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高原地区为什么被称为直升机禁区?
高原地区雾大,山峰多,还缺养气。汽压大,直升机本来就飞不高,只能低飞安全。看得见前面和下面的地理情况。不会闯到山峰和山岩。飞行安全。因此,高原地区是直升机的禁区。
直升机,貌似头顶一个“大转盘”,如果说战机和民航机是车中的法拉利,则直升机就是拖拉机,飞行速度要慢很多。
但直升机有优点,即起降非常方便快捷,不需要象战机或民航客机那般需要提供长长的飞行跑道来起降,因此,在没有公路铁路,固定翼飞机无法起降的地区,直升机就大显神威了,被广泛运用于军事和民用领域。
许多直升机在高海拔地区特别是高原地带飞行时,发动机的输出功率会直线下降,原因就是随着海拔高度的升高,空气的密度会降低,简单地说空气变得稀薄了。
在海拔4000米地区,空气密度就降低为海平面的60-70%,对凭借旋翼下压空气获得反推力飞行的直升机来说,那是相当致命的,高原地区空气密度小,旋翼产生的升力就大大减小了。
此外,对依赖空气的航空发动机来说,由于空气减少发动机的功率会下降40-50%,输出功率就大打折扣,直升机的运载能力就极大地降低了,原先能运输4吨物资的,就只能运输2吨了。
还有高原的气候变化非常大,刚刚还日和风丽的怡人景象,转眼就有可能狂风大作,飞沙走石,平沙莽莽黄入天,能见度迅速下降,此时除了靠仪表导航设备以外,就只能指望飞行员高超的技艺应对了。
高原是指海拔在500米以上,但是地势又相对平坦宽敞的地形,全世界最高的高原为我国的青藏高原,它的平均海拔在4000米以上,许多地区甚至超过了5000米。在这样的地区,一般的直升机根本难以正常飞行,所以青藏高原也被称之为直升机禁区。在八十年代之前,国产的直5、直6直升机因为性能有限,无法在青藏高原部署,因此那时候对于高海拔地区的补给只能依靠地面车辆、牦牛、人力运输,遇到大雪封山,就只能靠吃罐头和压缩饼干度日,后勤运输极其困难。
八十年代中西方蜜月期我们从美国进口了24架黑鹰直升机,迅速成为青藏高原高海拔地区的补给主力,但是由于黑鹰直升机的数量太少,面对两百多万平方公里的青藏高原也仍旧力不从心。进入90年代,我们转而从俄罗斯进口了数百架米171高原型直升机,在一定程度上弥补了黑鹰直升机的数量缺口,但是米171性能上只能说勉强够用,在环境适用性、操作灵活性、安全性、承重能力上都无法与黑鹰直升机相比。进入新世纪,我们开始了自己的通用型高原直升机—直20的研制,目前直20已经成功定型并服役,未来青藏高原的直升机紧张运力将会得到巨大缓解。那么直升机在高原为什么会性能缩水,为什么高原会被称之为直升机禁区呢?
▲黑鹰直升机
▲米171直升机
直升机之所以能够实现在空中的飞行,其原理和固定翼飞机一样,当直升机旋翼旋转切割空气后,由于旋翼下方平坦,空气以正常速度流过,而旋翼上方有一个弧面,空气需要经过的距离变长,因此速度加快。根据伯努利效应,空气流动的速度越快,压力越小,流动的速度越慢,压力越大,所以直升机的下翼面的压力大于上翼面压力,从而就会产生一个向上的推力,将直升机给托举在空中了。而在高原地区,因为空气较为稀薄,旋翼所产生的托举力自然也就会变小,所以海拔越高,直升机的飞行也就越发困难了。
既然旋翼托举力减少,那么就只能增加旋翼,加大旋翼长度,提高转速,从而提高托举力,而这就需要强劲的发动机作为基础。直升机所使用的涡轴发动机需要不断吸入空气与航空燃油混合燃烧才能持续运转,而5000米海拔高度空气中的含氧量只有平原地区的61%,没有足够的氧气,涡轴发动机自然就达不到额定功率。根据统计,直升机在4000米以上的高海拔地区,发动机功率下降达到30%以上,承载能力也极速下降,即使连美军引以为傲的长弓阿帕奇直升机在阿富汗高原地区执行任务也必须拆解下顶端的米波雷达和一部分武器系统,不然根本无***常执行任务了。
直升机的转向悬停等依靠调整旋翼的角度和转速,而青藏高原地区多大风雨雪天气,且小气候变化多端,难以预测。直升机旋翼受力面积大,一旦遭遇大风吹拂,很容易被改变方向甚至导致坠毁。其次在雨雪天气,直升机的能见度过低,在沟壑纵横的高原地区操作难度极大。这所有的一切都对直升机的性能提出了更高的要求,所以一般的直升机是根本无法在高原执行任务的。
我们国土面积辽阔,地形复杂多样,拥有平原、山地、丘陵、盆地和高原多种地形,随着科技的进步,我国直升机的使用数量也越来越多,但是很奇怪的是,在高原地区一般很少有直升机,被称为“直升机禁区”,这是为什么呢?
就拿我国的青藏高原来说,青藏高原被称为“世界屋脊、第三极”,是中国最大、世界海拔最高的高原。青藏高原光照和地热***充足,高原上冻土广布,植被多为天然草原。青藏高原是北半球气候变化的启张器和调节器,该区的气候变化不仅直接驱动中国东部和西南部气候的变化,而且对北半球具有巨大的影响,甚至对全球的气候变化,也具有明显的敏感性、超前性和调节性。那直升机为什么不能在这儿飞行呢?这就要提到直升机飞行的条件了。
直升机利用旋翼拉力从离开地面、并增速上升至一定高度的运动过程被称作起飞。直升机具有多种起飞方式,可以垂直起飞,也可以像固定翼飞机一样滑跑起飞,具体***用何种方式起飞,必须根据场地面积的大小、大气条件、周围障碍物的高度和起飞重量大小等具体情况决定。直升机比固定翼飞机更难在高空飞行,直升机需要依靠叶片在发动机的驱动下,旋转并向下压缩空气以获得升力,当产生的升力大于直升机的总重量时,直升机才能成功起飞。
那为什么直升机无法在高原地区飞行呢?我们可以从以下几个原因来分析:
1 高原地区海拔高,直升机飞行性能下降
我们都知道,高原地区的海拔都高于1000米,在这样的条件下,直升机向下压缩空气的效率将降低,直升机的飞行性能将明显降低。有数据显示,在4000米的高度,大气密度仅为地面的66%,正因如此,直升机的旋翼功率将下降33%。而目前,直升机旋翼系统工作的最高高度为12150米,但这只是极限测试数据,测试时的直升机拆卸了很多不必要的设备,此时,直升机的运输能力为零,显然,这是没有实际意义的。
2 气象条件和地理环境都极其恶劣
高原地区除了空气稀薄,气象条件和地理环境也十分恶劣,通讯信号差,不适合直升机飞行。在这恶劣的天气条件下,直升机飞行事故发生的概率将大大提升,直升机事故在高原比在平原要频繁得多。
3 直升机的日常维护很难
高原地区昼夜温差大,直升机上使用的密封部件很可能会因为昼夜温差大,而造成松动开裂,由此带来安全隐患。此外,高原地区还有许多恶劣的天气变化,这都给直升机的日常维护带来很多问题。
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