直升機冬季飛行注意事項

直升機冬季飛行注意事項

在冬季使用渦輪發動機直升機有各種各樣的問題,在使用上有不利方面,也有受到限制的方面,但對功率來說大為有利。比如:阿利森250桟18渦輪軸發動機(317SHP),當外界大氣溫度(OAT)從1SA(國際標準大氣)下降1℃的話,功率約增加1%,也就是,OAT是0℃的話,功率約增加15%。

本文主要介紹有關結冰和乳白天空等現象及使用上注意事項。

一、注意事項

(1)冬季寒冷時,飛行前檢查要快速進行,特別是飛機停在室外時更要注意凍結。

(2)寒冷時,燃料易汙染,應該予以注意。油箱內的溼氣會因低溫而凝縮,變成水分,所以在飛機停在室外時最好是將油箱裝滿燃料,而且在飛行前要比通常多放出些燃料,以確認無水分。

(3)發動機啟動前,先用手扳轉主旋翼4~5次,確認發動機內部和主旋翼旋轉部位是否凍結、凝固住,若凝固住或凍結時,一啟動發動機,旋翼就被卡住,發生異常噪聲,旋翼轉數/分比通常還要低,這時應馬上中止啟動。

(4)要確認整個飛行控制系統是否正常,在室外停留時,特別要確認旋轉斜盤、液壓伺服閥、各鉸鏈及U形夾是否凍結。

(5)寒冷時天氣容易出現急劇變化,必須準確掌握天氣實況和預報後再飛行。比如,在飛行中遇到雪、陣雨時,目視飛行(VFR)就不可能了,為應付它們就必須安裝必要的儀表和系統。

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二、結冰

在飛行中直升機發生結冰很複雜,給飛行性能和機能上會帶來各種影響,對此必須注意。

結冰最重要的是要看當時的外界大氣溫度的露點。

氣溫在0℃以下時,大氣中的水滴過冷卻(液體不凍結,但冷卻到凝固點以下),並根據其大小和含水量不同而產生各種類型的結冰。結冰程度,根據液狀的含水量和產生1cm厚度結冰的飛行距離可大致分為弱結冰、中度結冰和強結冰三種。

就發生結冰的雲來看,有兩種類型的雲。

(1)層狀雲(層積雲和層雲等)

這種雲,結冰率及其程度幾乎是一定的,不過,即便是少量的結冰率,因長時間飛行也會成為大量結冰,這一點必須要注意。

(2)積雲狀雲(積雲和積雨雲等)

這種雲不穩定,一旦遇到它,短時間內結冰就增多,非常危險。因此,對這種雲飛行時要回避。

歐洲直升機法國公司AS332L1機上隨意安裝有結冰探測系統。這種結冰探測系統的功能是:一旦有冰附著在探測敏感部,就會逐漸覆蓋住由場致發光二極管發出的紅外線光束。這種覆蓋一旦達到所示最大容許結冰量的預置水準(預先設定的水準),加熱循環開始工作後就會溶解附著在敏感部位上的冰。結冰一消失,紅外線光束就恢復到原來的發光狀態並開始新的循環。

這樣反覆循環後,結冰期間的計測時間決定結冰程度,並顯示在儀表板上的指示器上。

1、結冰類型

冰因發生、形成的狀況不同,其形狀及危險程度也不同。冰的類型大致分為:樹掛型(不透明霧冰)、粗冰型(半透明霧冰)和雨淞型。

直升機的表面溫度在0℃以下時,飽和點以上的所有水蒸氣被叫做霜,成白色結晶冰,附著在機體表面上。直升機在冰點溫度以下的室外停留一晚上時,這是經常能看到的現象。

在這種情況下,飛行前必須完全除掉機體各部位,特別是附著在旋翼槳葉和水平、垂直安定板上的霜。

霜附著在窗上,不僅影響能見度,還妨礙刮水器的工作。另外,讓在高高空飛行中冷卻的機體下降到某一高度時,有時大氣中的溼氣在防風部位和非加熱面上附著成霜,影響能見度。

2、機體結冰

在結冰下使用的直升機上要備有能隨意安裝的各種除冰和防冰系統。

根據歐洲直升機法國公司AS332L1機的銷售小冊子介紹,該機是最早在結冰氣象下也能夠安全飛行的首架直升機。一般說直升機成流線形,一旦安裝上IFR飛行用系統等,因不合體浮囊等而搖擺起來。更嚴重的是,在結冰氣象下飛行的話,這些機外系統上結冰後,機體重量和空氣阻力增大,需要更大的發動機功率,甚至有時不能維持所需高度和速度。

貝爾206B--3直升機,如果安裝適用微粒分離器的話,在結冰氣象下也可飛行,但有條件限制。也就是說,如果在下雪和暴風中連續飛行經過1.5小時的話,著陸一次後要實施目視檢查雪和冰的附著情況。假若無附著,可再連續飛行1.5小時。

3、旋翼槳葉結冰

多數直升機在結冰氣象下性能有某種程度的下降,但仍具有繼續飛行的性能。可是,主旋翼槳葉結冰直接影響直升機的適航性能,有時是危險的。

主旋翼槳葉是旋轉的翼,結冰的影響度與固定翼航空器的主機翼相似,不光會引起槳葉面的片流脫落、升力減少及重量和阻力增大,而且還會突然增大振動負荷和旋轉狀阻力,為維持調定的總距(升力),需要更大的發動機功率。

各槳葉的全長出現均等結冰時,如果是輕微結冰的話,直升機能維持適航性,非均等時,一方槳葉旋轉面和他方槳葉不同,在旋翼槳轂和槳葉就會發生較大的不均衡,使振動和駕駛員操縱上產生較大的反饋力。它如變得異常大時,就會給變矩連桿、旋轉斜盤和扭力臂等增加超負荷,非常危險。

從旋翼槳葉結冰過程來看,在槳葉上通常有下列兩種類型中的一種冰附著、增大。

(a)層流型結冰

這種冰是在非常低的溫度下,水滴以低速碰撞在槳葉等上面時產生的。此時水滴馬上結冰後在邊緣形成層,這種冰層對旋翼槳葉和安定板的形狀不會造成太大改變。

(b)喇叭型結冰

這種冰是在外界大氣溫度在0℃以下的低溫時,水滴以高速碰撞在槳葉等上面時產生的。此時水滴在結冰之前在翼型表面流動形成喇叭型的冰且不斷增大,大大改變槳葉和安定板的形狀,非常危險。

4、發動機結冰

若是渦輪發動機,附著、推積在進氣道的冰,因為吹散後會被吸進發動機內,所以是非常危險的,而且因減少空氣流量而造成功率下降。為此,在直升機渦輪軸發動機上用油料和壓縮空氣加熱進氣道周圍來進行防冰,還要安裝過濾網、進氣格柵和微粒分離器,以防止吹散的冰和雪侵入進氣道。

在貝爾206系列直升機上安裝的偏導箱(擋雪板)就是為在下雪中減少雪進入發動機進氣系統,保證飛行的裝置。

這種偏導箱和微粒分離器一起安裝,在微粒分離器上作為進氣過濾器總計使用了281個元件。

這些過濾器元件各自都具有渦漩室,流入的空氣通過渦漩室而成渦流,幾乎所有的雪和汙染異物都因離心而被吹到管道外側,送到過濾器底部。而且通過被送到過濾器的壓縮器放氣,使這些微粒異物從過濾器兩側的3個孔穴被排出機外。

因為微粒分離器開口部很小,所以如果是溼雪,還存在一些問題,為此,必須把偏導箱安裝在進氣整流罩上。

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三、乳白天空

所謂乳白天空是指直升機在積雪地和雪山附近飛行中或在積雪地起飛和著陸時,由於旋翼下洗流而產生雪煙,周圍變成一片白色,什麼也看不見的一種現象。

直升機主旋翼誘發的乳白天空通常是在起飛或著陸時在地面附近發生,特別是在鬆軟的雪地上作超低空飛行時,產生雪煙後方向全然不知,本打算向某一方向飛行,但實際上是停止,或者向他方向飛行。其結果會導致操縱失誤,發生事故。

1、雪的狀態

雪因地區和外界大氣溫度的不同而變成各種各樣的形狀,或逐漸變堅硬或融化後隨即結冰等變為各種狀態。

為了解雪的狀態,最好以下列準則為參考:

(1)外界大氣溫度在-20℃以下時的新雪,通常不變堅硬而成鬆散的狀態,而且在無障礙物寬暢的地帶,風速達到10節以上時,雪被吹飛,並在有樹木和溝坎的地帶積聚起來。

(2)被日光照射3天以上的鬆散雪會形成層狀,這種層狀的深淺因日光照射的時間而變化。在陰天氣象下不可能形成雪層。貝爾206系列直升機的主旋翼下洗流不會破壞、吹散雪層,但貝爾212和412系列大型直升機,在同樣條件下會把雪層破壞成小雪片。

(3)根據人的足跡可以判斷雪的狀態。雪中足跡深表示雪松散,此時著陸時會吹飛雪,併產生乳白天空。如果人不沉下去,能站在雪上的話,這種雪可視為層雪或冰雪。

(4)如果主旋翼下洗流產生雪煙,也就是產生乳白天空現象的話,要用乳白天空的操作技能來操縱。

下面再看一下有關在積雪地使用直升機的問題

1、空中滑行

直升機在懸停中因產生大主旋翼下洗流,所以在積雪地帶發生危險的乳白天空,因此,在離地之前需提升一點總距(升力)吹飛直升機周圍的雪。

空中滑行速度要使用有效轉移升力速度(由於前進速度的增加,流入住旋翼的空氣量增加後將增加升力的速度,一般在15kt左右)物的話,要以接近垂直上升的姿態起飛。

2、作為起飛操作,首先提升總距增加功率,決不能在離地之前讓機體前進,完全起飛並用足夠的功率開始上升

隨著開始上升,被吹飛的雪量增多,或許一時失去地面目標,但要確保飛行方位和機體姿態,一旦脫離雪煙,不要進入通常的上升形態。

3、著陸

在積雪上著陸時,為避免機體捲進雪煙,一般在雪煙前飛行。

雪上著陸的基本操作,首先在開始進近之前要確認著陸地點的積雪狀況、地形,特別是有無傾斜和障礙物,這一點很重要。

如果在事先選好的地點(踏硬的雪上)著陸,最好以低前進速度接地,但決不允許在未經整治的雪地上加大前進速度後接地。

在進近時使用最小功率,若進近航路上無障礙物的話,推薦用小進近角進近。如果需要大進近角,應在接地點上無地效(OGE)高度之前進近,接著最好垂直懸停下降。下降率因雪的狀態而不同,也就是,在非常鬆散的雪上著陸時,由於以低下降率下降,雪被吹飛,要邊確認地面目標邊接地。

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