[科普中国]-地面效应飞行试验

地面效应是指飞行器在贴近地面或水面进行低空飞行时，由于地面或水面的干扰，使地面或水面与飞行器升力面之间的气流受到压缩，从而增大了机翼升力并同时减少阻力的一种空气动力特性。就直升机而言，当直升机在贴近地面悬停或低速前飞时由于其旋翼下洗气流由于受到地面的阻挡，相当于在旋翼下方形成了一个“气垫”而无形中增大了旋翼拉力。因此，在相同飞行重量下，直升机在地效范围内的需用功率小于地效外。直升机因任务需要，如执行运输、救护、吊装飞行时，经常需要进行近地面飞行，而地面效应的存在直接影响了直升机性能品质特性，研究其规律作用对提升直升机使用性能有着实际的意义1。

由于近地面旋翼气流的复杂性，很难通过理论分析对地面效应进行具体的描述。目前，国内外对地面效应的研究主要通过数值模拟仿真及飞行试验来完成。根据已有的研究结果表明，随着旋翼离地高度的增加，地效逐渐减小，当旋翼离地高度大于等于旋翼直径时，地面效应影响可以忽略。

地面效应是飞行器近地飞行、起飞着陆时必然遇到的现象。由于地面效应的存在,飞行器在近地飞行时的气动特性与高空飞行时相比会发生很大变化,直接影响飞行性能,很多飞行事故都发生在近地飞行阶段。因此,弄清飞行器的地面效应对飞行器的研制有着重要意义。研究飞行器地面效应的途径主要有飞行试验和风洞模拟试验两种,其中风洞模拟试验是目前国内外进行地面效应研究和测量的主要手段。而在风洞模拟试验中,必须消除地板附面层的影响,才能真实模拟飞行器的地面效应。采用活动地板装置是消除地板附面层及其干扰的最有效方法。因此,活动地板装置的研制成为能否得到准确的地面效应试验数据的关键2。

地面效应试验研究目的在于弄清飞行器的近地气动特性。其方法主要有两种:一是飞行试验;二是风洞模拟试验。风洞试验是目前国内外进行地效研究和测量的主要手段,主要有以下几种:(a)镜象法;(b)固定地板,固定模型;(c)固定地板,移动模型(d)活动地板,固定模型。

为了获得不同海拔高度下直升机地面效应影响参数，分别选取不同高原机场进行直升机近地面自由悬停试验。试验以直升机为试验机，结合高原试飞，进行不同重量、不同高度组合时的悬停飞行试验，机场选择2000~4500m 等海拔高度，悬停高度选择 0~30m 内 6 个试验点，确保试验条件覆盖了有地效悬停和无地效悬停。在每个高度试验点进行稳定悬停，得到悬停飞行试验的数据结果，包括不同悬停状态的直升机重量、离地高度、发动机扭矩、功率与旋翼转速等参数3。