不同角度斜坡起降对直升机桨毂载荷的影响

徐舟

摘 要：某型直升机载荷试飞中，要求获得不同坡度时斜坡起降的直升机载荷。该文根据所设计的试飞方案进行了现场试飞验证，并对比了槳毂处载荷的理论值与实验值。试飞结果表明，该型直升机具备所要求的斜坡起降能力，保证试飞安全；桨毂载荷随着坡度角的增加而增大，实验值比理论值稍大；所实施的试飞技术方法合理可行，具有工程实用性。

关键词：直升机 斜坡起降 飞行试验

中图分类号：V217.32 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）06（a）-0017-03

Abstract： For obtain the influence of slope landing on hub loads of helicopter at different angles，the flight test programs for helicopter slope landing is designed in this article and its effectiveness are tested and verified.The theoretical and experimental values of the load at the hub are compared.As verified by flight tests，the helicopter has the required ability to ensure flight safety when slope landing .The hub load increases with the increase of the slope angle，the experimental value is slightly larger than the theoretical value；The flight test method is feasible and achieved is useful in engineering.

Key Words： Helicopter； Slope landing； Flight test

直升机作为20世纪航空技术中极具特色的飞行器，具备许多优势从而受到广泛应用，但直升机仍然还有一个不足点：只能在较平整的地面上起降。实际飞行中，直升机在着陆时需要特别小心，尤其是地面带坡度的情况。直升机斜坡起降在规范中有很明确的规定[1-3]，它是操纵杆量、姿态、飞行品质、载荷及飞行性能，在斜坡环境下与驾驶技术的综合考察。由于其复杂性及风险性，“斜坡起降”一直被列为直升机试飞中的风险科目。

在飞行手册中，根据机型的不同，所给出的着陆场地坡度限制要求也不同。某型直升机载荷试飞科目中，对斜坡起降提出了明确要求。在正常重量、正常重心的状态下，获得不同坡度时斜坡起降的直升机载荷。该文介绍了桨毂处的载荷计算以及试飞技术要领，试飞验证表明提出的方法合理可行，具有工程实用性。

1 载荷计算及风险评估

1.1 载荷计算

在文献[4]中简要介绍了桨毂力矩计算模型。当旋翼稳定旋转时，整片桨叶离心力的垂直分力Cv作用在挥舞铰上，其计算式为：

影响直升机桨毂载荷计算精度的因素还有很多，不仅与气动载荷有关，还与浆叶各自由度之间的耦合有关，诱导速度、挥舞位移及翼型气流分离是主要因素。该文使用国外流行的直升机综合分析软件CAMRADⅡ初步计算了桨毂载荷，得到了理论计算值。

1.2 风险评估

该次试验将“斜坡起降”作为Ⅲ类风险科目，存在的风险点主要有以下3个方面：（1）操作不当或阵风影响会导致桨盘弯矩和升力不能保持机身平衡，可能造成直升机侧翻或滑移；（2）在进行顺坡着陆时快速下放总距有可能造成桨尖触地；（3）周期变距杆的操纵量达到极限，影响对直升机的操控。

2 试飞方法

如图1所示为该次试验的6°斜坡。在进行试验前，首先要保证进行试验的坡度以及风速必须满足飞行手册的限制范围。

2.1 顺坡起降

顺坡着陆为直升机纵轴平行于坡降线，着陆时斜坡上方位于直升机后方。

首先在斜坡上方离地高度10 m稳定悬停，确认尾轮锁定，飞控系统工作正常，使用机轮刹车。柔和地下放总距杆，控制垂直下降速度，尾轮先接地，为了防止尾轮向下滑动要略微向后操纵周期杆，带杆量的多少以减少总距到直升机无滑动现象为原则，继续下放总距杆，使主轮接地。着陆完成后，将总距杆下放到底。

顺坡起飞时周期杆保持原有操作，柔和地上提总距杆，先升起前轮，在尾轮还接地的情况下使直升机短时间内保持小姿态的下俯角，继续增加总距直到尾轮离地，然后起飞。起飞完成后，松开机轮刹车。

2.2 逆坡起降

逆坡着陆为直升机纵轴平行于坡降线，着陆时斜坡上方位于直升机前方。

首先在斜坡上方离地高度10 m稳定悬停，确认尾轮锁定，飞控系统工作正常，使用机轮刹车。柔和地下放总距杆，控制垂直下降速度，使主轮先接地，为了防止主轮向下滑动要略微向前操纵周期杆，推杆量的多少以减少总距到直升机无滑动现象为原则，继续下放总距杆，使尾轮接地。着陆完成后，将总距杆下放到底。

逆坡起飞时周期杆保持原有操作，柔和地上提总距杆，先升起尾轮，在主轮还接地的情况下使直升机短时间内保持水平姿态，继续增加总距直到主轮离地，然后起飞。起飞完成后，松开机轮刹车。

2.3 横坡起降

以左横坡为例，左横坡着陆为直升机纵轴垂直于坡降线，着陆时斜坡上方位于直升机左侧。

首先在斜坡上方离地高度10 m稳定悬停，确认尾轮锁定，飞控系统工作正常，使用机轮刹车。柔和地下放总距杆，控制垂直下降速度，使左主轮先接地，然后尾轮接地，为了防止直升机有向斜坡下方滑动的趋势，略微向左操纵周期杆，压杆量的多少以减少总距到直升机无滑动现象为原则，继续下放总距杆，使右主轮接地。着陆完成后，将总距杆下放到底。

左横坡起飞时周期杆保持原有操作，柔和地上提总距杆，先升起右主轮，然后升起尾轮，在左主轮还接地的情况下使直升机短时间内保持水平姿态，继续增加总距直到左主轮离地，然后起飞。起飞完成后，松开机轮刹车。

右横坡起降程序与左横坡起降相反，可参照进行。需要注意的是，横坡起飞时应柔和的操纵周期杆，防止直升机向斜坡上方起飞，造成主旋翼触地。

3 试飞结果

该次试验根据试飞大纲要求，给某型试验机加装了载荷测量传感器以及其他机载设备，完成了所有的试飞科目。如图2～图5所示为不同坡度、不同起降方式下桨毂载荷的变化曲线。

从图中可以看到，随着斜坡角度的增大，桨毂弯矩也随之增大，最大值为6°顺坡着陆时，桨毂弯矩达到近40 000 N·m。斜坡起降的计算值比试验值要小，但变化趋势相同。着陆时的载荷值要比起飞时大。

逆坡起降所能满足的斜坡角度要比顺坡起降大，顺坡时的斜坡角最大只到6°，逆坡为12°。这是由于桨盘的初始状态具有一定的前倾角，逆坡时为了防止直升机向斜坡下方滑动而使桨盘前倾的能力要比顺坡时桨盘后倾更大。左横坡起降的桨毂载荷值要比右横坡起降大，这是由于在进行右横坡起降时，位于机身后方的尾桨提供了一个向斜坡上方的力，减轻了主桨桨毂受到的载荷。

4 结语

該文从工程实际出发，依据循序渐进的原则逐步增大坡度角，完成所有的斜坡起降科目，得到了所要求的直升机各部位载荷值。结果表明，桨毂载荷随着坡度角的增加而增大，着陆时的载荷值要比起飞时大，飞行员在以后的训练或科研中执行该科目时，应更重点关注着陆时的直升机状态，确保安全。该文所实施的试飞技术方法合理可行，具有工程实用性。

参考文献

[1] 王新科，秦超敏.军用旋翼飞行器驾驶品质要求[M].西安：中国飞行试验研究院，2001.

[2] Hoefinger M，Blanken C L，Strecker L.Evaluation of ADS-33E cargo helicopter requirements using a CH-53G[R].USA：The American Helicopter Society 62nd Annual Forum，2006.

[3] Hoefinger M，Blanken C L. Flight testing the ADS-33E cargo helicopter handling qualities requirements using a CH-53G[J].Journal of the American Helicopter Society，2013，58（1）：1-11.

[4] 高正，陈仁良.直升机飞行动力学[M].北京：科学出版社，2003.