官方確認兩名飛行員犧牲,為何軍用直升機更容易墜毀?
圖:中國近年來直升機發展速度很快,陸航有大量新型直升機服役
昨晚,官方正式發布消息,在泉州墜毀的陸航直升機,兩名飛行員已經確定犧牲。
從技術原理上說,直升機的飛行安全性一直要低於同一個時代技術水平的固定翼飛機;在訓練中出現的事故、特別是夜間事故的風險性,比固定翼飛機其實要高不少。而這種特性來自於直升機飛行原理、現有結構限制、主要飛行環境等多種因素,相互疊加、互相放大的結果。
圖:注意直升機的槳盤是可以在比較大的範圍內傾斜變化的,而且在強氣流、或者過猛的操縱等條件下,槳葉揮舞的幅度將會超出安全限制範圍。在正常情況下,槳葉是無法接觸到受油桿的。
飛機能夠起飛,是靠足夠高的速度,讓機翼產生比重力還大的升力完成的;而直升機的機翼,其實就是它高速旋轉的槳葉。直升機通過高速旋轉的槳葉,獲得升空的升力、矯正飛行姿態的平衡力矩;並且通過槳葉本身的迎角變化、整個槳盤的傾斜,來實現前進、後退、傾斜、平移等各種飛行能力。
圖:米8直升機,注意在重力下大幅彎曲的槳葉。根據國內的實際運用經驗,米8直升機在空中有非常嚴重的安全問題,發生飄擺、振蕩的幾率遠遠高於黑鷹和海豚,程度也嚴重的多。
這種原理給直升機帶來了兩個方面的特性。首先是它的可動部件體積尺寸特別大、傳遞動力的環節特別繁瑣。特別是對於目前的主流直升機來說(剛性旋翼直升機未真正投入使用),槳葉本身的剛度很低,飛行過程中會形成特別大幅度的彈性揮舞。
動圖:直升機的振動特性極為複雜而且往往難以抑制,地面耦合共振現象就是一個典型的例子。
動圖:卡28是共軸直升機,上下槳葉的旋轉方向相反;因此在共振導致槳葉揮舞幅度越來越大以後,上下槳葉就會撞擊在一起。卡50/52曾因此墜毀。
另一方面,旋翼高速旋轉也會在很大的範圍內高速攪動空氣,形成一個非常大、非常劇烈的紊亂氣流區域。這個區域主要存在於直升機的下方,但是在某些特殊的情況下,直升機自己也會掉入這個區域;一旦遭遇這種現象,直升機的旋翼就會劇烈的喪失升力,導致墜落或者陷入不可控的翻滾和傾覆狀態。
動圖:最常見的槳葉砍尾梁事故發生在垂直降落階段,往往由於機身已經減緩下降趨勢或者已經接地,但是旋翼還保持繼續下降的趨勢所引發。如果在空中遭遇突變的氣流,也有可能引起類似的情況。
圖:阿帕奇早期階段,出現過旋翼在前推駕駛桿做飛行機動時,旋翼擊打座艙頂部的事故,先後將旋翼的主軸高度增加25公分、15公分,共同增高40公分。
由於旋翼和氣流的作用是相互的,這就意味著直升機在飛行過程中,很可能會在一些特殊的條件下——比如遭遇較為強烈的突變氣流;出現槳葉揮舞幅度嚴重超過安全限制、槳葉撞擊機體,又或者直升機陷入沒有辦法改出的失控(比如嚴重的上下擺盪,足以導致尾梁開裂、甚至斷裂)和墜落過程。比如直升機的槳葉砍尾梁,這是最常見的槳葉撞擊事故。
圖:這起事故的關鍵原因之一,是軍艦甲板和海面存在明顯的高度差——直升機旋翼在甲板範圍內的部分,產生的升力就會顯著高于海面範圍的部分,飛行員未能處理好直升的平衡變化,最後向海面翻倒。事實上不止對於軍艦甲板,所有複雜地形下的接近和降落,對於直升機操縱來說都是存在著非常高的危險性。
特別是直升機本身飛行高度很低,飛行區域的氣流變化受地形影響特別嚴重;變化劇烈而且難以預知,這更是進一步加大了飛行中的危險因素————有一座山和沒一座山,形成的局部小區域的風向、風力和紊亂程度變化,對直升機飛行的影響就可以是天然之別。
特別是軍用直升機,其特殊的用途就決定了它需要以更不安全的方式飛行——比如主動的利用夜間等視線不良的環境進行活動,更貼近起伏的複雜地形,以尋求利用例行掩護自己。而且不僅戰時如此,在平時的訓練飛行中也是如此。這就使得它更加不能避開各種高危因素。
目前還不清楚此次事故的機型,而且從一般規律來說,調查出事故原因至少要數月的時間——特別是在直升機墜毀後起火,大量設備和部件都被燒毀的情況下。但可以確信的是,烈士的鮮血不會白流,這起事故的調查工作,最終將進一步促進中國直升機在使用和設計製造上的水平提升,將最終使中國直升機水平更進一步。
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