Kan alle helikoptre sveve, og hvor lang tid tar det å “ stoppe ”?

Som nevnt i et annet svar, alle helikoptre kan sveve, men en såkalt «high hover» (utenfor bakkeeffekt eller spesielt i operasjonell høyde) er en vanskeligere manøvre, som krever mer kraft enn en bakkeoppsving, og er vanskeligere å vedlikeholde (fordi referansepunkter er mye lenger unna ).

Helikoptre genererer mer løft for den samme kraften når de er i fly, og overgang fra frem til svever krever en godt kontrollert kombinasjon av å tilføre kraft, justere kollektive og manøvrerende sykliske (i begge akser) og antirotasjonskontroller – det vil si at det er mye vanskeligere enn å bare fly fremover i lav hastighet. Generelt sett er det mye lettere å fortsette fremover når det er høyt og flyr fremover (det er også tryggere siden autorotasjon i tilfelle en feil fungerer bedre hvis du allerede har en hastighet fremover).

Sveve på instrumenter er enda vanskeligere enn en høy sveve – så hvis synlighet er et problem, er det generelt mye bedre å fortsette fremover enn å prøve en høy sveve.

Kommentarer

• Det må være poenget jeg ikke får ‘ t: » Helikoptre genererer mer løft for samme kraft når du er i fremre fly «. Min forståelse er at for å komme videre er helikopteret noe » skrått fremover » (nese ned), og at det som var vertikal løft, nå er delt i en (mindre) komponent oppover og en fremoverkomponent. Hvordan genereres mer løft i denne situasjonen? Er det luftstrømmen fra fremoverbevegelsen som tilfører » til luftstrømmen fra rotasjonsbevegelsen og genererer dermed mer løft?
• Slik jeg ‘ har sett skjematisk, » translasjonsløft » skyldes økningen i luftstrøm gjennom rotorskiven sammenlignet med sveven . I motsetning til en autogyro er denne luftstrømmen nedover ovenfra (fordi kollektivet er positivt, der en autogyro har en negativ bladhøyde for å sikre at den roterer automatisk), og jo mer luft tilsettes svevertilstanden, jo mer løft genereres (eller mindre strøm er nødvendig for samme heis).
• Et svevende helikopter opererer i sitt eget nedvask, noe som reduserer løft og krever mer kraft. Helikoptre i fjellredningsaksjoner krasjer ofte når de kommer i en sveve i høy høyde, men mangler makten til å opprettholde den. (@jcaron)
• @jcaron en annen (forenklet) måte å se på den er at rotordisken oppfører seg som en vinge: den tillater ikke den horisontale luftstrømmen fra fremre flytur selv om den er (i drevet fly i det minste ), så det blir avbøyd og skaper ekstra løft, akkurat som det ville gjort hvis det møtte en vinge i form av disken. Selvfølgelig er det et lavt sideforhold og ineffektiv vinge, men det fungerer likevel.
• teknisk sett har rotorbladene et mye høyere sideforhold enn nesten hvilken som helst vinge (i tillegg til muligens for seilfly).

Ja, alle helikoptre kan sveve, men det krever:

• Mer konsentrasjon til sveve enn å fly, fordi helikoptre er ustabile i sveven i tonehøyde og rull. Fremoverhastighet gir stabilitet og å fly helikopter med fremoverhastighet er sammenlignbar med å fly med et fast vingeplan, mens svevingen kan sammenlignes med å stå på toppen av en stor oppblåsbar ball.
• Mer kraft til å sveve enn å fly med fremoverhastighet. Dette er fordi i sveven er det mer indusert drag enn i fremre flytur. Grafen nedenfor er fra det koblede svaret og viser nedgangen i total nødvendig kraft når flyhastigheten øker fra null.

For å sveve, må tilgjengelig strøm være større enn nødvendig strøm. Tilgjengelig motoreffekt reduseres med økende høyde på grunn av den reduserende lufttettheten, og dette resulterer i at helikoptre har svevetak, der tilgjengelig kraft er lik kraften som kreves.

Bakkeeffekt reduserer nødvendig kraft, og resulterer i to svev tak, i bakkeeffekt og utenfor bakkeeffekt. Men selv under OGE-svevetaket er det rett og slett tryggere for et helikopter å hente frem hastighet kort tid etter start:

• Som nevnt, flyr i fart etterlater mer drivstoff om bord i den nødvendige turvarigheten .
• Mens du svever OGE, må du holde høyden ved hjelp av høydemåler, mens ustabil stigning og rulling må korrigeres. Konsentrasjonen som kreves når man ser på instrumentene, reduserer situasjonsbevisstheten. Å holde helikopternivået kan ikke gjøres ved bare å bruke instrumentene siden perifer visjon ikke er involvert. Der vinden tar helikopteret ikke kan sees fra instrumentene, og flygende fastvingefly er mye vanskeligere å fokusere på.
• Hvis høyden ikke opprettholdes i OGE-sveven, er det muligheten for at helikopteret kommer inn i vortex ringtilstand , en farlig situasjon der det synker ned i sitt eget rotorkjøl. Virvelringstilstand eksisterer ikke når du flyr fremover.

Kommentarer

• Jeg vet virkelig ikke ‘ t forstår hvorfor vortexringstilstand ikke ‘ t forekommer til enhver tid under 0 IAS-operasjon, og jeg mistenker at det delvis skjer. Jeg er klar over at jeg har 20/20 i ettertid her, men å ha det inne i en inngjerdet helikopterport (f.eks. Bin lastet ‘ s sted) virker helt opplagt for meg.
• @ Harper-ReinstateMonica Den nedre siden av rotorskiven skyver luften ned, den øvre siden suger luft inn. I en grad, selv uten synkehastighet, er det noe omvendt strømning ved knivspissene som er merkbart som et lite tap av løft og økning av drag. Tipseffekten tas normalt med når man dimensjonerer motorer og rotorer, som alle går ned i avløpet hvis helikopteret synker ned i sitt eget nedvask.
• » svevingen er sammenlignbar med å stå på toppen av en stor oppblåsbar ball » – Hvorfor finnes det ikke autonome systemer for å opprettholde sveveren?
• @aroth auto-hover systems eksisterer, men er ikke veldig utbredt i sivile design på grunn av det lille markedet, noe som forårsaker en ganske langsom bruk av ny teknologi.
• @RussellMcMahon I ‘ har hørt det beskrevet av en lisensiert fastvinge-pilot som tar en tidlig helikopterovergangsleksjon som » som å fly en Cessna «. Jo raskere hastighet fremover, jo mer rull du må korrigere (ubalansert løft mellom frem- og tilbaketrekkende kniver), jo mer kraft bruker du jo mer halerotor trenger du, og det er ‘ fortsatt den konstante sjongleringen av gass og kollektivt for å håndtere høyde og RPM – men det er ‘ fremdeles lettere enn å sveve.

Når du navigerer på WX i et helikopter, er det ofte mindre arbeidsmengde å fly baner.Det gir ekstra perspektiv og tillater enkel lateral bevegelse i løpet av banen. Det reduserer også konfigurasjonsendringer og mulige kraftendringer, ettersom flyet kan holdes i translasjonelløft.

IFR-holdnavigasjon for helikoptre er i det vesentlige identisk med fly, og vanlige hold på et kryss eller en maritim er tilordnet ATC. Dette er for informasjonsformål i forhold til OP-spørsmålet, fordi helikopteret i eksemplet var VFR eller SVFR, og et konvensjonelt instrumenthold ville ikke bli brukt med mindre IFR-godkjenning ble utstedt. Sveve på ett sted uten visuell referanse kan ikke lett oppnås. De fleste helikoptre er ikke instrumentert for et helt IMC-hold. For eksempel kan ikke liten bevegelse inline med lengderetningen bestemmes nøyaktig med instrumentene som normalt brukes til IFR-flyging. GPS / IMS / FMS kan gi informasjonen, men det gjøres ikke på vanlig måte. Kort sagt, et helikopter flyr IFR som et fly og svever med visuell referanse.

Oppsummert tillater en bane bedre synlighet i alle retninger og derfor bedre situasjonsbevissthet, og den krever ikke en konfigurasjonsendring, og den krever mindre kraft per tidsenhet hvis flyhastigheten er i en rimelig konvolutt.

Kommentarer

• Bare et sideanmerke, da det ikke direkte adresserer OP-spørsmålet … I Vietnam-konflikten var det vanlig praksis å prøv å velge en LZ som var litt større, slik at helikopteret kunne bane i umiddelbar nærhet av LZ og med mer beskyttelse mot fiendens ild. Løftet av en (for) tungt lastet evakueringsflyging ville være i bakkeeffekt og overgått dyktig til fremoverbevegelse, slik at translasjonsheisen ville hjelpe klatringen. Selvfølgelig læres piloter å aldri overbelaste helikoptrene …
• Når det gjelder Vietnam og helikoptre i bakken, anbefaler jeg boken » To The Limit «. En ting jeg husker fra den boka: helikoptre ble sørgelig understyrket for oppgavene de ble brukt til!
• @sandos re Vietnam og choppere – jeg anbefaler på det sterkeste » Chickenhawk «. Morsommere enn » MASH » Blodigere, skumlere, mer nøkternt, mer opplysende mer ekte og mer interessant enn » MASH » En virkelig verdensberetning om den fullstendige skrekk for å fly en UH-1 » Huey » helikopter (IKKE en kobra) i Vietnam.
• Jeg har flere aldrende kompiser som var Huey-piloter, og fortalte høye historier om å være overbelastet, og ikke i stand til å forlate LZ med mindre de er i translasjonell løft. Senere lærte jeg hvordan det kunne være slik, og skjønte da hvor overbelastet de måtte ha vært. Da de ble konfrontert, nektet de noen gang å være overbelastet, bare en varm, fuktig dag.

Når et helikopter svever, den sitter i utgangspunktet i sin egen vask. Ved å skyve luften ned skaper den et lavtrykksområde over seg selv, og et høyt trykkområde under den. For å holde seg svevende må den trekke luft fra lavtrykksområdet og skyv det inn i høytrykket er under det, noe som tar mye energi. Hvis det i stedet flyr fremover, møter det frisk luft uten (så mye av) en trykkdifferensial for å kjempe.

Matematikken på den : Anta at du har et helikopter med masse $ m_1 $ som holder seg i lufta i tid $ t $ . Hvis det var bare i fritt fall, det ville få en hastighet på $ gt $ , for et momentum på $ m_1gt $ for at den ikke skal få hastighet nedover, må den på en eller annen måte kaste $ m_1gt $ av fart. Så det trenger litt reaksjonsmasse å overføre momentum til. Den massen er luft. Hvis den skyver luft med masse $ m_2 $ nedover med hastighet $ v_2 $ (dvs. vaskehastighet), vil momentum vil være $ m_2v_2 $ . Når vi setter $ m_1gt $ lik $ m_2v_2 $ , finner vi at $ v_2 = \ frac {m_1gt} {m_2} $ . Energien til denne luften vil være $ \ frac {m_2v_2 ^ 2} 2 $ , eller $ \ frac {m_2} 2 (\ frac {m_1gt} {m_2}) ^ 2 $ , som reduseres til $ \ frac {(m_1gt) ^ 2} {2m_2} $ .

Så jo mer luft helikopteret skyver ned, desto lavere er vaskehastigheten, og jo mindre energi bruker helikopteret. Ved å fortsette å fly fremover enn å sveve, møter helikopteret mer luft, noe som gir lavere vaskehastighet.

Dette er et fenomen for alle fly som er tyngre enn luft: jo raskere de flyr, desto lettere er det å produsere heis.

Spørsmål 1: Nei, en S-76 kan sveve, men den er mer energiintensiv enn økonomikryss. Det var mer fornuftig å sirkle og holde i et område i motsetning til sveving. I tillegg kan sveve i høyden være farlig i tilfelle motor- eller halerotorfeil, og hvis du har noe foroverhastighet, kan det hjelpe til med å foreta en autorotativ landing, om nødvendig.

Spørsmål 2: Det som førte til ulykken er spekulativt til NTSB lanserer sin rapport. Vi får ikke noe definitivt svar før da. Vi vet at hele Los Angeles-bassenget rapporterte om at det var lite overskyet og at begge KBUR og KVNY rapporterte om IFR-værforhold lokalt. Helikopteret holder fri fra KBUR klasse C til den får en spesiell VFR-klaring, og setter kursen nordvest og går rundt kanteneav KVNY klasse D-overflaten, sving til venstre mot syd mot Calabasas og følg CA101 gjennom kløftene med høy hastighet, rundt 120 KIAS . En av de siste ATC-interaksjonene var å fortelle SoCal-tilnærmingen at han manøvrerte for å unngå skyer. Nøyaktig hvilke faktorer som førte til ulykken på det tidspunktet, er ukjent, men som pilot har jeg noen teorier. Det ser ut som om piloten fløy i SVFR, men med helikoptre kan sikten være så lav som 800 km for SVFR-operasjoner. Å være i en smal kløft med marginale værforhold og forsøke å fly med høy hastighet, var det sannsynligvis ikke veldig mange alternativer igjen hvis kløften ble sokket inn.

En fullastet S-76 veier inn på rundt 5.000 kg og cruising på 130 KIAS, vil det ta litt tid å stoppe det. Det kan være utenfor det synligheten den dagen vil tillate.

Kommentarer

• Fjernet en annen spekulasjon fra svaret ditt. Ikke spekuler i pågående undersøkelser.

Ikke alle kan sveve på ubestemt tid.

Et fullastet sovjetisk tiders MI-24 Hind angrepshelikopter kunne bare sveve i 15-20 sekunder, før motorene er skadet av overbelastningen.

Amerikanske etterretningsbyråer lurte på hvorfor Hinds alltid syntes å løpe i stedet for å trekke opp i en sveve for å ta av, til de fikk tak i en og fant ut at ute.

Kommentarer

• Det ville imidlertid være veldig galt å anta at Mi 24 ikke er i stand til slike manøvrer eller enda mer krevende manøvrer med lav hastighet. Stresset bør være på » fullastet » her youtu.be/waHOJ5LaEvc?t=161 Transportsammenligningen er stor i denne fuglen, og den kommer absolutt ikke til å bli fullastet med transportert personell og deres utstyr i en angrepsrolle.

Som mange av de andre kommentatorene her nevnt, er det mye enklere og lavere arbeidsbelastning for pilot for å fly frem enn sveve. Det tar også mer kraft fra motoren å sveve enn det å fly fremover, og dette har i stor grad å gjøre med effektene som er nevnt ovenfor om å måtte trekke luft ovenfra rotoren og ned. Det sparer meg også ganske mye bensin. En ting jeg ikke ser nevnt her er at det også er betydelig tryggere å fly fremover enn å sveve, i den forstand at det er en mye større feilmargin i flyvning fremover enn det er i en svev, og jeg vil anstrenge meg for å forklare det.

Helikoptre, i tilfelle motorfeil, kan rotere automatisk. Dette betyr i utgangspunktet at du «glir» helikopteret (det fungerer som disse pinnene med en propell på dem som du snurrer mellom hendene og de flyr litt). Automatisk rotering mens du beveger deg fremover er mye lettere å gjøre, og er mye mer skånsom enn å rotere automatisk i sveve. Hvis jeg roterer automatisk i sveven, må jeg først konvertere litt høyde til å bevege meg fremover, og når jeg først gjør det, kan jeg «gli» mot bakken. Når jeg kommer nær bakken, konverterer jeg fremoverhastigheten jeg nå har kommet inn i rotoren, så i utgangspunktet stopper jeg og en skånsom landing. Hva betyr dette i praksis? Det betyr at hvis jeg beveger meg fremover, kan jeg rotere automatisk i hvilken som helst høyde. Jeg kan rotere automatisk hvor som helst fra 20ft til 15000ft høyde. Hvis jeg er i svev og må rotere automatisk, vil jeg trolig trenge et sted mellom 200-500 fot høyde for å kunne rotere og lande trygt. Når jeg flyr, er jeg komfortabel med å sveve veldig nær bakken (1-30ft) og jeg er komfortabel med å sveve på 500ft +. Jeg er langt mindre komfortabel (fra et sikkerhetsperspektiv) som svever på 250 fot enn jeg er på 1000 fot.

TLDR;
Jeg pleier å tenke på at rotoren snurrer som et «batteri».Hvis rotoren slutter å spinne, har jeg ingen energi, og jeg vil falle ut av himmelen. Rotoren bruker konstant energi for å holde meg i luften, og at bruken av rotorenergien vil redusere farten. Jeg kan tilføre mer energi til rotoren ved å bruke motoren, men jeg kan også konvertere både bevegelse fremover og høyde til spinning rotoren. Hvis jeg mister motoren, begynner jeg å senke meg for å holde rotoren snurrende til jeg kommer nær bakken. Nå er det ingen gratis lunsj, så det jeg ikke kan gjøre er å bytte høyde for rotorhastighet, og Bruk så nøyaktig samme energi til å bytte rotorhastighet til å stoppe fallet mitt. Den har friksjon osv., og så vil jeg slå bakken veldig hardt hvis jeg gjør det. Det jeg kan gjøre er å gå fremover også! Så nå går jeg fremover, og jeg bytter høyde for rotorhastighet, noe som i utgangspunktet betyr at jeg faller sakte (synkende). Når jeg kommer nær bakken, kan jeg bremse helikopterets bevegelse forover, og konvertere fremoverenergien til rotorhastighet også! Dette betyr at jeg kan slutte å bevege meg fremover, og som et resultat har en veldig myk landing. Det er derfor jeg kan ikke rotere automatisk fra svever. Først må jeg konvertere noe av høyden min til å bevege meg fremover, og først deretter bremse nedstigningen når jeg kommer nær bakken. Så konverterer jeg den fremoverbevegelsen til å gjøre landingen fin og skånsom. Å konvertere denne høyden til bevegelse fremover vil ta meg rundt 200-400 fot, og det er grunnen til at helikopterpiloter ikke liker å sveve i lave høyder.
SLUT TLDR;

Alle helikoptre kan sveve. Det er den viktigste fordelen med den typen fly over autogyroen. Nesten alle fly med roterende ving er i dag helikoptre, med bare et relativt lite antall autogyroer rundt. De mest avanserte autogyroene på 30-tallet, før helikoptre eksisterte, var i stand til vertikal start og landing, men klarte ikke å sveve.

Kommentarer

• Ikke alle helikoptre kan sveve ut av bakken i alle vekter. Maks vekt som skal tas av & kan operere trygt, kan være godt over maks vekt for å sveve ut av bakken. Sveve i bakkeeffekt tar betydelig mindre kraft enn å sveve ut av bakkeeffekt.
• I bakkeeffekt eller ikke er sveving et særegent trekk ved helikoptre. Ingen gyroplane kan sveve, selv i bakkeneffekt …

Noe interessant informasjon som jeg ble fortalt av en veldig erfaren helikopterpilot i dag … ting som ikke er åpenbare …

Forstå først at et helikopter i svev har null naturlig stabilitet. Med mindre piloten opprettholder aktiv og umiddelbar kontroll over det, som ved bruk av visuelle referanser, vil et helikopter i sveve begynne å endre holdning og hastighet og akselerere disse endringene til det krasjer. I fremre flymodus har helikopteret den naturlige stabiliteten til et fly.

Ved lave flyhastigheter , vil fly advare piloten med et stallvarselhorn om at flyegenskapene er i ferd med å endre seg drastisk. Helikoptre informerer ikke piloten når helikopteret overgår fra foroverflyging til svever. Det er opp til piloten å vite dette.

Dette er viktig å huske på, fordi den aktuelle S76 hadde fløyet i tåke. Null visuelle referanser. Den hadde også gått inn i en stigning og mistet flyhastigheten, nok til der den ser ut til å ha gått over fra flytur fremover (der den har den naturlige stabiliteten til et fly) til svev med null stabilitet.

Instrumentene i de fleste kommersielle helikoptre er de samme som i et fly, og er derfor bare nyttige hvis helikopteret har tilstrekkelig hastighet fremover til å være i fremre flymodus, dvs.> 30 kts for et fly på størrelse og vekt på S76. Man kan ikke sveve et helikopter med flyinstrumenter, bare på instrumenter. De er ikke presise nok. Noen militære fly har tilleggsinstrumenter som gir nøyaktig holdnings- og akselerasjonsinformasjon for å tillate svev med null visuelle referanser, vanligvis SAR eller spesielle opsfugler.

Det jeg ikke visste før i dag: et helikopter med flyinstrumenter kan ikke bli svevet under IMC-forhold på disse instrumentene alene. Fraværende visuelle referanser eller helikopterspesifikke instrumenter, vil det bli stadig mer ustabilt og krasje. Og gjør det ganske raskt, som innen 30 sekunder.

Kommentarer

• Jeg har fjernet den store delen i midten der du fortsatt spekulerer i en ulykke under etterforskning. Ikke gjør ‘ ikke gjør det. Resten av dette svarer ikke på det stilte spørsmålet.