直升机为什么容易在山区失事

伊朗总统莱希遇难,又是直升机在山区失事。直升机只需要一片平地就能降落,发动机故障时还能自旋着陆,为什么反而成为失事率较高的飞行器?

固定翼飞机是被动平衡的,或者说,像四轮车一样,你不动它,它就是平衡的。直升机是主动平衡的,或者说,像独轮车一样,你得施加外力,它才能平衡。这是很大的不同。

常规直升机基本为单旋翼,也就是说,用单独的尾桨平衡主旋翼的反扭力。在自旋状态下,反扭力方向反转,操作习惯都要适应起来,否则容易出事。

比如说,英美直升机的主旋翼是逆时针旋转的,反扭力方向就是顺时针的。这使得飞机左转迅捷,降低尾桨出力就可以急转弯(snap turn),但右转需要加大尾桨出力,就迟钝得多。长期的正常飞行养成相应的习惯,可以预期转弯速度。但在发动机故障时,本来就手忙脚乱,还要拔长年养成的操作习惯反过来,突然右转迅捷、左转迟钝起来,需要很大的自制力和镇定才能迅速适应,不是每个人都能从容做到的。

尾桨好比虚拟垂尾,较大的桨盘面积有利于正常的航向控制,但强烈侧风可能把直升机吹得横转过来,在撞山之前航向扭转不过来,尽管发动机好好的。在山区低速飞行时,侧背风也可能把飞机的方向突然吹乱,造成措手不及。迎风飞行就好得多,但航路已定,风向就不好选择了。

更大的问题是涡流环。在特定的气流条件下,旋翼貌似正常旋转,但“咬不住”空气,产生的升力下降。这时大幅度增加功率反而导致旋翼升力进一步下降。这可以用涡流绕旋翼翼尖的不利环形流动来解释,像甜甜圈一样,但用汽车轮胎在泥浆里打滑做联想,更容易理解。旋翼进入涡流环状态,就好比轮胎在泥浆里开始打滑。这时,越是急着增加功率,越是恶化旋翼/轮胎的工作条件,涡流环/打滑越是严重。

正常的改出应该是降低发动机功率,让旋翼“吃住”空气,再慢慢增加功率,开始爬升。这和轮胎开始打滑时是一样的。差别在于,在平地上,轮胎吃不住力顶多就是车不动了。但在低空,旋翼吃不住力意味着掉高度,本来就没有高度可以掉,降低发动机功率不可接受。这时实际上“死路一条”了,怎么都不对。

下降过快是造成涡流环的主要原因,但低空垂直气流导致的风切变(wind shear)也可能导致涡流环。要是在山区为了避免恶劣天气,而且缺乏先进导航雷达,贴地可以看清地面和地标飞,结合地图导航,是可以安全飞行的,但遭遇风切变,这就是撞厄运了。

旋翼的升力中心处在桨毂对地面的垂直投影线上,在正常情况下,与重心处在同一垂线上。正常飞行中发生横摇的时候,升力垂线偏离重力垂线,但作用是自回正的。但在坡地着陆时,需要侧对斜坡(一般不能超过15度,否则超过直升机的控制能力),面对上风方向,上坡方向的起落架首先接地,旋翼桨盘马上向上坡方向倾斜,确保上坡方向起落架可靠接地,然后慢慢减功率,利用重力把下坡方向的起落架也“压到”地面,然后旋翼桨盘迅速回到与斜坡平行的角度。

不能面对上坡方向,那样旋翼容易触地;不能背对上坡方向,那样尾桨容易触地。

这么多清规戒律,还是在正常有序着陆时的。如果心急慌忙,或者坡地上有突出物,下坡方向的起落架首先接地,那正常的着陆动作立刻造成向下坡方向的倾翻。局部的垂直气流也可能带来意外。

极低空飞行时挂上树枝、电线等障碍物时,也非常容易失去平衡,导致失事。

在山区,直升机是方便的交通工具。地形越复杂,直升机的优越性越大,但山区气流、地物的威胁也越大。

机械故障是威胁,但VIP直升机一般保养较好,这个问题其实不大。飞行员素质也是一样,VIP专机飞行员都挑优秀的。问题是依然有太多不可抗力。

近些年来,已经有多起山区直升机机毁人亡了,如球星科比、台军参谋总长沈一鸣,现在加上伊朗总统莱希。

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