涡环尽管旋翼桨尖附近总是存在涡流(桨尖涡),在某些流场状态下,它们会进一步发展,伴随着从翼根向外发展的气流分离,最终导致旋翼拉力下降和随之而来的高度迅速下降
这一状态在某些方面类似于固定翼飞机的失速,在直升机上,这一状态被称为“涡环”
涡环状态的特性就是流动状态非常不稳定,产生振动及拉力变化无常
原因从多种飞行状态均可进入涡环,但导致涡环的流场状态是相同的,涡环只能在下述所有条件具备时才会发生:1.有动力(产生通过将桨盘向下流动的气流);2.大下降率(产生一个向上流动的附加气流);3.小的前飞速度
分析当直升机在静止空气中悬停时,相对气流的方向可由桨叶旋转速度和诱导气流来确定,由于外洗作用,在桨尖附近二者均达到其最大值,翼根处具有最大迎角
假设降低总距以获得下降率,当下降状态建立后,将产生一个与诱导气流方向相反的相对气流,使沿桨叶的气流分布发生改变
下降使翼根处产生与诱导气流方向相反的气流,使迎角增加;桨尖部位的上升气流使桨尖涡增强,增强诱导气流,减小迎角
如果进一步减小总距,下降率将增加,上述过程将重复并最终达到这样一个状态:桨叶根部达到失速迎角,此时由于桨尖涡和翼根失速影响,旋翼拉力将减小,只剩下桨叶中部产生平衡重量所需的拉力
如果继续减小总距,将导致更高的下降率,使桨叶上产生拉力的区域更小,如果那拉力不足以平衡重量,下降率将快速增加
1风洞实验显示出桨尖涡形状非常不稳定,使旋翼拉力不对称,直升机将俯仰、滚转和停航,使操纵十分困难
在完全发展的涡环状态,增加总距只会使情况恶化,不会减小下降率,反而使下降率增加
直升机空中总重量越大,保持高度所需的总距也越大,因此可以推断,大重量时,更容易发生涡环
现象机身抖动和驾驶杆抖动;飞机的偏航、滚转及俯仰;下降率快速增加
改出必须改变着导致涡环的流场状态,才能从涡环改出
推荐的方法是前推杆以改变桨盘状态,获得前飞速度,使相对气流与