第一专题直升机的特殊飞行状态 涡环状态 直升机的特殊飞行状恋是指飞行中飞行员不 期望出现的,由于气动特点、结构因素、飞行环境 飞行员操纵以及故障等原因引起的非正常飞行状态。 包括:涡环状态、旋翼自转下降及着陆、旋翼 失速、单发停车、驾驶员诱发振荡、尾桨失效等。 直升机飞行力学主要研究的是与气动特点和飞 行员操纵有关的情况 般分析涡环状态、旋翼失 速、旋翼自转下降及着陆、单发停车四种情况
第一专题 直升机的特殊飞行状态 ——涡环状态 直升机的特殊飞行状态，是指飞行中飞行员不 期望出现的，由于气动特点、结构因素、飞行环境、 飞行员操纵以及故障等原因引起的非正常飞行状态。 包括：涡环状态、旋翼自转下降及着陆、旋翼 失速、单发停车、驾驶员诱发振荡、尾桨失效等。 直升机飞行力学主要研究的是与气动特点和飞 行员操纵有关的情况。一般分析涡环状态、旋翼失 速、旋翼自转下降及着陆、单发停车四种情况
涡环状态及其形成 涡环状态——在发动机工作状态下,直升机作 垂直或以小速度下滑时,旋翼的诱导速度与相对气 充方向相反。此时如果下降率较大超过了规定数值 沿旋翼周围形成环状的旋涡流动状恋 上分离面、4↑+↑ 涡环 下分离面
一、涡环状态及其形成 涡环状态——在发动机工作状态下，直升机作 垂直或以小速度下滑时，旋翼的诱导速度与相对气 流方向相反，此时如果下降率较大超过了规定数值， 沿旋翼周围形成环状的旋涡流动状态
(一)垂直下降中涡环形成的原因 1、基本条件 ①发动机正常工作;②作较快垂直下降。 基本原因 垂直下降时,相对气流自下而上流动:旋翼排 压空气向下流动,两股气流相遇后会使一部分空气 绕过旋翼的边缘向上流动。旋翼上面空气压力低, 这部分空气被重新吸入旋翼锥体之中,再次被旋翼 排向下方。这样往复吸入和排出,通过旋翼多次循 环,形成涡环
（一）垂直下降中涡环形成的原因 1、基本条件 ①发动机正常工作；②作较快垂直下降。 2、基本原因 垂直下降时，相对气流自下而上流动；旋翼排 压空气向下流动，两股气流相遇后会使一部分空气 绕过旋翼的边缘向上流动。旋翼上面空气压力低， 这部分空气被重新吸入旋翼锥体之中，再次被旋翼 排向下方。这样往复吸入和排出，通过旋翼多次循 环，形成涡环
3、形成过程 发动机正常工作不会形成涡环,形成少量 悬停状态(Vy=0)∫桨尖涡流(如国A所示) (A)V,=0 (B)Vy=3~5米/秒 C)vy=6-10米/秒 (D)v=12-15米/秒
3、形成过程 不会形成涡环，形成少量 桨尖涡流（如图A所示） 发动机正常工作 悬停状态（Vy =0） ①
3、形成过程 发动机正常工作 形成小量涡环 ②垂直下降状态,Vy较小 (如图B所示)。 一般Vy<3m/s (A)Vy=0 (B)Vy=3-5米/秒 t↑ttt↑ (C)Vy=6-10米/秒 (D)V=12-15米/秒
3、形成过程 发动机正常工作 垂直下降状态，Vy较小， 一般Vy<3m/s 形成小量涡环 ② （如图B所示）
3、形成过程 发动机正常作 形成强烈的涡环 垂直下降较快 (如图C所示)。 y>3 ↑↑↑↑↑↑↑↑ (A)V=0 (H)Vy=3~6米/秒 tt+tt↑ (C)vy=6-10米/秒 (D)V=12~15米/杪
3、形成过程 发动机正常工作 垂直下降较快 ， Vy>3m/s 形成强烈的涡环 （如图C所示）。 ③
3、形成过程 发动机正常工作 向上的气流吹掉涡 垂直下降更大 环(如图D所示) ,进入旋翼自转。 (A) V,=O (H)vm3-5米/秒 (c)vy=6-10米/杪 (D)V,=12~15米/秒
3、形成过程 发动机正常工作 垂直下降更大 ， 向上的气流吹掉涡 环（如图D所示） ，进入旋翼自转。 ④
(二)直升机进入涡环的直接原因 1、垂直下降过程中下降率过大; 2、下滑速度较小,而下降率过大; 3、操纵不当,频繁推拉驾驶杆造成旋 翼脱锥 4、直升机进入涡流区
（二）直升机进入涡环的直接原因 1、垂直下降过程中下降率过大； 2、下滑速度较小，而下降率过大； 3、操纵不当，频繁推拉驾驶杆造成旋 翼脱锥； 4、直升机进入涡流区
涡环状态对直升机飞行的影响 (一)涡环对所需功率的影响 垂直下降中所需功率(N) N=N2型+N汤-N(位能转化来的功率) GV 由下降转化的功率,会减小所需功率。 但在涡环状态,涡环的生成和维持需要消耗功率 这要由位能或发动杋提供。此时若保持发动机功率, 则旋翼拉力显著减小,直升机下降率急剧増大
二、涡环状态对直升机飞行的影响 （一）涡环对所需功率的影响 垂直下降中所需功率（N需） N需=N型+N诱-NE (位能转化来的功率) =N型+N诱-GVy 由下降转化的功率，会减小所需功率。 但在涡环状态，涡环的生成和维持需要消耗功率， 这要由位能或发动机提供。此时若保持发动机功率， 则旋翼拉力显著减小，直升机下降率急剧增大
小W下述所率 一自转状 涡环状态 垂直上升状态 A悬停状态 下降率(米秒c 上升率(米秒 垂直自转状态 AB段:Vy小 随Vy增大而减小 BC段:Vy较大,N随Vy↑而↓不明显—涡环状 态 C点以后:Vy很大,N随Vy↑而↓↓(明显) 自转状态
AB段：Vy小，N需随Vy增大而减小； BC段：Vy较大，N需随Vy↑而↓不明显——涡环状 态； C点以后：Vy很大，N需随Vy↑而↓↓（明显）— —自转状态；