Kan alle helikoptere svæve, og hvor lang tid tager det at “ stopper ”?

Som bemærket i et andet svar, alle helikoptere kan svæve, men en såkaldt “høj svæver” (ude af jordeffekt eller især i driftshøjde) er en vanskeligere manøvre, der kræver mere magt end en jord svæver, og er sværere at vedligeholde (fordi referencepunkter er langt længere væk ).

Helikoptere genererer mere løft for den samme kraft, når de er i flyvning fremad, og overgang fra frem til svæver kræver en velkontrolleret kombination af tilføjelse af kraft, justering kollektive og manøvrerende cykliske (i begge akser) og antirotationskontroller – det vil sige det er meget sværere end blot at flyve fremad i lav hastighed. Generelt er det meget lettere at fortsætte fremad, når det først er flyvet frem og flyvet fremad (det er også sikrere, da autorotation i tilfælde af en fejl fungerer bedre, hvis du allerede har en hastighed fremad).

At svæve på instrumenter er endnu sværere end en høj svæver – så hvis synlighed er et problem, er det generelt langt bedre at fortsætte fremadrettet end at forsøge en høj svæver.

Kommentarer

• Det må være det punkt, jeg ikke ‘ ikke får helt: ” Helikoptere genererer mere løft for den samme kraft, når du er i fremadflyvning “. Min forståelse er, at for at komme videre, er helikopteren noget ” skråt fremad ” (næsen ned), og at det, der var lodret løft, nu er opdelt i en (mindre) komponent opad og en fremadgående komponent. Hvordan genereres mere lift i denne situation? Er det luftstrømmen fra den fremadgående bevægelse, der tilføjer ” til luftstrømmen fra rotationsbevægelsen og genererer således mere løft?
• Sådan jeg ‘ har set det skematisk, ” translationel lift ” skyldes stigningen i luftstrøm gennem rotorskiven sammenlignet med svæve . I modsætning til en autogyro er denne luftstrøm nedad ovenfra (fordi kollektivet er positivt, hvor en autogyro har en negativ bladhøjde for at sikre, at den roterer automatisk), og jo mere luft der tilføjes svævningsbetingelsen, jo mere løft genereres (eller der kræves mindre strøm til den samme lift).
• En svævende helikopter opererer i sin egen nedvask, hvilket reducerer løft og kræver mere strøm. Helikoptere i bjergredningsoperationer styrter ofte , når de kommer i en svæv i høj højde, men mangler evnen til at opretholde det. (@jcaron)
• @jcaron en anden (forenklet) måde at se på den er, at rotordisken opfører sig som en vinge: den tillader ikke den vandrette luftstrøm fra fremadgående flyvning selvom den er ), så det afbøjes og skaber yderligere løft, ligesom det ville, hvis det mødte en vinge i form af disken. Naturligvis er det et lavt sideforhold og ineffektiv vinge, men det fungerer alligevel.
• teknisk set har rotorblade et meget højere billedformat end næsten enhver vinge (udover muligvis svævefly).

Ja, alle helikoptere kan svæve, men det kræver:

• Mere koncentration til svæve end at flyve, fordi helikoptere er ustabile i svævningen i pitch and roll. Fremadgående lufthastighed giver stabilitet, og at flyve en helikopter med fremadgående lufthastighed er sammenlignelig med at flyve med et fast vingeplan, mens svævningen kan sammenlignes med at stå på toppen af en stor oppustelig kugle.
• Mere magt til at svæve end at flyve med fremadrettet lufthastighed. Dette skyldes, at i svævningen er der mere induceret træk end i fremadgående flyvning. Grafen nedenfor er fra det sammenkædede svar og viser faldet i den samlede krævede effekt, når lufthastigheden stiger fra nul.

For at holde markøren skal den tilgængelige strøm være større end den krævede effekt. Tilgængelig motoreffekt reduceres med stigende højde på grund af den faldende lufttæthed, og dette resulterer i helikoptere med svævende loft, hvor den tilgængelige strøm er lig med den krævede effekt.

Jordeffekt reducerer den krævede effekt, hvilket resulterer i to svævninger lofter, i jordeffekt og udenpåliggende jordeffekt. Men selv under OGE-svævloftet er det simpelthen sikrere for en helikopter at samle frem flyvehastighed kort efter start:

• Som nævnt efterlader flyvning med hastighed mere brændstof om bord i den krævede turvarighed .
• Mens du svæver med OGE, skal højden holdes ved hjælp af højdemåler, mens ustabil tonehøjde og rulle skal rettes. Den krævede koncentration, når man ser på instrumenterne, reducerer situationsbevidstheden. At holde helikopterniveauet kan ikke udføres kun ved hjælp af instrumenterne, da den perifere vision ikke er involveret. Hvor vinden tager, kan helikopteren ikke ses fra instrumenterne, og flyvende fastvingede fly er meget sværere at fokusere på.
• Hvis højden ikke opretholdes i OGE-svævningen, er der muligheden for, at helikopteren kommer ind i hvirvelringstilstand , en farlig situation, hvor den synker ned i sit eget rotorkøl. Vortex ringtilstand eksisterer ikke, når man flyver fremad.

Kommentarer

• Jeg don virkelig ‘ t forstår, hvorfor hvirvelringstilstand ikke ‘ t forekommer på alle tidspunkter under 0 IAS-operation, og jeg formoder, at det delvis sker. Jeg er klar over, at jeg har 20/20 bagefter her, men at have det til at ske inde i en befæstet heliport (f.eks. Bin laden ‘ s sted) synes mig helt åbenlyst.
• @ Harper-ReinstateMonica Den nedre side af rotorskiven skubber luft ned, den øverste side suger luft ind. I et omfang, selv uden synkehastighed, er der noget omvendt flow ved knivspidserne, hvilket kan ses som et mindre tab af løft og stigning i træk. Tipeffekten tages normalt i betragtning ved dimensionering af motorer og rotorer, som alle går ned i afløbet, hvis helikopteren synker ned i sin egen nedvask.
• ” svævningen er sammenlignelig med at stå på toppen af en stor oppustelig kugle ” – Hvorfor findes der ikke autonome systemer til vedligeholdelse af svævningen?
• @aroth auto-hover-systemer findes, men er ikke meget udbredt i civile designs på grund af det lille marked, der forårsager en temmelig langsom anvendelse af ny teknologi.
• @RussellMcMahon I ‘ har hørt det beskrevet af en licenseret fastvinget pilot, der tager en tidlig helikopterovergangslektion som ” som at flyve en Cessna ” uden for trim. Jo hurtigere din fremadgående hastighed er, desto mere rulle skal du rette (ubalanceret løft mellem fremadgående og tilbagetrækende knive), jo mere kraft påfører du, jo mere halerotor har du brug for, og der er ‘ stadig den konstante jonglering af gashåndtaget og kollektivt for at styre højde og omdrejningstal – men det er ‘ stadig lettere end at svæve.

Når du navigerer WX i en helikopter, er det ofte mindre arbejdsbyrde at flyve baner.Det giver yderligere perspektiv og tillader let lateral bevægelse i løbet af kredsløbet. Det reducerer også konfigurationsændringer og mulige magtændringer, da flyet kan holdes i translationel løft.

IFR-holdnavigation til helikoptere er i det væsentlige identisk med fly, og regelmæssige hold på et kryds eller en flåde tildeles ATC. Dette er af informativ karakter i forhold til OP-spørgsmålet, fordi helikopteren i eksemplet var VFR eller SVFR, og et konventionelt instrumentgreb ville ikke blive brugt, medmindre der blev udstedt en IFR-godkendelse. Flytning på et sted uden visuel reference kan ikke let udføres. De fleste helikoptere er ikke udstyret til et totalt IMC-hold. For eksempel kan lille bevægelse inline med længderetningen ikke bestemmes nøjagtigt med de instrumenter, der normalt bruges til IFR-flyvning. GPS / IMS / FMS kan give disse oplysninger, men det sker ikke traditionelt. Kort sagt, en helikopter flyver IFR som et fly og svæver med visuel reference.

Sammenfattende giver en bane bedre synlighed i alle retninger og derfor bedre situationsbevidsthed, og det kræver ikke en konfigurationsændring, og det kræver mindre strøm pr. tidsenhed, hvis lufthastigheden er i en rimelig kuvert.

Kommentarer

• Bare en sidebemærkning, da det ikke direkte adresserer OP-spørgsmålet … I Vietnam-konflikten var det almindelig praksis at prøv at vælge en LZ, der var lidt større, så helikopteren kunne kredse i umiddelbar nærhed af LZ og med mere beskyttelse mod fjendens ild. Løft af en (for) tungt belastet evakueringsflyvning ville være i jordeffekt og overgik dygtigt til bevægelse fremad, så translationeliften ville hjælpe stigningen. Selvfølgelig læres piloter at aldrig overbelaste deres helikoptere …
• Med hensyn til Vietnam og helikoptere i markeffekt anbefaler jeg stærkt bogen ” To The Limit “. En ting husker jeg fra den bog: helikoptere blev sørgeligt understyrket for de opgaver, de blev brugt til!
• @sandos re Vietnam og choppere – jeg anbefaler stærkt ” Chickenhawk “. Sjovere end ” MASH ” Blodigere, mere skræmmende, mere oplysende, mere oplysende mere reel og mere interessant end ” MASH ” En reel verdensberetning om den fuldstændige terror for at flyve en UH-1 ” Huey ” helikopter (IKKE en kobra) i Vietnam.
• Jeg har flere aldrende venner, der var Huey-piloter og fortalte store fortællinger om at være langt overbelastet og ude af stand til at forlade LZ, medmindre de er i translationel løft. Senere lærte jeg, hvordan det kunne være sådan, og indså så hvor overbelastet de måtte have været. Når de blev konfronteret, nægtede de nogensinde at være overbelastede, bare en varm, fugtig dag.

Når en helikopter svæver, det sidder dybest set i sin egen vask. Ved at skubbe luft ned skaber det et lavtryksområde over sig selv og et højtryksområde under det. For at forblive svævende skal det trække luft fra lavtryksområdet og skub det ind i det høje tryk er under det, hvilket tager meget energi. Hvis det i stedet flyver fremad, møder det frisk luft uden (så meget af) en trykforskel at kæmpe.

Matematikken på den : Antag at du har en helikopter med masse $ m_1 $ der forbliver i luften i tid $ t $ . Hvis det var lige i frit fald, det ville få en hastighed på $ gt $ i et momentum på $ m_1gt $ Så for at den ikke får nogen nedadgående hastighed, skal den på en eller anden måde kaste $ m_1gt $ af momentum. Så det har brug for en vis reaktionsmasse at overføre det momentum til. Den masse er luft. Hvis det skubber luft med masse $ m_2 $ nedad med hastighed $ v_2 $ (dvs. vaskehastighed), momentum vil være $ m_2v_2 $ . Når vi indstiller $ m_1gt $ $ m_2v_2 $ , finder vi, at $ v_2 = \ frac {m_1gt} {m_2} $ . Luftens energi vil være $ \ frac {m_2v_2 ^ 2} 2 $ eller $ \ frac {m_2} 2 (\ frac {m_1gt} {m_2}) ^ 2 $ , hvilket reduceres til $ \ frac {(m_1gt) ^ 2} {2m_2} $ .

Så jo mere luft helikopteren skubber ned, jo lavere er vaskehastigheden, og jo mindre energi bruger helikopteren. Ved at fortsætte med at flyve frem i stedet for at svæve, møder helikopteren mere luft, hvilket giver en lavere vaskehastighed.

Dette er et fænomen for alle fly, der er tungere end luft: jo hurtigere de flyver, jo lettere er det at producere lift.

Spørgsmål 1: Nej, en S-76 kan svæve, men den er mere energiintensiv end økonomikrydstogt. Det var mere fornuftigt at cirkel og holde i et område i modsætning til svævning. Derudover kan svævning i højden være farligt i tilfælde af motor- eller halerotorsvigt, og hvis der er noget fremadrettet lufthastighed, kan det hjælpe med at foretage en autorotativ landing, hvis det er nødvendigt.

Spørgsmål 2: Hvad der medførte ulykken er spekulativ, indtil NTSB frigiver sin rapport. Vi får ikke et endeligt svar indtil da. Vi ved, at hele Los Angeles-bassinet rapporterede om overskyet, og begge KBUR og KVNY rapporterede IFR-vejrforhold lokalt. Helikopteren holder sig fri af KBUR klasse C, indtil den får en særlig VFR-frihøjde og kører derefter mod nordvest og skørt rundt om kanterneaf KVNY klasse D-overfladeareal, drej til venstre mod syd mod Calabasas og følg CA101 gennem kløfterne med en høj hastighed omkring 120 KIAS . En af de sidste ATC-interaktioner var at fortælle SoCal-tilgang, at han manøvrerede for at undgå skyer. Præcis hvilke faktorer der førte til ulykken på det tidspunkt er ukendt, selvom jeg som pilot har et par teorier. Det ser ud som om piloten fløj i SVFR, men med helikoptere kan udsigten være så lav som 800 km for SVFR-operationer. At være i en smal kløft med marginale vejrforhold og forsøge at flyve med en høj hastighed, var der sandsynligvis ikke så mange muligheder tilbage, hvis kløften blev sokket ind.

En fuldt belastet S-76 vejer i omkring 5.000 kg og cruising med 130 KIAS tager det en hel del at stoppe det. Det kan være ud over, hvad synligheden den dag ville give mulighed for.

Kommentarer

• Fjernet endnu en spekulation fra dit svar. Spekuler ikke i igangværende undersøgelser.

Ikke alle kan svæve på ubestemt tid.

En fuldt belastet sovjetisk æra MI-24 Hind angrebshelikopter kunne kun svæve i 15-20 sekunder, før motorerne er beskadiget af overbelastningen.

Amerikanske efterretningsbureauer spekulerede på, hvorfor Hinds altid syntes at løbe i stedet for at trække sig op i en svæver for at tage af, indtil de fik fat i en og fandt ud af, at ud.

Kommentarer

• Det ville dog være meget forkert at antage, at Mi 24 ikke er i stand til sådanne manøvrer eller endnu mere krævende manøvrer med lav hastighed. Stresset skal være på ” fuldt lastet ” her youtu.be/waHOJ5LaEvc?t=161 Transportsammenligningen er stor hos denne fugl, og den vil bestemt ikke være fuldt lastet med transporteret personale og deres udstyr i en angrebsrolle.

Som mange af de andre kommentatorer her nævnt, er det meget lettere og lavere arbejdsbyrde for pilot til at flyve fremad end svæve. Det tager også mere kraft fra motoren at svæve, end det flyver fremad, og dette har stort set at gøre med de ovennævnte virkninger om at skulle trække luft fra oven over rotoren til neden. Det sparer mig også en hel del gas. En ting, jeg ikke kan se nævnt her, er, at det også er betydeligt sikrere at flyve fremad end at svæve, i den forstand at der er en langt større margin for fejl i fremadflyvning, end der er i en svæve, og jeg vil gøre en indsats for at forklare.

Helikoptere, i tilfælde af motorfejl, kan automatisk rotere. Dette betyder dybest set, at du “svæver” helikopteren (det fungerer som disse pinde med en propel på dem, som du drejer mellem dine hænder, og de flyver lidt). Automatisk rotering, mens du bevæger dig fremad, er meget lettere at gøre og er meget mere skånsom end automatisk rotering i svævningen. Hvis jeg automatisk roterer i svævningen, skal jeg først konvertere en højde til at bevæge mig fremad, og når jeg først gør det, kan jeg “glide” mod jorden. Når jeg kommer tæt på jorden, konverterer jeg fremadgående hastighed I nu er kommet ind i rotoren, så jeg standser grundlæggende og en blid landing. Hvad betyder det i praksis? Det betyder, at hvis jeg bevæger mig fremad, kan jeg automatisk rotere i enhver højde. Jeg kan automatisk rotere hvor som helst fra 20ft til 15000ft højde. Hvis jeg er i svævning og skal automatisk rotere, har jeg sandsynligvis brug for et sted mellem 200-500 fod højde for at kunne automatisk rotere og lande sikkert. Når jeg flyver, er jeg komfortabel med at svæve meget tæt på jorden (1-30ft), og jeg er komfortabel med at svæve ved 500ft +. Jeg er langt mindre behagelig (set ud fra et sikkerhedsperspektiv), der svæver ved 250 fod, end jeg er ved 1000 fod.

TLDR;
Jeg har tendens til at tænke på rotoren, der drejer som et “batteri”.Hvis rotoren holder op med at dreje, har jeg ingen energi, og jeg falder ud af himlen. Rotoren bruger konstant energi for at holde mig flyvende, og at brugen af rotorens energi vil bremse den ned. Jeg kan tilføje mere energi til rotoren ved hjælp af motoren, men jeg kan også konvertere både fremadgående bevægelse og højde til at dreje rotoren. Hvis jeg mister motoren, begynder jeg at sænke ned for at holde rotoren rundt, indtil jeg nærmer mig jorden. Nu er der ingen gratis frokost, så hvad jeg ikke kan gøre er at bytte min højde mod rotorhastighed, og så brug nøjagtigt den samme energi til at bytte min rotorhastighed til at stoppe mit fald. Det har friktion osv., og så vil jeg ramme jorden MEGET hårdt, hvis jeg gør det. Hvad jeg dog kan gøre, er at gå fremad også! Så nu bevæger jeg mig fremad, og jeg handler højde for rotorhastighed, hvilket grundlæggende betyder, at jeg falder langsomt (faldende). Når jeg kommer tæt på jorden, kan jeg bremse helikopternes bevægelse fremad og konvertere den fremadrettede energi til rotorhastighed! Det betyder, at jeg kan stoppe med at bevæge mig fremad og som følge heraf få en meget blød landing. Det er derfor jeg kan ikke automatisk rotere fra en svæver. Først skal jeg konvertere noget af min højde til at bevæge mig fremad, og først derefter bremse min nedstigning, når jeg nærmer mig jorden. Så konverterer jeg den fremadgående bevægelse til at gøre min landing dejlig og blid. At konvertere denne højde til fremadgående bevægelse vil tage mig omkring 200-400 fod, hvorfor helikopterpiloter ikke kan lide at svæve i lave højder.
SLUT TLDR;

Alle helikoptere kan svæve. Det er den største fordel ved den type fly i forhold til autogyroen. Næsten alle fly med roterende vinger er i dag helikoptere, hvor kun et relativt lille antal autogyroer stadig findes. De mest avancerede autogyros i 30erne, før helikoptere eksisterede, var i stand til lodret start og landing, men kunne ikke svæve.

Kommentarer

• Ikke alle helikoptere kan svæve uden for jordeffekten i alle vægte. Den maksimale vægt, der skal startes & fungerer sikkert, kan være langt over den maksimale vægt for at svæve uden for jordeffekten. At svæve i jordeffekt tager betydeligt mindre strøm end at svæve uden for jordeffekt.
• I jordeffekt eller ej er svævning et særpræg ved helikoptere. Intet gyroplan kan svæve, selv i jordeffekt …

Nogle interessante oplysninger, som jeg fik at vide af en meget erfaren helikopterpilot i dag … ting, der ikke er åbenlyse …

Først skal du forstå, at en helikopter i svæver har nul naturlig stabilitet. Medmindre piloten opretholder aktiv og øjeblikkelig kontrol over den, som ved brug af visuelle referencer, vil en helikopter i svæveflyvning begynde at ændre holdning og hastighed og fremskynde disse ændringer, indtil den styrter ned. I fremadgående flytilstand har helikopteren den naturlige stabilitet af et fly.

Ved lave lufthastigheder , vil fly advare piloten med et stalladvarselhorn, at flyveegenskaber er ved at ændre sig drastisk. Helikoptere informerer ikke piloten, når helikopteren skifter fra flyvning fremad til svæver. Det er op til piloten at vide dette.

Dette er vigtigt at huske på, fordi den pågældende S76 var fløjet ind i tåge. Nul visuelle referencer. Det var også kommet ind i en stigning og mistet lufthastighed, nok til hvor det ser ud til at have overgået fra fremadrettet flyvning (hvor det har den naturlige stabilitet af et fly) til svæver med nul stabilitet.

Instrumenterne i de fleste kommercielle helikoptere er de samme som i et fly, og er derfor kun nyttige, hvis helikopteren har tilstrækkelig hastighed fremad til at være i fremadgående flytilstand, dvs.> 30 kts for et fly på størrelse og vægt af S76. Man kan ikke svæve en helikopter med flyinstrumenter, kun på instrumenter. De er ikke præcise nok. Nogle militærfly har yderligere instrumenter, der giver den nøjagtige holdnings- og accelerationsinformation for at tillade svævning med nul visuelle referencer, typisk SAR eller specielle ops fugle.

Hvad jeg ikke vidste indtil i dag: en helikopter med flyinstrumentinstrumenter kan ikke med succes svæve under IMC-forhold på disse instrumenter alene. Fraværende visuelle referencer eller helikopterspecifikke instrumenter bliver den mere og mere ustabil og styrter. Og gør det temmelig hurtigt, som inden for 30 sekunder.

Kommentarer

• Jeg har fjernet det store afsnit i midten, hvor du stadig spekulerer på en ulykke under efterforskning. Venligst ‘ gør det ikke. Resten af dette svarer ikke på det stillede spørgsmål.