相應的發動機。

發動機的馬力過關,那麼接下來在高原地區的使用那也是小兒科的事情,但是我國一直在發動機的領域,事實上進展緩慢,即便是上個世紀引進了美國的黑鷹直升機,但是現如今仿製它的發動機仍然還是十分困難。


漩渦鳴人yy


直升機是一種非常優秀的交通工具,在沒有公路、鐵路,固定翼飛機無法起降的地區,直升機大顯神威,它能載人、能運輸、能救援,起到重要作用。

在很多人印象中,直升機飛行速度慢,能在空中懸停,不需要跑道,只要一塊平整的空地就能起降,應該很容易駕駛。就像電影中那樣,在任何危險的地方懸停降落,如入無人之境。

其實不是那樣的,直升機駕駛並不容易,甚至比固定翼飛機還要困難。因為直升機在上下、前後、左右6個方向上運動,全靠調節螺旋槳完成。飛行員要操縱油門杆、總距杆、週期變距杆、方向舵等一大堆設備,對協調性要求相當高。

在高原及高海拔山區,直升機飛行又是一件難上加難的事。對一般直升機來說,高海拔地區就是飛行禁區。其他交通工具進不去的地方,它也進不去,只有專業的高原型直升機才可以。

為什麼會這樣呢?因為:

一、高原地區空氣稀薄,空氣密度與海平面相差很大。海拔4000米地區,空氣密度約為海平面的60~70%,直升機功率下降40%左右。

直升機靠旋翼下壓空氣獲得反推力飛行,高原地區旋翼產生的升力也大大減小。發動機燃燒同樣需要空氣,密度低,就要多吸入更多的空氣。所以直升機的進氣扇和旋翼速度都要提高,或安裝更多的葉片,這要變速發動機和變速進氣扇才行。

一般直升機在高原地區載荷迅速下降,能維持自身飛行就不錯了,更別說載人拉貨。

二、高原地區天氣多變,環境複雜。

前幾分鐘還是風和日麗,轉眼便是狂風大作,濃霧瀰漫。可見度迅速降低,直升機在這種環境中飛行,就像開著汽車在漆黑的夜晚以120公里/時前行,突然闖入濃霧區,此時司機該是什麼心情?

直升機也一樣,當在空中能見度極底時,除了靠儀表,剩下就全指望飛行員臨場應變技藝高超啦。

三、高原和山區有大風。

你是風兒我是沙,直升機是真不想見到它們。漫天風沙無孔不入,鑽入直升機內部造成機械磨損、油路不暢、接觸不良,吸入進氣道還會打傷高速旋轉的渦輪葉片,降低發動機功率。

狂風詭異莫測,氣流很不穩定。直升機在起降和懸停階段,最害怕亂流,因為此時直升機處於靜平衡狀態中,距地面又低,一旦平衡打破,根本來不及反應就機毀人亡。還有可怕的風切變,飛過山口都經常遇到它,防不勝防。

四、高原地區晝夜溫差很大,早晨晚上能相差30度。

急劇變化的氣溫使橡膠部件損壞斷裂,漏油漏氣。低溫使滑油粘度變大,燃油難以汽化,機翼結冰,增加飛行重量,機體劇烈抖動。此間苦楚,難以為外人所道也。

五、高原山區導航基站少,通訊信號差,儀表容易誤差,飛行員全神貫注,一刻也不敢大意。可不光飛機缺氧,機組人員也缺氧啊。人一缺氧就疲憊,甚至不良反應。

這一切的一切,對機組人員身心都是嚴峻的考驗。先進的設備,能夠提高飛行安全性,比如先進導航儀、微光夜視、紅外設備等,使飛行員負擔大大降低。

在攀登活動中,登山人員會遇險,直升機救援就非常重要。以前沒有合適的直升機,只能眼睜睜看著人員遇險救不下來。1998年,法國B3小松鼠高原直升機研製成功,實用升限達1萬多米。曾創造在珠穆朗瑪峰6035米高地上救援的記錄。

我國以前直升機數量少,性能也不行,只有“黑鷹”和“米-17”直升機能飛上4000多米的青藏高原。2011年,我們自主研製了AC-313型高原直升機,大大的提高了高原運輸和救援能力。真讓人高興!

綜上種種,直升機在高原高海拔山區飛行是一件非常非常危險的工作,真的很不容易!


和風漫談


現在的直升飛機,可以飛到高原上,這個技術應該早就突破了,我們的武直十,應該就可以到高原上執行任務,當然特別高的高原,那還是不要去的好,比如說阿里,青藏,等等海拔4500米以上的地方,會有更多的不確定性。



都知道直升飛機,靠的是螺旋槳,螺旋槳需要空氣的密度來支撐,在高原上由於空氣稀薄,空氣的密度就會降低,螺旋槳同樣的轉動速度,就不能支撐起直升飛機,就需要更快的轉速,來達到提升,直升飛機的浮升動力。

也就是說,螺旋槳是的直升飛機,會受到高度的影響,要是技術也越高,而且高原上的特殊氣候也比較多,雪崩,暴雨,等等,都會影響到直升飛機,都飛行高度和安全性,但是一般的高原執行任務,問題不大,雲貴川保證是沒問題的,其他地方,根據情況,再確定。

好了,就說這麼多吧!關於到藏區旅行,還有什麼其他的疑問,可以隨時關注公眾號,藏區自駕遊,隨時問我,我會直言不諱,有問必答,最後祝每位驢友都能夠到藏區玩的開心。


川藏自駕遊


直升機是一種非常優秀的飛行器,因為速度慢,可以原地起降等優點讓它經常被用於空降特種作戰和搜救以及緊急醫療救護甚至抗震救災等方面,連森林火災都能參與撲滅,不管是軍用還是民用用途都非常多。可以說是多面手了,但是就是這樣的多面手也會有它去不了的地方,那就是高原,那麼為什麼直升機不能上高原呢?原來是高原的特殊環境容易讓直升機的心臟出現故障,心臟病發作失事。所以直升機飛不上高原。

直升機的飛行全靠發動機提供動力給旋翼使用才能向下吹氣產生升力從而完成飛行動作,但是直升機的發動機在海拔較高的地方因為空氣稀薄,其中的氧氣不足,就會發生髮動機功率下降的情況。

這體現在飛行過程當中最直白的表現就是升力不足,爬升緩慢,而且操縱的響應也很慢,這主要是因為旋翼接觸的空氣稀薄產生升力不足導致的,這兩個因素就足以導致直升機在高空或者高原變得非常笨拙。

雖然可以依靠地效在靠近地面的地方維持飛行,但是這時候高原地區的第二個大麻煩就出現了,那就是大風,我們知道相較海拔較低的平原地區,高原總是颳著大風,這對直升機也非常危險,尤其是在靠近地面的地方懸停的直升機,突然襲來的大風會在飛行員還沒反應過來的情況下將直升機吹到地上或者是將飛機直接吹到障礙物上導致發生墜毀事故。

而且高原地形,地面已經是好幾千米的海拔,如果在這個基礎上再起飛離地一千米,直接就到達了直升機的升限了,如此高度任何直升機基本都沒有什麼機動性可言了。

而且發動機進氣效率也不同,直升機和尋常飛機的進氣比起來就相當於一個是張開嘴去吸氣,另一個是站在狂風當中張嘴吸氣,前者吸氣效率跟後者完全沒法比,後者僅僅將嘴巴張開就會被灌一嘴的西北風。這也是為啥固定翼往往升限更高的原因。


水鏡曉先生


因為高原空氣稀薄,空氣中含氧氣量比低海拔的要少很多,直升機的發動機運行是需要氧氣的,在高原上,發動機吸入同樣體力的空氣,而得到的氧氣量不足,導致發動機不能達到該有的功率,其載重,升限就打了折扣,只能一般的飛機基本上沒有什麼載荷。我國也只有黑鷹和米17少數性能優異的直升機可以在高原上使用。


龍151024575


大多數直升機的升限也就4000-5000米,超過這個海拔直升機沒法飛了,原因主要是缺氧,發動機功率損失,用汽車打個比方,原來2.0排量的到了4000米海拔以上也就成了1.0的了,地面勉強能跑,上了天估計都飛不起來了。。😃😃😃


雷迅航空俱樂部


其一,高原上空氣比較稀薄,空氣密度不大。直升機旋翼在高原上產生的升力會下降;其二,發動機又因空氣中氧含量的下降,導致其功率也隨之下降。所以,直升機很難在海拔高的高原飛行了。


江山64466859


主要是空氣問題,空氣密度不夠,直升機容易失速。再加上寒冷、風速、結冰等因素,飛行難度大。


分享到:


相關文章: