能飛到12450米的直升機,為啥卻很難飛上8848米高的珠穆朗瑪峰?

网瘾少女 2021/12/30 檢舉 我要評論

飛機在人類生活中已經是尋常之物,抬頭仰望天空就經常能看見飛行在高空的飛機。如果人們想要遠行出門,乘坐飛機是一個很不錯的選擇。不過一般情況下,這些飛機都是噴氣式。而今天所要講的並不是這類飛行器,而是 以螺旋槳和動力翼作為飛行動力的直升機

對于直升機來說,它的任務更多被用于軍事、救援、勘察等,如果不是從事相關行業,普通人很難接觸到直升機。但直升機是飛機裡非常重要的一種飛行器, 最高能夠攀升至12450米。直升機的特性使其能夠完成一般飛機所不能完成的任務, 但即便如此,直升機也很難飛上8848米高的珠穆朗瑪峰,這是為什麼?

作用原理

直升機相較于噴氣式飛機來說,飛行速度雖然略遜一籌,但是直升機 能夠從任意方向進行回轉、掉頭、後撤等各種高難度飛行動作。直升機能夠做到這樣的飛行姿態得歸功于它的 整體設計,以及 空氣動力學的充分應用

從飛機的升力原理來講,直升機和固定翼飛機的機翼相似,機翼與空氣產生相對運動,從而產生 升力,但這個升力是來自于 環繞固定軸旋轉的「旋翼」

直升機進入工作狀態時,機頂上方的旋翼不斷旋轉, 氣流經過槳葉上表面時,流管變細,氣體流速加快,壓力減小。當空氣流過槳葉下表面時, 空氣狀態與之相反,如此一來形成的壓力差便在槳葉上產生一個 向上的拉力。拉力的大小很大程度上與空氣氣流狀態有關, 空氣的不同角度、不同密度、氣流相對速度,以及直升機設計本身都會對拉力產生影響。

直升機便是利用這種拉力變化來進行升降調整,此外,旋翼的槳葉還會形成一個 帶有一定錐度且底面朝上的大椎體,這個椎體被稱作 旋翼錐體。飛行員通過控制旋翼錐體的各個方向傾斜,就能夠實現直升機 不同方向的飛行

直升機想要保持穩定的飛行狀態,還必須要有 阻止自身旋轉的尾翼螺旋槳。不過直升機的旋翼長度通常都在 2~5米,為了旋翼不會與尾部螺旋槳發生撞擊,于是直升機的整體樣貌看起來很像一個蜻蜓。

尾部除了螺旋槳設計外還有 「垂直鉸」的安裝,這個結構件主要是為了 防止直升機隨槳葉揮舞產生的週期性變化,導致直升機尾部槳葉結構受到損傷。垂直鉸的存在能夠允許這種變化在小幅度的活動空間裡擺動,從而避免尾部槳葉結構變形或斷裂。

對于飛行員來說,操縱直升機飛行就是在對抗直升機因氣流擾動產生的拉力變化,以及對直升機旋翼椎體運動的控制。飛行員對操縱杆的控制通過「操縱線系統」或「液壓助力裝置」使自動傾斜器的旋轉環和非旋轉環進行同向傾斜。

在空氣動力的作用和直升機的結構設計下,操縱杆的變化控制決定著直升機總體飛行狀態。由于空氣氣流在不斷地即時變化,所以對于直升機飛行員來說必須要 時刻穩定控制飛行狀態,這對飛行員的駕駛技術要求非常高。

飛不上的珠峰

說完這麼多關于直升機的知識要點後,讓我們回到標題上來,為什麼直升機上不去珠穆朗瑪峰?首先,我們來看看珠穆朗瑪峰的地理位置。珠峰位于喜馬拉雅山中段,全年平均溫度為零下29攝氏度,山脈高達 8848米,是 世界第一高峰

其次在氣候上,珠峰呈現季風氣候特徵,冬季乾燥風大。南北兩坡的氣候因位處方向不同而產生了較為顯著的差別, 南坡降水充沛,具有海洋季風氣候特點;北坡降水少,大陸性高原氣候特徵明顯。

如今 飛行高度最高的直升機大約能飛到12450米,而珠峰只有8848米,為何上不去?看到這裡,相信不少人心裡應該有了一個較為清晰的認知了,最主要的原因便是 氣流。我們通過前文的介紹已經知道了直升機的飛行原理,而珠峰的高海拔環境 很明顯不適合直升機飛行

從地球的海拔高度與氣壓差異關係來看,海拔每升高1000米,相對大氣壓便會下降12%,另外空氣密度也會下降10%左右。雖然大氣層的空氣分佈不均,但總體表現為 海拔越高,空氣密度越低

如此的低密度的空氣自然 很難在旋翼之間產生強勁的拉力將直升機抬升,所以當直升機飛行高度越高時,發動機所需要的 馬力、燃油的利用率就必須越大。但這在高空飛行時是 難以實現的,經過特殊改造後的「美洲鴕」直升機才得以實現12450米的飛行極限。

此外,珠峰上的氣候時常會有 降雨、降雪等現象,這對直升機飛行狀態而言 非常危險。直升機飛行員在飛行時往往都是通過 目視來進行路線規劃,同時直升機的操縱難度非常高,需要飛行員時刻修正飛行方向和飛行姿態。 一旦視線被阻礙,對于飛行來說是致命的危險。

另外在低溫的影響下, 金屬的應力變化和物理性質也會發生改變,如果沒有進行特殊改造,直升機的整體結構將會是 人類工程學與自然界的一次有力對抗,結局不言而喻。

通常來講, 直升機最低飛行高度在600米左右,一般飛行高度被限制在1000米-2000米,這不僅是為了出于安全考慮,同時這個高度也是 直升機飛行的最佳高度。所以一般的直升機不可能飛行出這個高度,也更不會去嘗試進行高空飛行。

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