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1、Zll直升机自转着陆试飞牛永红,杨百兴(中国飞行试验研究院 试飞员学院 陕西西安)摘要：通过对Zll直升机自转特性及自转着陆的试飞,研究了在自转着陆的进场着陆阶段，如何使旋翼能够提供最大的拉力，减小下降率,使直升机以低于起落架设计允许的最大下降率进行自转着陆，从而保证直升机和驾驶员的安全。最后分析探讨了Zll直升机空中停车后处置的驾驶技术及操纵要领。可供有关研究人员和直升机飞行员参考。关键词：自转着陆；试飞；空中停车中图分类号V275+.1；V217 文献标识码:A引言Zll直升机是我国第一种自行研制的多用途轻型直升机,也是首次按照军工产品定型工作条例的规定进行全面国产化定型试飞和自转着陆试飞
2、的唯一一种直升机。直升机一旦发生空中停车而无法起动时,进行自转并选场着陆是唯一的救生手段,但由于自转着陆的危险性大,飞行员一般都不进行停车自转训练。中国飞行试验研究院在2000年完成了Z11直升机自转着陆试飞,本文以实际试飞经验,从理论和实践两方面对直升机空中停车自转着陆进行了分析,总结了Z11直升机自转着陆的驾驶技术和操纵要领。1空中停车后直升机的能量分析直升机在空中正常飞行时,依靠发动机提供的能量,能够在一定的高度保持一定的速度和姿态飞行，这时直升机上的能量分为三种:直升机的势能、直升机的飞行动能及旋翼的旋转动能，要使直升机安全落地,就应合理地使用这三种能量。在自转下降飞行时,直升机从远离
3、地面到接地,减小的势能主要维持直升机飞行速度和旋翼转速在允许的范围内变化,便直升机以一个稳定的下降率下滑。在进场阶段,为使直升机接地尽可能轻,就必须减小下降率,此时可利用的能量只有直升机的飞行动能和旋翼的旋转动能，因此,如何正确、适时的操纵直升机,使这两种能量转化为旋翼拉力,是做好自转着陆的关键。自转着陆时可利用的能量只有直升机的飞行动能及旋翼的旋转动能,在稳定自转的过程中,要最大限度的储备这两种能量。直升机的飞行速度越大,飞行动能就越大；旋翼的转速越快,旋转动能就越大。但并不是飞行速度越大,旋翼转速越快,自转着陆就越安全。从理论研究和飞行试验中可知:（1）自转下降中,只有在以经济速度下滑时,
4、下降率最小；(2)旋翼转速过大,为克服翼型阻力所需用的能量就越多,就必须增大下降率来维持这个大的旋翼转速,而大的下降率对于着陆阶段的操纵是非常不利的。另外,在拉平阶段,旋翼转速要增加,可能造成旋翼超转,从而影响飞行安全。2 驾驶技术及操纵要领2.1进入自转阶段2.1.1驾驶技术当发动机突然空中停车时.应迅速下放总距杆到底,用杆、舵保持好直升机状态观察旋翼转速指针指示,用总距杆控制旋翼转速在正常范围,调整直升机速度到最有利下滑速度,大约为120km/h,并保持住。2.1.2操纵要领发动机空中停车都有先兆,而且空中停车后扭距并非马上消失。国外有关文献【1】规定,旋翼转速减小到一个危险的最小值之前,
5、用于驾驶员反应的滞后时间约为2s。一般的飞行员完全能够在发动机突然停车时,操纵直升机安全进入稳定自转。如果反应时间过长,旋翼转速减小过多,一旦小于空中允许的最小旋翼转速,此时要想进入稳定自转就不大可能。这就要求驾驶员有良好的心理素质和快速应变能力,在平时多加强对特情处置的学习和训练。当发动机空中停车时,旋翼的转速要迅速减小,要求驾驶员尽量缩短反应滞后时间,立即将总距放到底,使旋翼转速增加,当旋翼转速增加到正常转速时,稍提总距以保持旋翼不超转。放总距进入自转时,由于桨叶迎角普遍减小,桨叶向上的挥舞角减小,致使旋翼锥体后倾角减小,直升机有下俯趋势,速度增加,因此应向后带杆,调整直升机速度以经济速度
6、作稳定自转下滑。试飞证明:对于Z11直升机，当保持旋翼转速386390r/min、速度120km/h时,下降率为10m/s左右。2.2稳定自转阶段2.2.1驾驶技术保持稳定的旋翼转速,机头对准迫降场,进行自转下滑。如果高度允许时可实施空中再起动。空中起动失败时,关闭燃油切断开关、增压泵、发电机、变流机。用调整速度和曲线飞行的方法修正目测,选择较为理想的场地实施着陆。经试飞验证,对于Zll直升机来说，保持经济速度和386390r/min的旋翼转速进行下滑,可以获得最小下降率并最大限度地储备飞行动能。此时的下滑角是13.1。2.2.2操纵要领在稳定的自转中,如果旋翼转速超出正常范围不大,可以用推、
7、拉杆的方法调整。如果变化较大,则需用调总距来调整。2.3 拉平着陆阶段2.3.1 驾驶技术从自转着陆时直升机各参数的时间历程曲线(见图1)可以看出,高度30m时开始拉杆,在0.5s内使杆的行程达到2.53cm,直升机俯仰角在2s内达到1520，此时要向前推杆,制止俯仰角继续增大,摆平直升机,并适时回杆保持直升机的着陆姿态。保持这种姿态3.5s,此时速度为90km/h左右,下降率大约为3m/s,离地高度86m。图一 自转着陆中直升机各参数的时间历程曲线在迎杆的同时还要上提总距。因为大总距下直升机旋翼的迎角大,可以提高旋翼的拉力,减少直升机的下降率和飞行速度。提总距的快慢要根据直升机下降的快慢决定
8、。在试飞中总距提到大约8,直升机即以5060km/h的速度轻轻接地,接地后柔和放总距到底。2.3.2操纵要领要特别注意拉杆、提总距的时机。如果动作过早,会过早消耗掉直升机的能量,达不到便直升机较轻接地的目的；过晚则不能充分利用能量,也达不到目的。这个过程是两种能量转化为旋翼拉力的过程。向前推杆的时机过早会使直升机处于增速状态,给接地造成困难；过晚有可能造成尾撑接地,对直升机造成损害。在速度大于90km/h时，直升机的运动动能大于旋翼的旋转动能,拉杆就是要尽最大可能使这种动能转化为旋翼拉力。随着速度的减小,旋转动能成为主要的能量,此时就要用提总距的方法使其转化为旋翼拉力。接地后放总距不能太快,以
9、防桨叶向下挥舞过大而损坏。由于Zll直升机是双驾驶员,因此在遇到突发情况时,主、副驾驶应分工明确,密切协同。如在自转着陆的过程中,主驾驶员的注意力应主要放在对直升机姿态的保持、着陆场地的选择、目测的修正、30m以下的操纵以及接地时直升机有无倾斜、航向有无交叉等。副驾驶则应多观察直升机各仪表的指示,如速度、高度、旋翼转速等,提醒主驾驶及时操纵和修正。3 自转着陆驾驶技术的训练直升机在空中高速运动,会出现许多意料不到的突发现象,如发动机停车、发动机失火、发动机喘振、尾桨故障等。为了保证安全和减小损失,最后都可能要做自转着陆。作为一个特殊的课目,自转着陆是保证直升机和人员安全的最后一道防线,是每一个
10、飞行员必须掌握的。由于直升机安全性、可靠性的提高,需要自转着陆的机率减少,因此,目前国内的飞行员,对这个课目的训练不够重视。大部分仅知道自转着陆的操作方法,而没有实际的操作经验,一旦遇到需要进行自转着陆时,难免会出现手忙脚乱,就有可能造成自转着陆的失败。Zll直升机自转着陆的试飞机组没有经过带飞培训.完全是靠机组训练飞行摸索出来的。训练过程如下:开始训练时,在起落航线五边,保持120km/h的速度,不动油门,放总距,使下降率达到910m/s下滑,高度50m开始拉平；速度减小到9080km/h时,开始向前推杆摆平直升机,这时直升机要突然下降高度,要用总距控制住直升机的下降。在对直升机的性能完全了
11、解后,逐渐降低拉平的高度,达到迎杆摆平直升机提总距,总距大约提到起飞时的角度,直升机离地半米左右,刚好不下降,即可进入下一步训练。在起落航线五边,放总距,使直升机进入下滑下降率达到 910m/s时,后拉油门杆,使自由涡轮转速指针与旋翼转速指针分开,发动机在空中处于慢车状态工作,直升机进入自转,35m之后的拉平和提总距动作同前。在总距大约提到起飞时的角度,直升机离地半米左右,刚好不下降(这个阶段要注意,上提总距减小下降率时,有一个涡轮转速与旋翼转速耦合的过程,此时直升机会出现航向向左偏摆,应及时用舵保持好方向)。接着用总距控制直升机接地进行单橇和双橇滑行,能够保持直升机滑行时无横侧位移、无航向交
12、叉。完成上述训练后,自转着陆的操纵技术就基本掌握了。训练过程中有两种心理障碍需要克服:一是由于迅速拉杆会导致直升机俯仰角变化过大,害怕尾撑接地,导致拉平时不敢迅速拉杆；一是由于迅速拉杆成1520仰角后总想摆平直升机,不敢保持这种姿态减速。要克服这两种心理障碍,就要加强运动中对直升机高度的判断并提高近地面时对直升机的驾驭能力4 结束语综上所述,Z11直升机的自转着陆,应该保持经济速度和386390r/min的旋翼转速进行下滑,以获得最小的下降率和最大限度的储备飞行动能；着陆阶段要注意拉杆、提总距的时机,这是成功着陆的前提；同时还要保证直升机接地时无横侧位移和航向交叉。本文所引用数据只是特定情况下的试飞数据,在实际飞行中由于地面条件的限制、拉平前直升机的速度、状态以及驾驶员个人操作习惯和能力限制,开始拉平的时机、拉杆的快慢、杆量的多少、迎杆摆平直升机的时机、提总距的时机等,不应拘泥于上述程序,应根据实际情况进行操纵。参考文献：【1】英帝国试飞员学院教程M西安中国飞行试验研究，1991