儘管旋翼槳尖附近總是存在渦流(槳尖渦), 在某些流場狀態下, 它們會進一步發展, 伴隨著從翼根向外發展的氣流分離, 最終導致旋翼拉力下降和隨之而來的高度迅速下降。 這一狀態在某些方面類似於固定翼飛機的失速, 在直升機上, 這一狀態被稱為“渦環”。 渦環狀態的特性就是流動狀態非常不穩定, 產生振動及拉力變化無常。
原因
從多種飛行狀態均可進入渦環, 但導致渦環的流場狀態是相同的, 渦環只能在下述所有條件具備時才會發生:
1.有動力(產生通過將槳盤向下流動的氣流);
2.大下降率(產生一個向上流動的附加氣流);
3.小的前飛速度。
分析
當直升機在靜止空氣中懸停時, 相對氣流的方向可由槳葉旋轉速度和誘導氣流來確定, 由於外洗作用, 在槳尖附近二者均達到其最大值, 翼根處具有最大迎角。
假設降低總距以獲得下降率, 當下降狀態建立後, 將產生一個與誘導氣流方向相反的相對氣流, 使沿槳葉的氣流分佈發生改變。 下降使翼根處產生與誘導氣流方向相反的氣流, 使迎角增加;槳尖部位的上升氣流使槳尖渦增強, 增強誘導氣流, 減小迎角。
如果進一步減小總距, 下降率將增加, 上述過程將重複並最終達到這樣一個狀態:槳葉根部達到失速迎角, 此時由於槳尖渦和翼根失速影響, 旋翼拉力將減小,
如果繼續減小總距, 將導致更高的下降率, 使槳葉上產生拉力的區域更小, 如果那拉力不足以平衡重量, 下降率將快速增加。
風洞實驗顯示出槳尖渦形狀非常不穩定, 使旋翼拉力不對稱, 直升機將俯仰、滾轉和停航, 使操縱十分困難。
在完全發展的渦環狀態, 增加總距只會使情況惡化, 不會減小下降率, 反而使下降率增加。 直升機空中總重量越大, 保持高度所需的總距也越大, 因此可以推斷, 大重量時, 更容易發生渦環。
現象
機身抖動和駕駛杆抖動;
飛機的偏航、滾轉及俯仰;
下降率快速增加。
改出
必須改變著導致渦環的流場狀態, 才能從渦環改出。
推薦的方法是前推杆以改變槳盤狀態,
另一種方法是進入自轉, 將渦流向上吹除, 制止渦環後再轉入正常飛行。
小速度時應限制下降率, 以防止進入導致渦環的狀態, 在離地500英尺以下時, 很難成功改出。
練習渦環改出
說明:
對於直升機, 必須滿足以下三個條件才能進入渦環:
1.有通過槳盤向下的誘導氣流(有動力飛行);
2.有從下向上流動的相對氣流, 與誘導氣流方向相反;
3.小或零速度。
可能導致渦環的飛行狀態有:
1.小速度時帶功率下降, 下降率大於300ft/min;
2.自轉改出時速度太小;
3.使直升機以大的拉平姿態下降。
駕駛技術:
1.HASEL檢查
H:如果不機場, 高度應足以保證在真高500英尺以上改出;
A:場地符合要求;
S:安全措施, 安全帶系好;
E:發動機, 檢查壓力、溫度;
L:觀察, 觀察四周和下方有無其它飛機, 練習時加強觀察很重要。
2.進入高度2000英尺;
3.檢查風向。
練習時, 飛行狀態為, 60mph, 下降率600ft/min。 減速並減小功率以保持下降率, 發生下述情況任何一條則認為已接近渦環狀態:
1.機身抖動;
2.直升機偏航、滾轉及俯仰。
3.下降率增加;
4.RPM變化。
改出
推杆, 當速度大於20mph時, 可增加功率爬升。 應當指出, 從完全渦環狀態改出將有較多高度損失。 因此, 由於渦環大多在離地較近時發生, 認識其初始特徵和立即採取改出動作十分重要。