为什么直升机很难飞上高原?

对于这个问题我们得先明白直升机是怎么飞起来,直升机飞起来并不是因为什么推力反推,其实它和普通的固定翼飞机的原理是一样的,都是利用“伯努利原理” 。

为什么直升机很难飞上高原?

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(伯努利原理)

剖开直升机机翼的横截面我们可以看出来,它的上表面是弧形的,下表面则是平滑的,当直升机机翼切入空气中时,由于上表面空气需要流过的距离加大,因此速度相对于下表面就会加快,根据伯努利原理,流体速度变快时,压力就会减小,所以机翼旋转起来就会产生一个向上的升力,这就托举直升机飞起来了,这个原理我们使用电风扇也能体会的到,风扇叶片弧形弯曲的一面有风,而平滑的一面则没有风 。

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而机翼的旋转又取决于直升机涡轴发动机或者活塞发动机的运转,当直升机需要上升时,发动机就加大功率,催动旋翼加速旋转,升力大于重力,直升机就上升了,反之亦然,而直升机悬停也是升力等于重力,同时尾桨产生反力矩,机身就停在空中不动了 。
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(直升机三种状态)

高原地区空气稀薄,机翼产生的升力下降严重,根据陆航部队的数据,超过四千米,机翼升力下降超过30% 。所以发动机必须提高功率加速机翼旋转以求获得足够的升力 。而现代飞机发动机都是热机,提高功率也就意味着加大燃料的燃烧效率和数量,高原地区含氧量低,海拔超过三千米,空气稀薄,含氧量只有平原地区的一半,本身机翼的升力就下降严重,飞机发动机功率下降超过40%,如果发动机不过硬,气动布局不优秀,直升机肯定飞不动了 。

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我国从八十年代以来的几十年,能在西南高原地区全年正常飞行的只有1984年中美蜜月期引进的24架UH-60黑鹰直升机,黑鹰直升机采用两台T700-GE-700涡轴发动机,单台功率1165千瓦,而且还配备了太阳涡轮公司的T62T-40-1辅助动力单元(APU),要知道现在武直十上使用的涡轴9才只有957千瓦的功率,所以黑鹰拥有可靠的高原性能也就不难理解了 。
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但即使是强大的黑鹰在高原地区载重也会大幅缩水,在平原地区最大载重将近4.1吨,到了1500米以上时,载重就会急剧下降到2.5吨,3500米以上时,则只剩下1.5吨左右,性能缩水超过60% 。所以目前来看,二十来架的黑鹰直升机对于我军巨大的高原运力需求来说,还是严重不够,未来随着国产直20的服役才能逐渐缓解这一需求 。
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其他网友观点

谢友星辉650之邀!

【为什么直升机很难飞上高原?】说不好,根据自己的理解谈点看法吧!

大家对高原的整体印象就是空气稀薄,大气压较低,对直升机最直接的影响,拿人比较就是呼吸困难,对直升机发动机就是吸入空气不足,燃料燃烧不充分,达不到应有的功率,表现为动力不足,螺旋桨达不到应有的转速,就会影响直升机的升力 。


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直升机的升力有两种来源,一个是桨叶是倾斜的,类似于风扇的扇叶,转动时,将附近的空气推出,对空气施加推力的同时,受到空气的反方向的推力,直升机的桨叶是向下或斜向下推出空气(如吊扇),所以,空气对桨叶的推力是向上或斜向上的,这个推力就是升力的一部分 。转速小,对空气的推力小,空气对桨叶的推力就小,升力就小 。同时,空气密度小,桨叶同样的转速,对空气的推力小(想想推墙与推棉花的感觉),获得的升力也会减小 。


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另一个与飞机一样,直升机的桨叶形状与飞机的机翼一样,也是上凸下平的,桨叶转动时,划开空气,以桨叶为参照物,相当于空气从机翼上下流过,并且,从桨叶上方流过的路程比从下方流过的路程要大,同样时间内,桨叶上方空气的流速大于下方空气的流速 。根据伯努利原理,流体在流速大的地方压强小,流速小的地方压强大 。桨叶下方空气的压强大于上方空气的压强,桨叶上下的压强差对桨叶产生向上的压力差,这个压力差也是升力的一部分 。同样,转速小,压强差小,升力就小 。同时,实验表明,这个升力与空气的密度成正比,所以,空气稀薄,也会导致这部分升力的减小 。


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直升机只有在向上的升力大于重力的情况下,才能升空,由于高原空气稀薄和大气压较小,可能会造成升力不够,难以起飞 。

其他网友观点

直升机在高原飞行,要比固定翼飞机困难得多 。直升机很难飞上高原和直升机特殊的飞行方式有关,直升机是依靠桨叶在发动机的工作带动下旋转向下压缩空气而获得升力的,当产生的升力大于直升机总重时,直升机就可以成功起飞 。


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高原地区海拔高,空气稀薄,此时直升机桨叶向下压缩空气时的效率将会下降,直升机飞行性能自然也明显下降 。资料显示,在海拔4000米时,大气密度只有海平面的66%,此时直升机旋翼功率会下降33% 。目前直升机旋翼系统的最高工作高度是12150米,但这只是极限测试数据,测试的直升机拆除很多不必要的设备,此时直升机的运输能力为零,并没有太大的实际意义 。

除了空气稀薄,高原地区的地理环境和气象条件都非常恶劣,并不适合空中飞行,直升机在高原发生事故的频率比平原高得多 。以中国购买的S-70C“黑鹰”直升机为例,当初中国一共购买了24架“黑鹰”直升机,主要将它们用于高原运输任务,在漫长的服役岁月中,这批“黑鹰”直升机一共发生过四起坠机事故,除了一起是因为“黑鹰”直升机尾减速器故障,属于机械事故以外 。其余三起坠机事故均和当时特殊恶劣气象条件有关 。


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此外,直升机在高原的日常维护保养工作历来都是大麻烦 。高原地区昼夜温差比较大,直升机上使用的密封零部件可能会受到昼夜温差剧烈变化而产生松动、裂痕等情况,带来安全隐患 。而且高原地区的大风日数多、空气干燥,风沙大,直升机需要具备很强的抗风沙侵蚀的能力……

这些因素综合起来,对直升机各方面性能提出很高要求,所以一般的直升机都无法进行高原飞行 。


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中国高原面积广大,一直对拥有良好高原飞行性能的运输直升机有巨大需求,当初“黑鹰”直升机服役后,一度成为中国唯一一款能够执行高原运输任务的直升机,整个机队的高原运输任务非常繁重 。后来中国从俄罗斯购买了特意增强高原飞行性能的米-171V5/V7运输直升机,减轻“黑鹰”直升机的负担 。如今中国已经拥有国产新型通用直升机——直-20直升机,预计它的高原运输能力要强于“黑鹰”直升机,足以完全解决中国高原运输难题 。

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