情微说 直升机能飞到12450米,而珠峰8848米高,为什么很难飞上去?( 二 )


作用原理
直升机相较于喷气式飞机来说 , 飞行速度虽然略逊一筹 , 但是直升机能够从任意方向进行回转、掉头、后撤等各种高难度飞行动作 。 直升机能够做到这样的飞行姿态得归功于它的整体设计 , 以及空气动力学的充分应用 。
从飞机的升力原理来讲 , 直升机和固定翼飞机的机翼相似 , 机翼与空气产生相对运动 , 从而产生升力 , 但这个升力是来自于环绕固定轴旋转的“旋翼” 。
直升机进入工作状态时 , 机顶上方的旋翼不断旋转 , 气流经过桨叶上表面时 , 流管变细 , 气体流速加快 , 压力减小 。 当空气流过桨叶下表面时 , 空气状态与之相反 , 如此一来形成的压力差便在桨叶上产生一个向上的拉力 。 拉力的大小很大程度上与空气气流状态有关 , 空气的不同角度、不同密度、气流相对速度 , 以及直升机设计本身都会对拉力产生影响 。
直升机便是利用这种拉力变化来进行升降调整 , 此外 , 旋翼的桨叶还会形成一个带有一定锥度且底面朝上的大椎体 , 这个椎体被称作旋翼锥体 。 飞行员通过控制旋翼锥体的各个方向倾斜 , 就能够实现直升机不同方向的飞行 。
直升机想要保持稳定的飞行状态 , 还必须要有阻止自身旋转的尾翼螺旋桨 。 不过直升机的旋翼长度通常都在2~5米 , 为了旋翼不会与尾部螺旋桨发生撞击 , 于是直升机的整体样貌看起来很像一个蜻蜓 。
尾部除了螺旋桨设计外还有“垂直铰”的安装 , 这个结构件主要是为了防止直升机随桨叶挥舞产生的周期性变化 , 导致直升机尾部桨叶结构受到损伤 。 垂直铰的存在能够允许这种变化在小幅度的活动空间里摆动 , 从而避免尾部桨叶结构变形或断裂 。
对于飞行员来说 , 操纵直升机飞行就是在对抗直升机因气流扰动产生的拉力变化 , 以及对直升机旋翼椎体运动的控制 。 飞行员对操纵杆的控制通过“操纵线系统”或“液压助力装置”使自动倾斜器的旋转环和非旋转环进行同向倾斜 。
在空气动力的作用和直升机的结构设计下 , 操纵杆的变化控制决定着直升机总体飞行状态 。 由于空气气流在不断地实时变化 , 所以对于直升机飞行员来说必须要时刻稳定控制飞行状态 , 这对飞行员的驾驶技术要求非常高 。
飞不上的珠峰
说完这么多关于直升机的知识要点后 , 让我们回到标题上来 , 为什么直升机上不去珠穆朗玛峰?首先 , 我们来看看珠穆朗玛峰的地理位置 。 珠峰位于喜马拉雅山中段 , 全年平均温度为零下29摄氏度 , 山脉高达8848米 , 是世界第一高峰 。
其次在气候上 , 珠峰呈现季风气候特征 , 冬季干燥风大 。 南北两坡的气候因位处方向不同而产生了较为显著的差别 , 南坡降水充沛 , 具有海洋季风气候特点;北坡降水少 , 大陆性高原气候特征明显 。
如今飞行高度最高的直升机大约能飞到12450米 , 而珠峰只有8848米 , 为何上不去?看到这里 , 相信不少人心里应该有了一个较为清晰的认知了 , 最主要的原因便是气流 。 我们通过前文的介绍已经知道了直升机的飞行原理 , 而珠峰的高海拔环境很明显不适合直升机飞行 。
从地球的海拔高度与气压差异关系来看 , 海拔每升高1000米 , 相对大气压便会下降12% , 另外空气密度也会下降10%左右 。 虽然大气层的空气分布不均 , 但总体表现为海拔越高 , 空气密度越低 。
如此的低密度的空气自然很难在旋翼之间产生强劲的拉力将直升机抬升 , 所以当直升机飞行高度越高时 , 发动机所需要的马力、燃油的利用率就必须越大 。 但这在高空飞行时是难以实现的 , 经过特殊改造后的“美洲鸵”直升机才得以实现12450米的飞行极限 。

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