降水和雷暴条件下直升机稳定性定性分析研究

摘 要：随着我国社会经济的快速发展，在当前的社会经济活动中直升机这种快捷、便利的交通工具应用数量和应用范围正在不断增加。在这种情况下，对直升机运行过程中的稳定性研究就显得极为重要。相比于固定翼飞机，直升机飞行的机动性更强，而且飞行的高度较低很容易受到降水和雷暴天气的影响。针对直升机应用的这一现实情况，本文将从稳定系分析的角度出发，结合降水和雷暴条件下直升机运行的实际，对降水和雷暴条件下直升机稳定性进行简要分析。

关键词：降水和雷暴条件；直升机；稳定性分析

前言：

直升机作为机械化时代的尖端产物，因为其自身的便利性和快捷性而在社会经济活动中广泛的应用。随着直升机数量的不断增加和应用范围的不断扩大，直升机在运行中遭遇恶劣天气的机率大大增加，在降水和雷暴条件下直升机的稳定性，关系到直升机乘客的生命财产安全。所以对降水和雷暴条件下直升机稳定性定性分析研究具有鲜明的现实意义。

1 研究恶劣条件对直升机稳定性影响的重要意义

直升机作为现代科学技术的结晶，其优异的气动性能和便捷的起降方式，让其一经问世就获得了广泛的欢迎，随着现代社会经济的和科学技术的发展，直升机的应用范围不断扩大，在民用、救援、医疗领域的应用更是卓有成效。同时其结构简单、起降便捷的特点也让它成为当前城市交通拥堵问题的一个重要解决方向，直升机应用范围的扩大、应用前景的广泛，对其广域适应性提出了更高的要求，最为直接的一个要求就是要能够适应普遍存在的恶劣天气影响。只有保证在恶劣天气情况下直升机的稳定性，才能最终实现直升机在各个领域的应用目标，所以本文选择最为常见的降水和雷暴两种恶劣环境，对直升机的稳定性进行研究。

2 降水环境对直升机稳定性的影响

按照强度对降水现象进行划分，降水可以分为小雨、中雨、大雨、暴雨、大暴雨和特大暴雨。这些降水现象对直升机飞行的稳定性影响是多方面的，其中主要的几种影响如下：Z

（1）降水使能见度减小。根据航空气象学理论，降水对飞行器能见度的影响主要体现在两个方面，一方面是降水本身的强度、另一方面是飞行器的飞行速度。降水的强度越大飞行器的能见度就越低、飞行器的飞行速度越快能见度就越低。直升机在大暴雨环境下的静止能见度只有2到4km，同样是大暴雨环境直升机正常巡航速度下能见度只有几十米，相对于直升机的飞行速度，这种能见度没有任何实际意义[2]。

（2）在降水环境中含有过冷水滴的降水会造成积冰，积冰在飞行器表面附着会影响直升机机械部分的正常运转，危害直升机的航行安全。

（3）大雨和暴雨的降水量极大，而且雨滴在空气中的分布密度较高，直升机发动机吸入过多的雨水会导致发动机熄火。特别是在发动机低速运转状态下，内部点火装置点火不及时会加剧这一现象发生的几率。

（4）大雨会改变直升机周围的动力介质环境，对直升机各动力学部件的空气动力造成影响，造成直升机空气动力的损失和飞行动量的虚耗。从而恶化直升机的气动性能。

3 雷暴条件下直升机的仿真

雷暴是由旺盛的积雨云引起的，伴有闪电雷鸣的局地风暴。与降水相比雷暴对飞行器的影响更加复杂，因为雷暴天气对直升机的危害不仅仅体现在雷电现象上，同时形成的湍流、积冰、阵雨、大风、冰雹、龙卷和下击暴流等气象现象，都会对直升机的稳定性和安全造成威胁。就雷暴对直升机稳定影响进行针对研究的主要原因是，全球每天大概有45000个雷暴发生，并且在任一时刻都有2000到4000个雷暴在活动，其影响面积占据全球面积的1%。存在对直升机稳定性的现实影响。

雷暴对直升机稳定性的影响表现在以下几个方面：

（1）颠簸，雷暴云中强烈的湍流会导致直升机的剧烈颠簸，强烈的颠簸不仅会影响直升机的飞行姿态也会对飞行员的稳定操作造成极大的困难，是严重危机航空安全的主要危险天气之一[3]。

（2）强电磁环境，在雷暴发生的空域中，因为大气强烈的放电现象，会产生极为以极为强烈的电磁干扰，这种电磁干扰会扰乱直升机的电磁仪表，并会产生对直升机通信系统的强烈干扰，导致直升机在雷暴中失去电磁仪表的指示和地面的引导而陷入盲飞的险境。

（2）积冰，在雷暴的发展阶段，雷暴云的温度一般会在0℃以上，云层中包含的水滴大部分都是出于过冷状态，在这一这状态下遇到温度较高的直升机机体会产生积冰现象，一方面增加直升机的自重，恶化直升机的运行环境，另一方面影响直升机外部机械结构的运作，降低直升机的动力性能。

（3）下击爆流，也成为强下冲气流，因为雷暴中强烈的气流扰动在地球自传的影响下形成类似于龙卷风的气流环境，在“龙卷风”的中心会产生强烈的下沉气流，直升机误入其中会导致旋翼瞬时失去升力，直升机机体急剧下坠，往往会导致恶性坠机事件[4]。

结论：随着我国直升机的数量和应用范围不断扩大，直升机的平均飞行时间大大延长，从绝对数量上来讲降水和雷暴等环境因素对直升机稳定性的影响大幅度增长，所以就降水和雷暴条件下直升机稳定性定性分析研究具有鲜明的现实意义。本文就暴雨和降水对直升机稳定性的影响进行了分析，以期能够为我国航空航天事业的发展提供有益的参考与借鉴。

参考文献

[1] 纪晓玲. 宁夏雷暴天气气候和环流特征及典型过程分析[D].兰州大学，2009.

[2]高华. 风切变对直升机飞行特性的影响[D].南京航空航天大学，2009.

[3] 刘银凤. 直升飞机在大气重力波影响下的稳定性研究[D].南京航空航天大学，2012.

[4]陈会芝. 危险天气条件下的航空飞行与安全[D].西南交通大学，2003.