一、概述
从本质上讲,直升机的姿态仪表飞行其实是用飞行仪表取代直升机和天地线上的各个参考位置的目视飞行。参考仪表达到某个姿态所需的操纵变化与直升机在目视飞行规则(VFR) 下完全相同,飞行员在操纵中的思路也是相同的。基本的仪表训练是达到仪表等级的基础。
二、飞行仪表
在参考飞行仪表驾驶直升机时,仪表的正确判读是飞行操纵的根本。这一技术在一定程度上取决于你对特定仪表或系统运行方式的理解,包括其指示和限制(请见第 3 章,飞行仪表)。只要掌握这些知识,飞行员就可以快速地判读仪表的指示,并将该信息立即转化为操纵反应。
三、仪表飞行
在仪表飞行过程中,想要既柔和又有效地驾驶直升机,就必须培养 3 种基本技能。它们分别是:仪表交叉检查、仪表判读以及飞机操纵。
仪表交叉检查
交叉检查,有时也叫做“扫视”,即对提供姿态和性能信息的仪表进行连续的逻辑性监视。在姿态仪表飞行中,为了达到所需的性能,姿态是依靠参考仪表来保持的。由于人为错误、仪表错误以及在不同大气和载荷条件下直升机的性能差异,很难在建立一个姿态后使其性能在长时间内维持不变。这些变量使得我们有必要不断检查仪表并且对直升机的姿态做出适当的改变。实际的技巧绝大程度上取决于安装的是何种仪表、这些仪表安装在何处、还有飞行员的经历以及熟练水平等因素。对这一问题的讨论集中在 6 块基本飞行仪表上。『图 8-1』
首先,为了快速进行交叉检查,通常会出现只看仪表而不知道具体需要何种信息的情况。然而,通过熟悉和练习,能够使特定飞行条件下的仪表交叉检查具有明确的倾向性。在从一个飞行状态向另一个转换时,这些倾向能够为飞行员操纵直升机提供帮助。
图 8-1 在大多数情况下,交叉检查多个仪表时都要检查地平仪。一次典型的交叉检查有可能会按如下顺序进行:地平仪、高度表、地平仪、升降速度表、地平仪、航向指示器、地平仪等。
当集中所有精力专注于一块仪表时,会出现称为“视觉固着”的情况。这是人们常犯的错误,想要专心精确地观察一块仪表而通常忽略了其它仪表。视觉固着在一块仪表上通常会导致飞行员对飞机的操纵能力变差。例如,在转弯过程中,交叉检查时有只看转弯侧滑仪而不看其它仪表的倾向。这样只专注转弯侧滑仪通常会因对俯仰-坡度操纵差而导致掉高度。只用足够的时间了解一块仪表所提供的信息,然后继续看下一块仪表。同样,也可能对一块仪表过度重视,而忽略了其它为获得直升机性能信息所需的多块仪表。这与视觉固着在交叉检查中的其它仪表上不同,而是对一块特定的仪表过于注意。
在进行机动飞行时,有时不能预见到姿态改变后出现的重要仪表指示。例如:从爬升或下降状态改平时,飞行员可能因为太集中精力进行俯仰操纵而忘记了航向或横滚信息。这种错误称为疏忽,会导致航向和坡度操纵不稳定。
虽然有这些常犯的错误,但是经过指导和练习后,大多数的飞行员还是能够很好地适应在飞行中参考仪表。
仪表判读
各种飞行仪表给出了一副图画来表示正在发生的情况。没有哪块仪表比其它的仪表更重要,但是,在特定的机动飞行或条件下,提供最适当和最有用的信息的仪表称为主用仪表。那些为主用仪表提供备份和补充的仪表称为辅助仪表。例如,由于地平仪是唯一一块直接提供飞机当前姿态信息的仪表,在任何俯仰或坡度改变时都应被认为是主用仪表。新的姿态建立之后,其它的仪表称为主用仪表,而姿态指示器通常就变为辅助仪表。
飞机操纵
直升机操纵是对飞行仪表的准确判读并将所读内容转换为正确的操纵反应。为了获得所需的飞行轨迹,飞机操纵包括对俯仰、坡度、功率以及配平的调整。
俯仰姿态操纵是控制直升机沿横轴的运动。通过参考俯仰仪表(地平仪、高度表、空速表以及升降速度表(VSI))判读了直升机的俯仰姿态后,不断进行调整以获得所需的姿态。本章中所描述的是大致的俯仰姿态,具体姿态因直升机机型不同而异。
坡度操纵控制的是横向倾斜的旋翼与水平面之间的角度或直升机沿纵轴的运动。判读直升机上与坡度有关的仪表(地平仪、航向指示器以及转弯侧滑仪)后,通过调节驾驶杆获得所需的坡度。
功率控制是按照相应的油门操纵总距杆。直线平飞时,如果高度偏差大于 100 英尺,或空速偏差大于 10 节,用总距杆进行修正。如果误差小于这些数值,则飞行员应使用驾驶杆稍作爬升或下降。
为了能够参考仪表操纵直升机,掌握特定直升机在不同载荷构形和飞行条件下所需的大致功率设定值非常重要。
直升机的配平是指使用驾驶杆回中按钮(如果直升机上有此按钮)释放所用可能的杆力。配平还指通过调整脚蹬使转弯侧滑仪的小球回到中间位置。功率有任何改变时都需要脚蹬配平。
适当调整总距杆和驾驶杆的摩擦力有助于减轻飞行员在仪表飞行时的负担。摩擦力应该调整到既要最大限度地避免操纵过量和驾驶杆滑动,又不能过度调整到使操纵受限的程度。另外,许多可进行仪表飞行的直升机都安装了增稳系统或一部自动驾驶仪以减轻飞行员的工作量。
四、直线平飞
直线恒速平飞包括保持所需的高度、航向、空速以及脚蹬配平量。
俯仰操纵
直升机的俯仰姿态是其纵轴与水平面的夹角。使用地平仪(如可用)达到所需的俯仰姿态。平飞时,俯仰姿态随空速和重心(CG)的变化而变化。在高度不变并且空速稳定的条件下,俯仰姿态大约是零度。『图 8-2』
图 8-2 俯仰操纵中使用的仪表有:空速表、地平仪、高度表以及升降速度表。
地平仪
地平仪为直升机提供直接的俯仰姿态指示。目视飞行时,使用驾驶杆操纵直升机抬头或低头以获得所需姿态。仪表飞行时,使用完全相同的程序向上或向下调整飞机符号与仪表天地线的相对位置。
实施操纵与仪表最终发生改变之间会有一些滞后,这是操纵直升机时正常的操纵滞后, 不应将其与仪表滞后混淆。在进行增速、减速或转弯等机动飞行过程中,地平仪显示的俯仰姿态可能略有误差。通过交叉检查其它俯仰仪表就可以快速判明此类进动误差。
如果在地面上已将飞机符号调整好,在空中可能不再需要重新调整。以正常巡航速度改平之后,如果飞机符号不在仪表天地线上,在使用其它俯仰仪表保持平飞的同时按需调整飞机符号的位置。在以正常巡航速度平飞条件下,将飞机符号调整好之后, 只要保持其位置不变,就可以一直保持精确的俯仰姿态指示。
为了保持高度进行首次俯仰姿态修正时,姿态改变不宜过大,而且变化要柔和。首次向上或向下调整的幅度不得大于仪表天地线的宽度『图8-3』。如果需要进一步调整,通常再移动半个天地线的宽度就足以修正任何偏离所需高度的误差。这种“一个到一个半”天地线宽度的修正通常是平飞姿态的最大俯仰姿态修正量。
修正完成后,交叉检查其它俯仰仪表,以便确定俯仰姿态调整是否充分。如果需要进一步修正才能回到高度,或者空速变化超过 10 节,则需调整功率。
图 8-3 正常巡航时的初始俯仰修正量为小于等于地平线的宽度。
高度表
高度表在直线平飞时为直升机提供间接的俯仰姿态指示。由于在平飞时高度应保持不变,如偏离所需高度则表示需要改变俯仰姿态并在必要时改变功率。高度减小时,增大俯仰姿态并按需调整功率。高度增大时,减小俯仰姿态并按需调整功率。功率变化的指示将在下一段讲解。
高度表变化的速率有助于确定俯仰姿态。高度表变化缓慢表示与所需俯仰姿态之间的偏差很小,而高度表移动迅速则表示与所需俯仰姿态之间的偏差很大。修正要及时,使用的修正量要少。另外,应牢记高度表变化总是要通过两次调整来修正。首先调整姿态使高度表停止变化,然后再调整姿态使直升机柔和地回到所需的高度。如果高度减小超过 100 英尺并且空速减小10 节以上,增加功率使俯仰姿态增加。如果高度超出 100 英尺以上并且空速增大 10 节以上,减小功率并减小俯仰姿态。
高度表指针的移动稍有滞后,但是,为了切合实际,我们认为高度表给出的是实时的变化指示,也就是说俯仰姿态立即需要改变。由于高度表在平飞时提供最恰当的俯仰信息,因此被视为俯仰的主用仪表。
升降速度表(VSI)
升降速度表为直升机提供间接的俯仰姿态指示,应将其与其它俯仰仪表一同使用以获得更高的精准度。平飞时仪表指示为零。指针任何偏离零位的移动都表示需要立即改变俯仰姿态使指针回零。在平飞时,始终将升降速度表和高度表一同使用。如果看到升降速度表指针移动,立即采取恰当的修正措施使指针回零。如果修正及时,通常高度改变会很小甚至没有改变。如果升降速度表指针不在零位,则高度表会指示高度增加或减小。
升降速度指针刚开始是瞬时移动,它指示的是直升机升降运动的趋势。进行修正后,升降速度表指针需要在一定的时间延迟后才能达到最终的指示位置。这种时间因素通常称为仪表滞后。这种滞后与俯仰变化的速度和幅度成正比例关系。如果采用柔和的操纵技巧并且俯仰姿态调整不大,就能尽可能避免仪表滞后现象,而升降速度表也就更容易判读。
可以先将操纵杆回中立,等俯仰姿态稳定后,再根据其它俯仰仪表的指示重新调整俯仰姿态。这种方法可以最大限度地避免操纵量过大。
升降速度表偶尔会未完全校准。这就可能出现即便直升机在平飞而仪表却指示轻微的爬升或下降的情况。如果不能将仪表完全校准,在使用升降速度表进行俯仰操纵时应考虑到此误差。例如,如果在直升机平飞时,升降速度指示为 100 英尺/分钟(FPM)的下降率,则以此指示作为平飞的基准。与此读数有任何偏差都表示姿态发生了变化。
空速表
空速表为直升机提供间接的俯仰姿态指示。在一定的功率和俯仰姿态下,空速保持不变。如果空速增加,则表示机头太低,需要增大姿态。如果空速减小,则表示机头过高,需要减小姿态。空速迅速改变表示俯仰姿态变化很大,空速变化慢则表示俯仰姿态变化不大。空速表的指示滞后微乎其微。如果在改变姿态时,在实施操纵与空速改变之间出现一些滞后,很可能是驾驶杆的操纵滞后引起的。通常来讲,无意间的俯仰姿态变化造成的速度偏差也会导致高度变化。例如:由于姿态过小造成的速度增加会导致高度减小。修正俯仰姿态能使空速和高度都恢复。
坡度操纵
直升机的坡度是其横轴与水平面的夹角。在目视飞行中要保持直线航迹,须将直升机的横轴与天地线保持一致。假定直升机处于协调飞行状态,任何从横向水平姿态的偏离都会使直升机转弯。『图 8-4』
图 8-4 用于坡度操纵的飞行仪表有:地平仪、航向指示器以及转弯指示器。
地平仪
地平仪为直升机提供直接的坡度指示。仪表飞行时,飞机符号和仪表天地线分别代表了实际的飞机和天地线。任何坡度的变化都立即由飞机符号表示。为了正确地判读地平仪,假设自己处于飞机符号的位置。如果配平恰当且旋翼倾斜,直升机就开始转弯。将飞机符号调整到与仪表天地线水平使转弯停止。转弯-侧滑仪上的小球应通过恰当的脚蹬配平量始终保持在中间位置。
坡度由仪表最上方坡度刻度上的指针指示。『图 8-5』无法从飞机符号上观察到的细微坡度变化可以很容易地通过参考坡度刻度指针确定。
俯仰和坡度可同时在姿态指示器上确定。即使飞机符号不与仪表天地线水平,俯仰姿态仍可通过观察飞机符号与仪表天地线的相对位置获得。
在进行涉及到转弯的机动飞行时,地平仪显示的坡度可能略有误差。在进行此类机动飞行时,认真交叉检查其它与转弯有关的仪表就能够立即判断出这种进动误差。通常在改平坡度时能注意到进动现象。转弯完成时,如果飞机符号在水平位而直升机仍在转弯,对坡度稍作调整使转弯指针回中并使航向指示器停止移动。
图 8-5 地平仪上方的坡度刻度指示坡度的度数变化。本范例中,直升机向右带有大约 15°的坡度。
航向指示器
在协调飞行中,航向指示器为直升机提供间接的坡度指示。直升机带坡度时就开始转弯。其横轴在水平位时,直升机保持直线飞行。因此,在协调飞行中,航向指示保持不变时,直升机的坡度为零。偏离所需航向表示直升机带有正在转弯方向的坡度。航向变化慢表示坡度不大,航向变化迅速表示坡度很大。如果发现直升机在转弯,向相反方向操纵驾驶杆直到航向指示器指示所需航向,同时还要确保侧滑小球在中间位置。在向所需航向修正时,不要使用大于以标准速率转弯时所需的坡度。另外,如果航向修正的度数不大,将坡度限制到要转的度数之内。如果坡度超过此标准,就需要更高超的技巧和精确度才能达到所需的航向。在直线平飞时,航向指示器是坡度操纵的主要参考。
转弯指示器
协调飞行时,转弯-侧滑仪指针为直升机提供间接的坡度指示。指针偏离垂直位置表示直升机正在朝着指针偏离的方向转弯。也就是说,如果指针偏左,飞机就向左转。操纵驾驶杆使指针回到垂直位置,就可使直升机沿直线飞行。要精确判读位置的细微偏差就必须严密观察转弯指针。
交叉检查转弯-侧滑仪上的小球来判断直升机是否处于协调飞行状态。『图 8-6』如果旋翼在水平位并且脚蹬力恰当地补偿了扭矩,小球应保持在中间位置。先通过参考其它与坡度有关的仪表使直升机处于平飞状态,然后再用脚蹬配平使小球回中。功率改变后扭矩修正量也会变化。因此,发生此类变化之后总是要检查小球的位置。
直线平飞时常犯的错误
1.未保持好高度
2.未保持好航向
3.进行修正时俯仰和坡度修正量过大
4.未保持适当的脚蹬配平量
5.未交叉检查所有可用的仪表
图 8-6 协调飞行状态由位于中间位置的小球指示。
直线平飞时的功率控制
功率设定是通过调整总距并按需控制油门实现的。对于以活塞为动力的直升机,在总管压力表上观察功率指示。而对于以涡轮为动力的直升机,在扭矩表上观察功率。(尽管大部分经过仪表飞行规则(IFR)认证的直升机都是以涡轮为动力的,本章所述内容仍使用以活塞为动力的直升机,因为大部分训练都是在此类直升机上进行的。)
在任何给定空速下,一定的功率设定值决定直升机的平飞、爬升或下降。例如,在巡航速度下保持巡航功率,直升机就会平飞。如果飞行员增加功率设定值并保持空速不变,直升机就会爬升。反之,如果飞行员减小功率设定值并保持空速不变,直升机就会下降。
如果高度保持不变,则功率决定空速。例如,在一定高度上,巡航功率使直升机保持巡航速度。与巡航功率设定值之间存在任何偏差都会使空速改变。为使空速增加而增加功率时, 直升机会抬头并且主旋翼叶片逆时针旋转的直升机会向右偏航。『图 8-7』为使空速减小而减小功率时,直升机会低头并且向左偏航。『图 8-8』单旋翼直升机上的偏航效应最为明显, 旋翼顺时针旋转的直升机则不存在这种效应。为了抵消直升机的这种偏航趋势,需在功率改变时使用脚蹬配平。
图 8-7 直线平飞过程中功率增加时的飞行仪表指示。
图 8-8 直线平飞过程中功率减小时的飞行仪表指示。
为了在平飞时保持高度和空速不变,必须使俯仰姿态和功率控制协调。高度与空速之间的关系决定是否需要改变功率和/或俯仰姿态。如果高度不变而空速过大或过小,调整功率以达到所需速度。改变功率时,先精确地判读高度表,然后再通过适当的俯仰变化消除高度偏差。如果高度过低而空速过大,或反之,则仅改变俯仰姿态就有可能使直升机恢复所需的高度和空速。如果空速小且高度低,或反之,则有必要同时改变功率和俯仰姿态。
为了在空速改变时更易控制功率,必须了解所飞的直升机机型在各个速度下的大致功率设定值。需改变空速时,将功率调整到保持新的空速所需的大致功率设定值。功率将要达到所需设定值时,在交叉检查过程中额外观察总管压力表以判断功率调整完成的时机。根据空速的变化调整俯仰姿态使高度不变。在俯仰姿态变化过程中,航向应保持不变。达到所需空速后,将功率调整到新的巡航功率设定值并进一步通过调整俯仰姿态保持高度。正常空速巡航以及从正常空速巡航过渡到慢速巡航的仪表指示如『图 8-9』『图 8-10』所示。空速稳定在慢速巡航之后,地平仪所示的俯仰姿态大约是零度。
无论空速变化与否,高度表都是平飞时的主用俯仰仪表。空速改变时高度不应有变化, 航向指示器仍为主要的坡度仪表。只要空速改变,总管压力表就暂时成为功率控制的主用仪表。空速达到所需读数后,空速表又重新成为功率控制的主用仪表。
为了保持直线平飞,交叉检查时应将俯仰-坡度仪表与功率控制仪表相结合。功率不变时,正常的交叉检查应该足以满足需要。功率变化时,必须加快交叉检查的速度以便有时间检查俯仰-坡度仪表。这样可以对出现的任何偏差立即进行修正。
空速改变时常犯的错误:
1.功率使用不当
2.俯仰姿态操纵过量
3.未保持好航向
4.未保持好高度
5.脚蹬配平量使用不当
图 8-9 以正常巡航速度直线平飞时的飞行仪表指示。
五、直线爬升(恒速和恒定爬升率)
在任何功率设定值和载荷条件下,只有一个速度能够提供最有效的爬升率。要确定此速度,需要参考所飞直升机机型的爬升数据。根据不同的初始爬升空速以及需保持恒速还是恒定爬升率等不同情况,使用不同的技巧。
图 8-10 直线平飞过程中空速减小时的飞行仪表指示。
图 8-11 进入恒速爬升时的飞行仪表指示。
进入
当爬升空速小于巡航速度时,要进入恒速爬升,将功率增加到爬升功率设定值,同时将俯仰姿态调整到大致的爬升姿态。功率增加使直升机开始爬升,因此只需要轻微的向后杆力就能完成由平飞到爬升的姿态转变。应参考地平仪完成俯仰姿态改变。如果从平飞到爬升过渡平稳,升降速度表上的指示会出现迅速的向上趋势然后停止在使空速和姿态稳定的适当速率上。进入爬升的主用和辅助仪表如『图 8-11』所示。
当直升机稳定在一定的速度和高度时,空速表成为主用的俯仰仪表。应严密监控仍然作为功率主用仪表的总管压力表,以便确定当前保持的爬升功率设定值是否合适。以恒速稳定爬升时的主用和辅助仪表如『图 8-12』所示。
以恒定爬升率爬升的技巧和程序与上述的恒速爬升非常相似。出于训练目的,由爬升空速进入恒定爬升率爬升。使用适合所飞机型的爬升率。一般情况下,爬升率较小的直升机使用 500英尺/分钟的爬升率较为合适。而对于能够以大速率爬升的直升机,使用 1000 英尺/ 分钟的爬升率。
要以恒定的速率爬升,将功率增加到所需速率对应的大致功率设定值。从开始增加功率直到升降速度达到所需爬升率,空速表是俯仰的主用仪表。达到所需爬升率之后,升降速度表即成为俯仰的主用仪表。参考地平仪调整俯仰姿态以保持所需的升降速度。升降速度表成为俯仰的主用仪表时,空速表则成为功率的主用仪表。以恒定速率稳定爬升时的主用和辅助仪表如『图 8-13』所示。调整功率以保持所需空速。应将俯仰姿态和功率的修正配合进行。例如,如果升降速度好而空速小,则需要增加功率。随着功率的增加,可能需要稍稍减小俯仰姿态以避免升降速度增加。小心调整俯仰姿态以免出现调整过量。通常很小的功率修正就总以使空速恢复到所需的指示。
图 8-12 以恒速稳定爬升时的飞行仪表指示。
改平
达到所需高度之前就必须开始从恒速爬升中改平。虽然改平的提前量因所飞机型和飞行员的技巧而异,但决定提前量最主要的因素是升降速度。根据经验,一般使用升降速度的10%作为提前量。例如,如果爬升率是 500 英尺/分钟,大概在距离所需高度 50 英尺时开始改平。达到提前改平高度时,高度表成为俯仰的主用仪表。将俯仰姿态调整为该速度下的平飞俯仰姿态。交叉检查高度表和升降速度表以便确定在所需高度改平的时机。如果巡航速度大于爬升空速,先保持功率不变,空速达到巡航速度后,再将功率减小到巡航功率设定值。由恒定速率爬升到改平的方法与恒速爬升改平相同。
六、直线下降(恒速和恒定下降率)
在所能达到的任何正常空速下直升机都可以下降,但是必须在开始下降前确定空速。下降类型(恒速或恒定下降率)决定下降时所用的技巧。
图 8-13 以恒定速率稳定爬升时的飞行仪表指示。
进入
如果当前空速大于下降空速,并且需要以恒速下降,将功率减小到下降功率设定值并使用驾驶杆保持高度。这样会使直升机减速。直升机达到下降空速时,空速表成为俯仰的主用仪表,总管压力表成为功率的主用仪表。保持空速不变使直升机下降。以恒定下降率下降时, 将功率减小到所需下降率对应的大致功率设定值。如果以下降空速开始下降,在升降速度表达到所需下降率之前,空速表是俯仰的主用仪表。达到所需下降率之后,升降速度表就成为俯仰的主用仪表,空速表则成为功率的主用仪表。如 8-16 页以恒定速率爬升中所述,将功率和俯仰姿态的修正配合进行。
改平
如果巡航速度大于下降空速,则可以以下降空速或巡航速度从恒速下降中改平。与从爬升中改平相同,下降改平的提前量取决于下降率和操纵技巧。以下降空速改平时,提前量大致为升降速度的 10%。在提前改平的高度,同时将功率增加到能以下降速度保持平飞的设定值。这时,高度表就成为俯仰的主用仪表,空速表则成为功率的主用仪表。
要以大于下降空速的速度改平,在达到所需高度之前大约 100到 150 英尺增加功率。
功率设定值应能在平飞时保持所需速度。在距离所需高度大约50 英尺之前保持升降速度不变。此时,高度表为俯仰的主用仪表,空速表为功率的主用仪表。以恒定速率下降到改平的方法与恒速下降改平的方法相同。
直线爬升和下降时常犯的错误
1.未保持好航向
2.功率使用不当
3.未控制好俯仰姿态
4.未保持恰当的脚蹬配平量
5.未在所需高度改平
七、转弯
参考仪表进行转弯时应保持精确的转弯率。本章所描述的转弯是指在转弯侧滑仪上的指示不超过 3°/秒标准速率的转弯。真空速决定保持标准速率所需的坡度。根据经验,一般使用空速的15%作为标准速率转弯所需的大致坡度。简单的计算方法是将空速除以 10 再加上所得结果的 1/2。例如,要以标准速率转弯,60 节的空速所需坡度大致为 9°(60÷10=6, 6+3=9);80节的空速所需坡度大致为 12°。
图 8-14 以标准速率左转时的飞行仪表指示。
要进入转弯,向需要转的方向横向操纵驾驶杆。应柔和进入并使用地平仪达到大致的坡度。达到标准转弯率时,转弯侧滑仪成为坡度的主用仪表。此时,地平仪成为辅助仪表。平飞转弯时,高度表是俯仰的主用仪表,空速表是功率的主用仪表。以标准的速率进行稳定转弯时的主用和辅助仪表如『图 8-14』所示。如果为了保持空速需要增加功率,可能需要少量的向前杆力,因为总距增加时直升机有抬头趋势。按需使用脚蹬配平,将小球保持在中间位置。
要恢复直线平飞,向与转弯相反的方向操纵驾驶杆。改出的速率应与进入转弯时的速率相同。开始改出时,地平仪是坡度的主用仪表。与直线平飞时相同,直升机将要改平时航向指示器变为坡度的主用仪表。交叉检查空速表和侧滑小球以保持所需的空速和脚蹬配平量。
转向指定航向
只要横轴倾斜,直升机就一直转弯。因此,在达到指定航向之前必须提前改出。提前量因转弯速率和飞行员的技巧而异。
以 3°/秒的速率转弯时,提前量为坡度角的一半。例如,如果以12°的坡度转弯,使用坡度的一半,也就是 6°作为所需航向的提前改出点。在未按照特定的技巧确定出具体所需的提前量之前,使用此方法计算。坡度在任何时候都不能大于要转的度数。以标准速率转弯时,改出时的速率应与进入时相同。在转弯过程中,严密地对俯仰、坡度和功率的主用及辅助仪表进行交叉检查。
计时转弯
计时转弯指使用时钟和转弯侧滑仪在给定的时间内使航向改变一定的度数。例如,使用标准转弯率,直升机在 15 秒转 45°。而使用二分之一的标准转弯率,直升机则在 30 秒才能转 45°。计时转弯可在航向指示器不工作时采用。
开始计时转弯之前,应校准转弯协调仪以便确定其指示的精度。要进行校准,先参照转弯-侧滑仪以标准速率进行转弯,然后当长秒针通过时钟上的重要位置(12、3、6 或 9)时, 检查航向指示器上所指示的航向。在以指示的速率转弯过程中,每隔 10 秒记录航向的变化。如果直升机在每个间隔的转弯度数大于或小于 30°,则分别需要减小或增大指针的偏转达到标准转弯率。在两个方向转弯对转弯侧滑仪的都进行校准之后,如有修正的偏转量,将其记录并在整个计时转弯过程中使用。
除了用时钟代替航向指示器外,计时转弯与指定航向转弯使用相同的仪表交叉检查方法和操纵技巧。转弯侧滑仪上的指针是坡度控制的主要参考,而高度表和空速表分别是俯仰操纵和功率控制的主用仪表。当时钟的长秒针通过一个重要位置时开始进入转弯,将转弯保持在校准的标准速率指示,或为了减少航向变化采用二分之一的标准速率;到所计算的时间开始改平坡度。如果进入与改出时的速率相同,则在时间计算时不必考虑进入和改出所用的时间。
如果使用整个仪表板进行定时转弯练习,使用航向指示器检查转弯精度。如果在没有航向指示器的情况下实施转弯,则在转弯完成后使用磁罗盘检查转弯精度,这时需将罗盘偏差考虑在内。
转弯中改变空速
在转弯中改变空速是一种能够提高所有三种基本仪表飞行技巧的有效机动练习。由于此机动需要同时对操纵的所有方面进行改变,因此,圆满完成不但需要快速的仪表交叉检查和判读,而且还需要柔和有效的操纵技巧。
转弯中改变空速与直线平飞改变空速所用的俯仰和功率控制技巧相同。如前所述,一定的转弯率所需的坡度与转弯速度成正比。要以标准速率完成转弯,为了保持转弯率不变,坡度必须与空速的变化成正比。空速减小时,减小坡度并增加俯仰姿态以保持高度和标准转弯率。
高度表和转弯侧滑仪的读数应在整个转弯过程中保持不变。高度表是俯仰操纵的主用仪表,转弯指针是坡度控制的主用仪表。空速变化时总管压力表是功率控制的主用仪表。空速达到新的指示值时,空速表成为功率控制的主用仪表。
可以使用两种方法在转弯中改变空速。第一种方法:转弯后改变空速。第二种方法:进入转弯的同时开始改变空速。第一种方法更为简单。但是无论使用哪种方法,随着功率的减小交叉检查仪表的频率都要增加。直升机减速时,检查高度表和升降速度表判断是否需要改变俯仰姿态,并检查坡度仪表判断是否需要改变坡度。如果转弯侧滑仪的指针偏离所需位置, 则需要改变坡度。高度是通过调整俯仰姿态保持的。空速达到所需值时,空速表成为功率控制的主用仪表。通过调整功率保持所需空速。使用脚蹬配平确保机动时飞机处于协调状态。
达到十分娴熟的操纵技巧之前,经常交叉检查地平仪能够避免操纵过量并能根据空速变化获得大致合适的坡度。
罗盘转弯
使用陀螺航向指示器控制航向非常简单。但是,如果航向指示器失效或直升机上未安装, 则需使用磁罗盘作为航向基准。仅使用罗盘进行转弯时,飞行员需要针对增速和减速误差进行提前或滞后调整,这样才能确保直升机在所需航向改平坡度。航向转向正北时,改平坡度的提前量必须包括纬度数加上正常转弯改出使用的提前量。航向转向正南时,保持转弯直到罗盘超过 180°加纬度数,再减去正常的改出提前量。例如:在纬度30°从东向北转弯时, 罗盘读数为 37°时开始改出(30°加 15°坡度的二分之一,或适合改出速率的量)。航向由东向南转时,磁罗盘读数为 203°时开始改出(180°加 30°再减去坡度的二分之一)。由西开始进行类似转弯时,适当的改出点应分别为向323°,向南 157°。
以 30°的坡度转弯
在仪表气象条件(IMC)下,直升机很少需要也不建议以 30°的坡度转弯,并且被认为是直升机的异常姿态。但是,它却是一个非常好的提高姿态快速改变时迅速反应能力的机动练习。虽然进入和改出的技巧与其它任何转弯都相同,但是以 30°的坡度转弯时的俯仰却更难控制。这是因为坡度增加时垂直升力会减小。另外,由于垂直升力的减小,飞机就会有高度和/或速度减小的趋势。因此,为了保持高度和速度不变,需要额外增加功率。但是,在仪表指示需要修正之前,不要开始修正。进行此机动时,在高度表和升降速度表上观察是否需要修正,检查地平仪,然后进行必要的调整。修正完成后,再次检查高度表和升降速度表以确定修正量是否合适。
图 8-15 以恒速稳定爬升左转时的飞行仪表指示。
爬升和下降时转弯
在爬升和下降中转弯时,将上述的直线爬升、下降和标准速率转弯的技巧相结合。出于练习目的,在转弯的同时开始爬升或下降。以恒速稳定左转爬升时的主用和辅助仪表如『图8-15』所示。爬升或下降时转弯改平与直线爬升或下降改平相同。要恢复直线平飞,可以先停止转弯再改平,或先改平再停止转弯,也可以将两者同时进行。爬升或下降中转弯时,用脚蹬配平将转弯侧滑仪的小球保持在中间位置。
转弯时常犯的错误
1.未保持所需的转弯速率
2.在平飞转弯时未保持好高度
3.未保持所需空速
4.进入和改出的速率不一致
5.向指定航向转弯时未使用适当的提前量
6.在计时转弯过程中没有准确地计算时间
7.在罗盘转弯时未使用适当的提前量和滞后量
8.功率使用不当
9.脚蹬配平使用不当
八、异常姿态
任何正常直升机仪表飞行中不需要的机动都是异常姿态。这可能是一个或多个因素导致的,如:紊流、方向迷失、仪表失效、困惑、过分专注驾驶舱职责、交叉检查不认真、仪表判读错误或飞机操纵不熟练。由于直升机的不稳定性,异常姿态可能非常危险。一旦发现姿态异常,在尽量保持高度的前提下尽快改为直线平飞。
要从异常姿态改出,飞行员应修正坡度和俯仰姿态并按需调整功率。所有调整几乎是同时进行。无论有无地平仪,飞行员都必须能够完成改出。如果直升机正在爬升或下降中转弯, 调整坡度、俯仰和功率。坡度应参考转弯侧滑仪和地平仪修正。俯仰姿态应参考高度表、空速表、升降速度表以及地平仪修正。功率调整应参考空速表和总管压力表。
由于异常姿态改出时使用的操纵量可能比正常飞行时大,因此,在恢复直线平飞过程中需小心操纵。对其它仪表进行严密地交叉检查能够最大限度地避免操纵过量。
异常姿态改出时常犯的错误
1.未进行适当的俯仰修正
2.未进行适当的坡度修正
3.未进行恰当的功率修正
4.俯仰和/或坡度操纵过量
5.功率控制过量
6.高度丧失过多
九、紧急情况
仪表飞行中出现紧急情况时的处置与在 VFR 飞行中类似。对直升机整体以及各个系统的了解、良好的航空知识和判断力是对为应对紧急情况所作的最好准备。航前计划和完整的航前检查是安全运行的前提。将紧急着陆的适当着陆地点包括在航路计划中。确保出现紧急情况时要使用的所有资源(如地图、手册、手电筒以及灭火瓶等)都可用。
出现紧急情况时,首先是操纵飞机。也就是说先将直升机状态控制好,然后确定紧急着陆的地点。再执行应急检查单的记忆项目,随后执行《旋翼飞机手册》(RFM)中的书面项目。以上项目全部完成后,通知空中交通管制(ATC)。在最后一个ATC 指定频率报告紧急情况。如果不能在此频率发送,使用121.5 应急频率。将应答机调到应急代码 7700。此代码会在雷达设备上触发警铃或特殊的指示。
在空中出现诸如低油量或电气系统完全失效等非常紧急的情况时,尽快着陆。如果出现电气火警,则关断所有不重要的设备立即着陆。完成安全着陆可能会需要一些主要的电子仪表,如地平仪。导航无线电失效时,如能继续安全飞行,可以不必立即着陆。这种情况下, 应根据实际情况尽快着陆。ATC 可能会为飞机提供到安全着陆区的引导。有关在紧急情况下如何处置的详细内容,请参考直升机的 RFM(《旋翼飞机手册》)。
自转
向前直飞自转和转弯自转都应参考仪表进行练习。这种训练能够确保在一发失效时通过及时的修正措施保持对飞机的有效操纵。
要进入自转,柔和减小总距以保持安全的旋翼转速,并使用脚蹬配平将转弯-侧滑仪的小球保持在中间位置。在地平仪上显示的直升机的俯仰姿态应大致为零度。空速表是俯仰主用仪表并应将其调整到推荐的自转速度。航向指示器在向前直飞自转时是坡度主用仪表。转弯自转时,应参考转弯-侧滑仪上的指针保持标准的转弯率。
自转时常犯的错误
1.由于脚蹬配平不当造成进入时不协调
2.由于俯仰姿态不合适造成空速控制差
3.向前直飞自转时航向控制差
4.未保持恰当的旋翼转速
5.转弯自转时未保持标准的转弯率
伺服失效
大多数经单人 IFR 飞行认证的直升机都要求安装自动驾驶仪,这极大地减轻了飞行员的工作量。但是,如果一部自动驾驶仪伺服装置失效,则必须恢复对直升机的人工操纵。工作量增加的多少取决于哪部伺服装置失效。如果驾驶杆伺服器失效,飞行员可能希望立即着陆,因为工作量增加非常大。而如果是抗扭矩或总距伺服器失效,则有可能继续飞行到下一个合适的着陆地点。
十、仪表起飞
为了与具体所飞的直升机机型操作说明中的内容保持一致,应按需对在此所述的程序和技巧进行修改。在训练过程中,如果没有合格的熟练飞行教员指导,不应尝试仪表起飞。将所操纵飞机地平仪上的飞机符号调整到恰当位置。直升机与跑道或起降点对正时,为了防止装有轮式起落架的直升机向前移动,将停留刹车刹上或使用脚蹬刹车。如果使用停留刹车,起飞后必须将其松开。总距杆上的摩擦力应既能最大限度地避免操纵过量又能防止操纵杆滑动。由于摩擦力过大会限制总距杆移动,所以应避免。
检查所有仪表指示正常后,开始使用总距杆和已确定好的功率起飞。柔和地逐渐增加功率以便同时获得空速和高度,并避免直升机不离地。随着功率增加,直升机开始离地,首先使用防扭矩脚蹬保持所需航向。同时前推驾驶杆开始增速到爬升速度。起始爬升时,直升机的俯仰姿态在地平仪上的指示应为向下一个到两个仪表天地线的宽度。离地后的主用和辅助仪表如『图 8-16』所示。增速到爬升速度过程中,逐渐将俯仰调整为爬升姿态。达到爬升速度时,将功率减小到爬升功率设定值并过渡到完全稳定的直线爬升。
图 8-16 一次仪表起飞时的飞行仪表指示。
起始爬升中,在达到一定的空速进入稳定飞行阶段之前,应只使用脚蹬进行少量的航向修正。在整个仪表起飞过程中,仪表的交叉检查和判读必须迅速而精确,对飞机的操纵应有效而柔和。
仪表起飞时常犯的错误
1.未保持好航向
2.脚蹬使用过量
3.未使用所需的功率
4.达到爬升空速时未调整好俯仰姿态
十一、不断进步的科技
科技的进步使包括直升机在内的所有飞机的仪表不断改进。被称为“玻璃驾驶舱”的电子显示已经日益普遍。无论是主飞行显示(PFD)和多功能飞行显示(MFD)上为飞行员所提供的信息还是其显示的方式都在不断更新。
以下是对仪表科技进步的举例。『图 8-17』是飞机在 3000 英尺以 100 节的速度直线平飞时典型 PFD 显示。『图 8-18』所示为右转时俯仰姿态为机头向下时的情况。可使用 MFD 显示诸如『图 8-19』中的动态地图等导航信息或『图 8-20』中的飞机系统信息。
图 8-17 直线平飞时的 PFD 指示。
图 8-18 右转过程中俯仰姿态为机头向下时的 PFD 指示。
图 8-19 MFD 上移动的地图显示。
图 8-20 飞机系统信息。