Czy wszystkie helikoptery mogą unosić się w powietrzu i ile czasu zajmuje “ zatrzymanie ”?

Jak wspomniano w innej odpowiedzi, wszystkie helikoptery może zawisać, ale tak zwany „zawis wysoki” (poza wpływem ziemi lub szczególnie na wysokości operacyjnej) jest trudniejszym manewrem, wymagającym większej mocy niż zawis nad ziemią i trudniejszym do utrzymania (ponieważ punkty odniesienia są znacznie dalej ).

Śmigłowce generują więcej siły nośnej przy tej samej mocy podczas lotu do przodu, a przejście z lotu do przodu do zawisu wymaga dobrze kontrolowanej kombinacji dodawania mocy, dostosowywania kolektywne i manewrowe, cykliczne (w obu osiach) i przeciwobrotowe elementy sterujące – co oznacza, że jest to o wiele trudniejsze niż zwykły lot do przodu z małą prędkością. Ogólnie rzecz biorąc, po wzniesieniu się i locie do przodu znacznie łatwiej jest kontynuować lot do przodu (jest to również bezpieczniejsze, ponieważ w przypadku awarii autorotacja działa lepiej, jeśli masz już pewną prędkość do przodu).

Zawisanie na przyrządach jest jeszcze trudniejsze niż wysokie zawisanie – więc jeśli widzialność jest problemem, o wiele lepiej jest kontynuować lot do przodu niż próbować wysoko zawisnąć.

Komentarze

• To musi być punkt, w którym nie ' całkiem nie rozumiem: ” Helikoptery generują więcej unieść dla tej samej mocy podczas lotu do przodu „. Rozumiem, że aby iść do przodu, helikopter jest nieco ” przechylony do przodu ” (nos w dół), a to, co było uniesieniem pionowym, jest teraz podzielone na (mniejszy) komponent skierowany do góry i komponent do przodu. W jaki sposób w tej sytuacji generowane jest większe uniesienie? Czy jest to przepływ powietrza z ruch do przodu, który dodaje ” do przepływu powietrza z ruchu obrotowego, a tym samym generuje większą siłę nośną?
• Sposób, w jaki ' widzieliśmy to na diagramie, ” uniesienie translacyjne ” wynika ze wzrostu przepływu powietrza przez tarczę wirnika w porównaniu z zawisem . W przeciwieństwie do wiatrakowca automatycznego, ten przepływ powietrza jest skierowany w dół z góry (ponieważ zbiorczy jest dodatni, gdzie wiatrakowiec ma ujemny kąt nachylenia łopatek, aby zapewnić automatyczne obracanie), a im więcej powietrza jest dodawane do stanu zawisu, tym więcej siły nośnej jest generowane (lub do tego samego podnośnika potrzeba mniej mocy).
• Unoszący się w powietrzu helikopter działa we własnym trybie płukania, co zmniejsza siłę nośną i wymaga większej mocy. Śmigłowce biorące udział w ratownictwie górskim często rozbijają się , gdy wchodzą w zawis na dużej wysokości, ale brakuje im mocy, aby go utrzymać. (@jcaron)
• @jcaron Innym (uproszczonym) sposobem patrzenia na to jest to, że tarcza wirnika zachowuje się jak skrzydło: nie pozwala na poziomy przepływ powietrza z lotu do przodu przez samą siebie (przynajmniej w locie z napędem ), więc jest odchylany i tworzy dodatkowy wyciąg, tak jakby napotkał skrzydło w kształcie dysku. Oczywiście jest to małe wydłużenie i nieefektywne skrzydło, ale mimo to działa.
• technicznie rzecz biorąc, łopaty wirnika mają znacznie wyższy współczynnik wydłużenia niż prawie każde skrzydło (poza prawdopodobnie skrzydłami).

Tak, wszystkie helikoptery mogą zawisać, ale wymaga to:

• Więcej koncentracji, aby unosić się niż latać, ponieważ helikoptery są niestabilne w zawisie w pochyleniu i przechyleniu. Prędkość lotu do przodu zapewnia stabilność, a latanie helikopterem z prędkością do przodu jest porównywalne z lataniem samolotem o stałym skrzydle, podczas gdy zawis jest porównywalny ze staniem na szczycie dużej nadmuchiwanej piłki.
• Więcej siły do zawisu niż do lotu z prędkością do przodu. Dzieje się tak, ponieważ w zawisie występuje większy opór indukowany niż w locie do przodu. Poniższy wykres pochodzi z połączonej odpowiedzi i przedstawia spadek całkowitej wymaganej mocy przy wzroście prędkości od zera.

Aby najechać kursorem, dostępna moc musi być większa niż wymagana. Dostępna moc silnika zmniejsza się wraz ze wzrostem wysokości z powodu malejącej gęstości powietrza, co powoduje, że helikoptery mają pułap zawisu, w którym dostępna moc jest równa mocy wymaganej.

Efekt ziemi zmniejsza wymaganą moc, co skutkuje dwoma zawisami sufity, efekt gruntu i efekt gruntu zewnętrznego. Ale nawet poniżej pułapu zawisu OGE po prostu bezpieczniej jest, aby helikopter nabierał prędkości do przodu wkrótce po starcie:

• Jak już wspomniano, lot z dużą prędkością pozostawia na pokładzie więcej paliwa przez wymagany czas podróży .
• Podczas unoszenia się nad OGE, wysokość musi być utrzymywana za pomocą wysokościomierza, podczas gdy niestabilne nachylenie i przechylenie muszą zostać skorygowane. Koncentracja wymagana podczas patrzenia na instrumenty zmniejsza świadomość sytuacyjną. Utrzymanie helikoptera w poziomie nie może być wykonane przy użyciu samych instrumentów, ponieważ nie dotyczy to widzenia peryferyjnego. Tam, gdzie wieje wiatr, helikopter nie jest widoczny z przyrządów, a latające stałopłaty są znacznie trudniejsze do skupienia.
• Jeśli wysokość nie jest utrzymywana w zawisie OGE, jest możliwość, że helikopter wejdzie w stan pierścienia wirowego , niebezpieczną sytuację, w której zapadnie się we własny ślad wirnika. Stan pierścienia wirowego nie istnieje podczas lotu do przodu.

Komentarze

• Naprawdę nie ' t rozumiem, dlaczego stan pierścienia wirowego nie ' nie występuje cały czas podczas działania 0 IAS i podejrzewam, że występuje częściowo. Zdaję sobie sprawę, że mam tu 20/20 spojrzenia z perspektywy czasu, ale posiadanie go wewnątrz otoczonego murem lotniska dla helikopterów (np. Miejsce ' bin ładowanego) wydaje mi się całkowicie oczywiste.
• @ Harper-ReinstateMonica Dolna strona tarczy wirnika wypycha powietrze w dół, a górna strona zasysa powietrze. W pewnym stopniu, nawet bez prędkości opadania, występuje pewien zwrotny przepływ na końcach łopatek, co jest zauważalne jako niewielka utrata siły nośnej i wzrost oporu. Efekt końcówki jest zwykle uwzględniany podczas wymiarowania silników i wirników, co idzie na marne, jeśli helikopter tonie we własnym płukaniu.
• ” unoszenie się w powietrzu jest porównywalne stojąc na szczycie dużej nadmuchiwanej piłki ” – Dlaczego nie ma autonomicznych systemów utrzymywania zawisu?
• Systemy automatycznego zawisu @aroth istnieją, ale czy niezbyt rozpowszechnione w projektach cywilnych ze względu na mały rynek, co powoduje raczej powolne wdrażanie nowej technologii.
• @RussellMcMahon I ' słyszałem o tym przez licencjonowany pilot stałopłatowy biorący udział w lekcji wczesnego przechodzenia na helikopter jako ” jak pilot Cessny wyważonej „. Im większa prędkość do przodu, tym więcej przechyłu musisz skorygować (niezrównoważone uniesienie między łopatami wysuwającymi się i wycofującymi), im więcej mocy zastosujesz, tym więcej potrzebujesz śmigła ogonowego, a ' s nadal ciągłe żonglowanie przepustnicą i kolektywne zarządzanie wysokością i prędkością obrotową – ale to ' jest nadal łatwiejsze niż zawisanie.

Podczas nawigacji WX helikopterem, latanie po orbitach jest często mniej obciążające.Daje dodatkową perspektywę i umożliwia łatwe ruchy boczne podczas orbity. Zmniejsza również zmiany konfiguracji i możliwe zmiany mocy, ponieważ statek powietrzny może być utrzymywany w ruchu postępowym.

Nawigacja IFR dla śmigłowców jest zasadniczo identyczna jak w przypadku samolotów, a regularne utrzymywanie na skrzyżowaniu lub pomocy nawigacyjnej jest ATC. Służy to celom informacyjnym w odniesieniu do kwestii PO, ponieważ w przykładzie śmigłowiec był VFR lub SVFR i konwencjonalna ładownia przyrządów nie byłaby używana, chyba że wydano zezwolenie IFR. Unoszenie się w jednym miejscu bez wizualnego odniesienia nie może być łatwo osiągnięte. Większość helikopterów nie jest przystosowana do całkowitego trzymania IMC. Na przykład mały ruch w linii z podłużnicą nie może być dokładnie określony za pomocą przyrządów normalnie używanych do lotów IFR. Chociaż GPS / IMS / FMS może dostarczyć tych informacji, nie jest to konwencjonalnie robione. Krótko mówiąc, helikopter leci IFR jak samolot i unosi się w powietrzu, korzystając z odniesienia wizualnego.

Podsumowując, orbita zapewnia lepszą widoczność we wszystkich kierunkach, a tym samym lepszą świadomość sytuacyjną, i nie wymaga zmiany konfiguracji, a także wymaga mniejszej mocy na jednostkę czasu, jeśli prędkość lotu mieści się w rozsądnym zakresie.

Komentarze

• Na marginesie, ponieważ nie odnosi się bezpośrednio do kwestii PO … W konflikcie w Wietnamie powszechną praktyką było spróbuj wybrać LZ, który byłby nieco większy, aby helikopter mógł orbitować w bezpośrednim sąsiedztwie LZ i mieć lepszą ochronę przed ogniem wroga. Oderwanie się od (zbyt) mocno obciążonego lotu ewakuacyjnego byłoby efektem naziemnym i umiejętnie przekształcone w ruch do przodu, tak aby siła nośna wspomagała wznoszenie. Oczywiście piloci uczą się nigdy nie przeciążać swoich helikopterów …
• Jeśli chodzi o Wietnam i helikoptery działające na ziemi, gorąco polecam książkę ” To The Limit „. Jedną rzecz, którą pamiętam z tej książki: helikoptery były żałośnie słabe do zadań, do których były używane!
• @sandos re Wietnam i helikoptery – bardzo gorąco polecam ” Chickenhawk „. Zabawniejsze niż ” MASH ” Krwawsze, straszniejsze, bardziej otrzeźwiające, bardziej pouczające, rzeczywistsze i ciekawsze niż ” MASH ” Relacja ze świata rzeczywistego o przerażeniu związanym z lataniem UH-1 ” Huey ” helikopter (NIE Cobra) w Wietnamie.
• Mam kilku starzejących się kumpli, którzy byli pilotami Huey. opowieści o dużym przeciążeniu i niemożności opuszczenia strefy LZ, chyba że w ruchu postępowym. Później dowiedziałem się, jak to może być, i zdałem sobie sprawę, jak musieli być przeciążeni. Podczas konfrontacji zaprzeczyli, że kiedykolwiek byli przeciążeni, tylko w gorący, wilgotny dzień.

Gdy helikopter unosi się, po prostu siedzi w swoim własnym myjni. Spychając powietrze w dół, tworzy obszar niskiego ciśnienia nad sobą i obszar wysokiego ciśnienia pod nim. Aby pozostać w powietrzu, musi zasysać powietrze z obszaru niskiego ciśnienia i wepchnij go do wysokiego ciśnienia poniżej, co pochłania dużo energii. Jeśli zamiast tego leci do przodu, napotka świeże powietrze bez (aż) różnicy ciśnień, aby walczyć.

Matematyka na nim : Załóżmy, że masz helikopter o masie $ m_1 $ , który pozostaje w powietrzu przez czas $ t $ . Jeśli był właśnie w stanie swobodnego spadku, osiągnąłby prędkość $ gt $ , dla pędu $ m_1gt $ . Aby więc nie uzyskał żadnej prędkości w dół, musi w jakiś sposób zrzucić $ m_1gt $ pędu. Potrzebuje więc masy reakcyjnej, aby przenieść ten pęd do. Ta masa to powietrze. Jeśli wypycha powietrze o masie $ m_2 $ w dół z prędkością $ v_2 $ (tj. Prędkość prania), pęd wyniesie $ m_2v_2 $ . Ustawiając $ m_1gt $ na $ m_2v_2 $ , stwierdzimy, że $ v_2 = \ frac {m_1gt} {m_2} $ . Energia tego powietrza będzie wynosić $ \ frac {m_2v_2 ^ 2} 2 $ lub $ \ frac {m_2} 2 (\ frac {m_1gt} {m_2}) ^ 2 $ , co redukuje do $ \ frac {(m_1gt) ^ 2} {2m_2} $ .

Zatem im więcej powietrza wpycha helikopter w dół, tym niższa jest prędkość mycia i tym mniej energii zużywa helikopter. Kontynuując lot do przodu zamiast unosić się w powietrzu, helikopter napotyka więcej powietrza, umożliwiając niższą prędkość mycia.

Jest to zjawisko dla wszystkich samolotów cięższych od powietrza: im szybciej latają, tym łatwiej jest uzyskać siłę nośną.

Pytanie 1: Nie, S-76 może unosić się w powietrzu, ale jest bardziej energochłonny niż rejs ekonomiczny. Bardziej sensowne jest okrążanie obszaru i utrzymywanie go w powietrzu niż unoszenie się w powietrzu. ponadto zawis na wysokości może być niebezpieczny w przypadku awarii silnika lub wirnika ogonowego, a pewna prędkość lotu do przodu może pomóc w wykonaniu automatycznego lądowania, jeśli to konieczne.

Pytanie 2: Co spowodowało wypadek, to spekulacyjne, dopóki NTSB nie opublikuje swojego raportu. Ostatecznej odpowiedzi nie uzyskamy do tego czasu. Wiemy, że w całym dorzeczu Los Angeles odnotowano niewielkie zachmurzenie i oba KBUR i KVNY lokalnie zgłaszały warunki pogodowe IFR. Helikopter trzyma się z dala od KBUR klasy C, dopóki nie otrzyma specjalnego zezwolenia VFR, a następnie kieruje się na północny zachód, omijając krawędziepowierzchni KVNY klasy D, skręcając w lewo i kierując się na południe w kierunku Calabasas i dalej CA101 przez kaniony z dużą prędkością, około 120 KIAS . Jedną z ostatnich interakcji ATC było poinformowanie SoCal o tym, że manewrował, aby uniknąć chmur. Nie wiadomo dokładnie, jakie czynniki doprowadziły do wypadku w tamtym momencie, chociaż jako pilot mam kilka teorii. Wygląda na to, że pilot leciał na SVFR, ale w przypadku helikopterów widoczność może wynosić nawet 1/2 mili (800 m) w przypadku operacji SVFR. Będąc w wąskim kanionie z marnymi warunkami pogodowymi i próbując latać z dużą prędkością, prawdopodobnie nie pozostało zbyt wiele opcji, gdyby kanion został wsunięty.

W pełni załadowany S-76 waży przy wadze około 11 000 funtów (5000 kg) i przy 130 KIAS, zatrzymanie go zajmie sporo czasu. To może wykraczać poza to, na co pozwalałaby widoczność tego dnia.

Komentarze

• Usunięto kolejną spekulację z Twojej odpowiedzi. Proszę nie spekulować na temat trwających dochodzeń.

Nie wszyscy mogą unosić się w powietrzu w nieskończoność.

W pełni załadowany radziecki helikopter szturmowy MI-24 Hind mógł unosić się w powietrzu tylko przez 15–20 sekund, zanim silniki są uszkodzone w wyniku przeciążenia.

Amerykańskie agencje wywiadowcze zastanawiały się, dlaczego Hinds zawsze zdawał się startować w biegu, zamiast podjeżdżać w zawisie, aby wystartować, dopóki nie złapali go w swoje ręce i nie odkryli, że out.

Komentarze

• Jednak bardzo błędne byłoby założenie, że Mi 24 nie jest w stanie wykonywać takich manewrów, a nawet bardziej wymagających manewrów przy niskiej prędkości. Akcent powinien być ” w pełni załadowany ” tutaj youtu.be/waHOJ5LaEvc?t=161 Porównanie transportu jest duże u tego ptaka i na pewno nie będzie w pełni załadowane transportowanym personelem i jego sprzętem w roli ataku.

Jak wspomniało wielu innych komentujących, jest to znacznie łatwiejsze i mniej obciążające pracę pilot leci do przodu niż zawis. Zawis wymaga również więcej mocy z silnika niż do lotu do przodu, a to w dużej mierze ma związek z efektami wspomnianymi powyżej, związanymi z koniecznością wciągania powietrza z góry wirnika do dołu. To też oszczędza mi sporo gazu. Jedyną rzeczą, której tu nie widzę, jest to, że znacznie bezpieczniejsze jest latanie do przodu niż zawis, w tym sensie, że istnieje znacznie większy margines błędu w locie do przodu niż w zawisie, a ja postaram się to wyjaśnić.

Śmigłowce, w przypadku awarii silnika, mogą się automatycznie obracać. Oznacza to po prostu, że „szybujesz” helikopterem (działa jak te drążki ze śmigłem na nich, które kręcisz w dłoniach i lecą trochę). Automatyczne obracanie podczas ruchu do przodu jest znacznie łatwiejsze i delikatniejsze niż automatyczne obracanie podczas zawisu. Jeśli automatycznie obracam się w zawisie, najpierw muszę przekształcić pewną wysokość w ruch do przodu, a kiedy to zrobię, mogę „szybować” w kierunku ziemi. Kiedy zbliżam się do ziemi, konwertuję prędkość do przodu I teraz mam do wirnika, więc w zasadzie zatrzymuję się i ląduję łagodnie. Co to oznacza w praktyce? Oznacza to, że jeśli poruszam się do przodu, mogę automatycznie obracać się na dowolnej wysokości. Mogę automatycznie obracać się w dowolnym miejscu z wysokości od 20 do 15 000 stóp. Jeśli jestem w zawisie i muszę obracać się automatycznie, prawdopodobnie będę potrzebował wysokości pomiędzy 200-500 stóp, aby pomyślnie wykonać automatyczny obrót i bezpiecznie wylądować. Kiedy lecę, czuję się komfortowo unosząc się bardzo blisko ziemi (1-30 stóp) i jestem komfortowo unosząc się na wysokości 500 stóp +. „Jestem znacznie mniej wygodny (z punktu widzenia bezpieczeństwa) unosząc się na wysokości 250 stóp niż na 1000 stóp.

TLDR;
Zwykle myślę o obracającym się wirniku jako o„ baterii ”.Jeśli wirnik przestanie się kręcić, nie mam energii i spadnę z nieba. Wirnik nieustannie zużywa energię, aby utrzymać mnie w locie, a użycie energii wirnika spowolni go. Mogę dodać więcej energii do wirnika, używając silnika, ale mogę również przekształcić ruch do przodu i wysokość w wirowanie wirnik. Jeśli zgubię silnik, zacznę opadać, aby wirnik się obracał, dopóki nie zbliżę się do ziemi. Teraz nie ma darmowego obiadu, więc nie mogę zamienić wysokości na prędkość wirnika, i następnie wykorzystaj dokładnie tę samą energię, aby zamienić prędkość mojego wirnika na zatrzymanie mojego upadku. Ma tarcie itp., więc uderzę w ziemię BARDZO mocno, jeśli to zrobię. Jednak mogę również posuwać się do przodu! teraz poruszam się do przodu, a wysokość zamieniam na prędkość wirnika, co w zasadzie oznacza, że opadam powoli (opadanie). Kiedy zbliżam się do ziemi, mogę spowolnić ruch helikoptera do przodu i przekształcić energię do przodu również w prędkość wirnika! Oznacza to, że mogę przestać poruszać się do przodu iw rezultacie uzyskać bardzo miękkie lądowanie. Dlatego nie można łatwo automatycznie obracać po najechaniu kursorem. Najpierw muszę zamienić część mojej wysokości na ruch do przodu, a dopiero potem zwolnić opadanie, gdy zbliżam się do ziemi. Następnie przekształcam ten ruch do przodu w przyjemne i delikatne lądowanie. Zamiana tej wysokości na ruch do przodu zajmie mi około 200-400 stóp, dlatego piloci helikopterów nie lubią unosić się na małych wysokościach.
KONIEC TLDR;

Wszystkie helikoptery mogą unosić się w powietrzu. To jest główna przewaga tego typu samolotów nad wiatrakowcem automatycznym. Prawie wszystkie samoloty z wirującymi skrzydłami to dziś helikoptery, a wokół wciąż jest tylko stosunkowo niewielka liczba wiatrakowców automatycznych. Najbardziej zaawansowane wiatrakowce z lat 30., zanim powstały helikoptery, były zdolne do pionowego startu i lądowania, ale nie mogły zawisnąć.

Komentarze

• Nie wszystkie helikoptery mogą unosić się w powietrzu przy każdej masie. Maksymalny ciężar do startu & bezpiecznego lotu może być znacznie wyższy od maksymalnego ciężaru do unoszenia się poza efekt ziemi. Zawis przy efekcie naziemnym wymaga znacznie mniej energii niż unoszenie się poza efektem naziemnym.
• W przypadku efektu ziemi, czy nie, zawis jest charakterystyczną cechą helikopterów. Żaden wiatrakowiec nie może zawisnąć w powietrzu, nawet przy uderzeniu przy ziemi …

Kilka interesujących informacji, które mi powiedziano przez bardzo doświadczonego pilota śmigłowca dzisiaj … rzeczy, które nie są oczywiste …

Po pierwsze, zrozum, że helikopter w zawisie ma zerową naturalną stabilność. O ile pilot nie utrzymuje nad nim aktywnej i natychmiastowej kontroli, podobnie jak w przypadku odniesień wizualnych, helikopter w zawisie zacznie zmieniać położenie i prędkość oraz przyspieszyć te zmiany, aż się rozbije. W trybie lotu do przodu helikopter ma naturalną stabilność samolotu.

Przy niskich prędkościach , samolot ostrzeże pilota za pomocą sygnału dźwiękowego przeciągnięcia, że charakterystyka lotu ma się drastycznie zmienić. Śmigłowce nie informują pilota o przejściu helikoptera z lotu do przodu w zawis. To pilot musi wiedzieć.

Należy o tym pamiętać, ponieważ omawiany S76 poleciał we mgle. Zero odniesień wizualnych. Rozpoczął również wznoszenie i stracił prędkość na tyle, że wydaje się, że przeszedł z lotu do przodu (gdzie ma naturalną stabilność samolotu) w zawis przy zerowej stabilności.

Przyrządy w większości komercyjnych helikoptery są takie same jak w statkach powietrznych, a zatem są użyteczne tylko wtedy, gdy śmigłowiec ma wystarczającą prędkość do przodu, aby być w trybie lotu do przodu, tj.> 30 kts dla statku powietrznego wielkości i wagi S76. Nie można zawisnąć helikoptera za pomocą przyrządów lotniczych, na samych przyrządach. Nie są wystarczająco precyzyjne. Niektóre samoloty wojskowe mają dodatkowe przyrządy, które zapewniają dokładne informacje o położeniu i przyspieszeniu, aby umożliwić zawis przy zerowych odniesieniach wizualnych, zazwyczaj SAR lub ptaki do zadań specjalnych.

Czego nie wiedziałem do dzisiaj: helikopter z przyrządami w stylu samolotu nie może być z powodzeniem unoszony w warunkach IMC tylko na tych instrumentach. Brak odniesień wizualnych lub przyrządów specyficznych dla helikoptera będzie stawał się coraz bardziej niestabilny i rozbija się. I zrób to dość szybko, na przykład w ciągu 30 sekund.

Komentarze

• Usunąłem dużą część w środku, w której nadal spekulujesz na temat wypadku w trakcie dochodzenia. Nie ' tego nie rób. Pozostałe informacje nie stanowią odpowiedzi na zadane pytanie.