影響直升機(jī)懸停性能的因素:密度高度
來(lái)源: 本站 發(fā)布時(shí)間:2020-07-16

大氣的密度直接影響直升機(jī)的性能,隨著大氣密度的增大,發(fā)動(dòng)機(jī)的功率、旋翼的效率、氣動(dòng)特性都會(huì)相應(yīng)提高。經(jīng)非標(biāo)準(zhǔn)的溫度變化修正后的壓力高度就是大氣的密度高度(density altitude)。實(shí)際上,不僅壓力高度和溫度變化會(huì)影響密度高度,大氣濕度也會(huì)影響密度高度。
壓力高度
Pressure Altitude
在理解密度高度之前,首先應(yīng)理解壓力高度, 大氣壓力是指單位面積上受到的上方大氣的重力,高度越高,大氣壓力越低,大氣壓力的變化也受氣團(tuán)移動(dòng)的影響。在海平面,我們將大氣壓力1013.2hpa,15℃的大氣稱(chēng)為標(biāo)準(zhǔn)大氣,在標(biāo)準(zhǔn)大氣中高度每升高1000英尺,溫度下降2℃;高度變化30英尺,壓力約變化1hpa。當(dāng)高度表基準(zhǔn)設(shè)定在1013時(shí)指示的高度就是壓力高度,壓力高度也可以通過(guò)計(jì)算得出。
例:某機(jī)場(chǎng)標(biāo)高(H)4000ft,QNH1003hpa,求壓力高度(PA)
PA=H+(1013-QNH)*30=4000+(1013-1003)*30=4300ft

外界溫度
OAT
溫度的變化對(duì)密度高度的變化有非常大的影響,溫度每變化1℃,密度高度約變化120英尺。溫度越高,大氣密度越小,密度高度越高;溫度越低,大氣密度越大,密度高度越低。在海平面的標(biāo)準(zhǔn)大氣溫度為15℃,每升高1000英尺減小2℃,但在我們實(shí)際運(yùn)行時(shí),很少能遇到標(biāo)準(zhǔn)的大氣,這里我們將大氣溫度表述為OAT=ISA+VAR。
例:海平面溫度25℃,因海平面標(biāo)準(zhǔn)大氣溫度15℃,故25℃表述為ISA+10.
溫度變化對(duì)密度高度的影響ΔH1=VAR*120ft,即ΔH1=(OAT-ISA)*120ft
大氣濕度
Humidity
大氣中水汽的含量會(huì)影響大氣的密度,在相同的大氣中,水汽含量越少,大氣密度越大;水汽含量越多,大氣密度越小。這種密度的變化會(huì)導(dǎo)致密度高度的變化,進(jìn)而影響直升機(jī)的性能。
在溫度較低時(shí),由于大氣容納水汽的能力弱,濕度對(duì)大氣密度的影響有限,但在高溫條件下,濕度對(duì)大氣密度有比較明顯影響。
例如某條件下,同一空氣的干空氣密度和飽和空氣密度的數(shù)值對(duì)比

通常在計(jì)算密度高度時(shí)不考慮濕度的影響,但是濕度卻實(shí)實(shí)在在地影響著密度高度,假設(shè)影響量為ΔH2。在高溫運(yùn)行時(shí),在同樣溫度和壓力高度條件下,飽和空氣時(shí)的直升機(jī)懸停性能比干空氣時(shí)減少3%-4%,,現(xiàn)在有些直升機(jī)手冊(cè)提供了80%相對(duì)濕度時(shí)的性能圖表,但是大部分直升機(jī)的性能部分并無(wú)此圖表,因此在高溫大重量有限場(chǎng)地起飛時(shí),飛行員應(yīng)意識(shí)到濕度增加會(huì)導(dǎo)致直升機(jī)性能的降低。

綜上所述,密度高度(DA)求解公式為
DA=PA+ΔH1+ΔH2= H+(1013-QNH)*30+(OAT-ISA)*120+ΔH2
忽略大氣濕度的影響,DA≈H+(1013-QNH)*30+(OAT-ISA)*120
從公式中可以看出,密度高度與起降場(chǎng)的高度,修正海壓,外界溫度有關(guān),對(duì)同一起降場(chǎng)而言,起降場(chǎng)的高度固定,變化的是修正海壓和外界溫度,每4hpa的氣壓變化量對(duì)密度高度的影響大約相當(dāng)于1℃氣溫變化對(duì)密度高度的影響。
對(duì)于直升機(jī)的通航作業(yè)而言,一架直升機(jī)作業(yè)的起降點(diǎn)一般比較固定,有些公司為了方便飛行員計(jì)算最大起飛重量,往往會(huì)制作該起降點(diǎn)在不同溫度不同風(fēng)速下的起飛重量。
例:標(biāo)準(zhǔn)氣壓下某機(jī)型在海平面有限場(chǎng)地的最大起飛重量

因?yàn)樵撝亓渴窃跇?biāo)準(zhǔn)氣壓下查得的,只考慮到溫度變化對(duì)最大起飛重量的影響,忽略了氣壓的變化,在使用時(shí),飛行員如果不對(duì)氣壓變化進(jìn)行修正,就有可能導(dǎo)致查得的最大起飛重量不準(zhǔn)。

修正方法:當(dāng)修正海壓低于1013時(shí),修正海壓每低4hpa,在外界溫度上增加1℃查表;當(dāng)修正海壓高于1013,修正海壓每高4hpa,在外界溫度上減少1攝氏度查表。
例:某次飛行修正海壓1005,氣溫30℃,靜風(fēng)。1005的氣壓小于1013,氣壓變化對(duì)直升機(jī)性能有不利影響,1013-1005=8hpa,相當(dāng)于外界溫度提高了2℃,故用32℃查表得當(dāng)次飛行的最大起飛重量為11440LBS. 如果忽略氣壓變化,用30℃直接查表,就可能有超載的風(fēng)險(xiǎn)。
