
直升机悬停的概念
直升机有一个很特殊的优势,那就是可以相对于地面一定的高度、同时保持位置不变,这是固定翼飞机无法做到的,这就是直升机的悬停。

普通人刚开始学习直升机操作第一课就是练习悬停。悬停看起来似乎是一件很简单的事情,但事实上并非如此。新手练习悬停,操作杆一到手里直升机就失去了稳定性开始“炒菜”。这是因为没有积极做动态稳定性调整的直接结果:如果你不稍加控制,直升机就不能保持悬停。所以为了保持直升机相对于地面恒定的位置和高度,飞行员需要不断地控制调整。
悬停中最困难的就是操纵驾驶杆来保持直升机纵向和横向的运动不变从而稳定住直升机。而装备双桨叶的旋翼系统的直升机操纵起来则相对简单。因为桨毂的反应很迅速,所需的驾驶杆微操也会少很多。

▲工人通过直升机悬停修理高压线
直升机能够飞行,靠的是它的旋翼产生的升力,当它飞到半空中,产生的升力恰好和它的重力形成平衡,那么直升机就能停留在空中,既不前进,也不后退了。
虽然原理听起来并不难,但是实际操作却并非如此,对于新手来说,操作起来尤其困难,这是因为没有积极作动态稳定性调整的直接结果:如果你不稍加控制,直升机就不能保持悬停。要想保持悬停,需要细致成熟的操控。今天就介绍一些直升机悬停的小技巧,让你离成熟的飞行员更进一步。

▲直升机在海上悬停
悬停操作的特点
1、滞后性。为保持稳定悬停,驾驶员需要时刻对操纵系统进行细微的调节输入来平衡外界风等因素的干扰。
当改变主旋翼拉力方向时,由于气流具有保持“原有”状态的特性,同时旋翼改变气流方向时还会产生附加涡流,也会阻碍新拉力方向的建立。因此,驾驶员需要对姿态变化有预判并提前给予修正。
2、反复性。相对于固定翼飞机,直升机的角速度阻尼小,操纵灵敏度高。当飞行状态发生改变时,由于滞后性,飞行状态的修正往往超出预期。此时的周期变距杆需要反复输入调节来维持稳定悬停。
3、协调性。直升机运动部件多,机械连接复杂。运动状态的变化同周期变距杆、总距和方向舵的输入是互相关联和影响的。调节过程越柔和,越有利于悬停状态的保持。

影响直升机悬停的因素有哪些?
地面效应的影响
悬停时,离地高度越低,气流受到地面的阻挡作用越强,地面效应也就越显著。一般来说,当旋翼离地高度超过旋翼直径的长度时,地面效应基本消失。地面效应的强弱还与海拔高度有关,海拔高度高,空气密度小,地面效应随之减弱。
一般情况下,直升机在大载重飞行时,悬停是很困难的,但若尽量利用地面效应作近地面的悬停,因剩余功率增加,则比较容易。
地面效应不仅能使旋翼所需功率减小,还能显著地提高直升机的稳定性。这是因为,当直升机在地面效应范围内悬停时,如果由于外界干扰发生了倾斜,这时桨盘也要跟着倾斜,其降低部分因离地面近,产生拉力大;而抬起部分因离地面远,产生拉力小,从而形成稳定力矩,使直升机自动恢复平衡。此外,直升机在地效范围内悬停,由于地面效应的作用,具有自动保持高度的趋势。例如,直升机因受扰动而高度降低时,桨盘距地面距离缩短,桨盘下方的压力增大,这样就会产生一个向上的附加拉力,力图使直升机恢复到原来的高度。地面效应的这两种影响,是直升机悬停的有利条件。
风的影响
1.逆风悬停
逆风中悬停,直升机会以与风速相同的速度向后移位,为了保持位置,应向前迎杆,直升机产生俯角,旋翼桨盘前倾,使直升机产生与风速相等的前飞速度,因而旋翼的诱导速度减小,悬停所需功率也随之减小;同时,由于直升机的方向安定性增强,容易保持方向。在有风的情况下,应尽量采用逆风悬停。与无风悬停相比,逆风悬停机头稍低,且逆风速越大,机头越低。
2.顺风悬停
顺风悬停,直升机受风的作用会向前位移,所以应向后拉杆,旋翼桨盘后倾,使直升机后退速度与风速相等。这样机头比无风悬停是要高。机头上仰量大,将使尾部离地面高度降低。为保证飞行安全,避免尾部擦地,顺风悬停的高度要适当地增加。
顺风悬停,由于垂直安定面和尾桨的作用是不安定的,方向不易保持,这就要求飞行员及时主动修正。一般情况下,直升机应尽量避免在大风中悬停。
3.侧风悬停
侧风悬停,由于垂直安定面的安定作用,直升机容易向风的来向偏转,所以应注意保持方向。另外,侧风的作用还将使直升机沿风的去向移位,因此,侧风悬停时应向风来方向压杆。
气温的影响
气温升高,空气密度减小,发动机可用的功率降低,悬停所需功率增大。所以悬停升限降低,最大载重量减少,悬停性能变差。气温降低,对悬停的影响则相反。
飞行重量的影响
直升机载重量的大小,将直接影响到悬停高度。载重量越大,所需功率越大,剩余功率和备份拉力越小,悬停高度就越低,机动性也越差。
海拔高度的影响
高度升高,空气密度减小,所需功率增大,发动机可用功率减小,所以,随高度升高直升机悬停性能变差。
悬停小贴士

一、驾驶杆的操纵
悬停中最困难的就是操纵驾驶杆来保持直升机纵向和横向的运动不变从而稳定住直升机。而装备双桨叶的旋翼系统的直升机操纵起来则相对简单。因为桨毂的反应很迅速,所需的驾驶杆微操也会少很多。
驾驶杆并不是一个位置控制系统,而是一个加速度的控制系统,就是说,如果你想让直升机向右缓慢移动你需要向右带四分之一英寸的杆量;如果你想让直升机向右非常迅速的移动你需要向右带一英寸的杆量。
在悬停中,我们希望维持直升机与地面不变的关系而不希望去处理直升机的加速度。
那么就需要以下一些技巧:
1、目视风挡外,假定想使直升机向右移动一英寸。
2、微微向右压杆,感觉直升机开始有向右移动的趋势。
3、判断直升机向右的加速度。
4、当直升机出现一个理想的加速度后, 回杆 中立。
5、当直升机接近理想位置时,向左压杆。
6、判断直升机的加速度,如果减速过快,减小向左的杆量;如果直升机仍然加速,增加向左的杆量。
7、当直升机到达理想位置, 回杆 中立。如果没有达到理想位置,则重新重复这一系列动作。
在这一系列动作中需要体会的是,当运用驾驶杆改变直升机状态时,它对直升机的反馈非常非常非常的灵敏,所以所需的操纵量非常小,驾驶杆的移动量基本在一美分硬币的范围内。同时需要掌握在修正时向反方向回杆的量,总之多加以练习即可掌握(正常人在十小时内)。

二、总距杆的操纵
直升机的高度是飞行员通过上提下放总距杆来控制的,在直升机的性能极限内,上提或下放多少总距的量,直升机的高度就会上升或下降多少,这是一个定值。
多数总距杆的操纵还影响到发动机功率的输出。这是因为操纵桨距杆改变了主旋翼桨叶迎角,而发动机需要改变相应的功率从而使主旋翼的转速保持恒定。
对于总距杆需要注意以下三种不同类型的操作。
1、最简单的一种,总距杆与发动机没有直接连接,飞行员需要在操纵总距杆时同时操纵油门把手来控制发动机的功率。
2、当总距杆与发动机连接时,操纵总距的同时油门也自动修正。相关调节器(Correlator)会在发动机输出功率时配齐总距的位置,但是有时候相关调节器无法准确地进行修正,但也比 没有 强,至少飞行员无须多分配注意力在控制油门手柄上。
3、就是总距系统和发动机通过自动调节器(Governor)连接在一起。这种装置可以十分准确地让发动机功率保持在绿区。当总距变化时,自动调节器会自动调节相应的发动机功率以保持足够的转速。

三、(反扭矩)脚舵的操纵
在直升机悬停时,通过操纵反扭矩脚舵使直升机转向。踩左脚舵,直升机机头向左转,反之向右。这和飞机的脚舵控制飞机左转右转一样。反扭矩脚舵也是一个控制速率的系统,左蹬或者右蹬会向相应方向产生一个偏转的速率。对脚舵作用的越多,直升机会转向的更快。
在静风天悬停时,几乎很少操纵反扭矩脚舵。但在大风天,想要保持悬停,则需要不停的修正脚舵以抵消风和主旋翼下洗气流的影响。

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