黑鷹直昇機失去升力?

黑鷹直昇機失去升力?

這次最新型的黑鷹直升機在台灣發生墜機,難道果真是主旋翼吃進了自己的下洗氣流,失去升力,進入可怕的「帶動力下沈」?
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以下科普說明一下直升機和定翼機進入失去升力的模式並不相同,

直升機相對比較不怕無動力,無動力SOP尚且有機會像竹蜻蜓緩降;

最怕的反而是在發動機動力充沛的狀況下,進入幾近垂直的快速下降( 下降率超過每秒鐘降半層樓~1層樓的概念 )

然後又在還沒有前推建立前進速時,就立刻企圖以垂直爬升抵銷下沈,

因為積極反抗下沈,反而會因此惡化主旋翼和相對氣流的高攻角狀態,
接著造成主旋翼開始失速,進入完全失去升力的惡性循環!

這個時候發動機雖然猛力的讓已成為高攻角狀態旋翼對抗風阻仍維持恆定轉速,但卻是幾乎沒有升力對抗地心引力的自由落體狀態。

這是所有旋翼機的罩門,從傳統構型直升機到MV-22直升機模式、到模型四軸空拍機皆如此!

直升機發動機工作模式的和定翼機不同,
真實世界直升機的發動機和主旋翼一直都是處於100%恆定轉速,

真實世界的直升機爬升或加速率都不是靠改變主旋翼的轉速,
而只是靠改變主旋翼的「攻角」,即旋翼葉片根部的扭轉;

主旋翼攻角從左手邊像汽車手煞車的「變矩桿」控制,向上拉到底就是讓所有主旋翼的葉片的攻角打到最大,
此時旋翼旋轉平面上下壓力差變得最大,
整個旋轉平面就上浮,同時伴隨最強勁最快速的下洗氣流;

垂直下降時旋翼攻角變小,旋轉平面的升力小於重力,直升機就下降

國軍為汰換老舊的UH-1H直升機,斥資約新台幣847.37億元向美國採購60架UH-60M黑鷹直升機,分由陸軍航特部、空軍、內政部空勤總隊使用。UH-60M是一款多國廣泛使用的美製通用直升機,1979年推出後,生產多種衍生型號。

黑鷹直升機是美國西科斯基公司生產的雙渦輪軸引擎、單旋翼直升機,是從S-70型發展而來的一種中型通用或攻擊直升機,主要特色是在高海拔與海上救災、救難、救護、觀測、偵巡、運輸等任務,可裝載15名人員(含飛行員2員、機工長2員、搜救員2員)或救護擔架4具。

在運送物資時,黑鷹可以裝載1170公斤貨物,或吊起4050公斤貨物,滅火時,載水量高達2400公升。台灣四面環海及地高山林立,可充分滿足台灣2000公尺高山地區與夜間海上搜救等需求,其中最強特色就是夜間偵蒐功能

https://youtu.be/USqJnvY6-y8  

190216 UH-60M 先進駕駛艙講解

https://youtu.be/sX6jeQ3OV_g  

The Sikorsky UH-60M Black Hawk helicopter in support of Operation

黑鷹BLACK HAWK 直昇機作戰,最有名的『黑鷹計畫』

Black Hawk: A Story of Modern War

原文網址: https://kknews.cc/entertainment/axrbkmv.html

 

 

1993年10月3日,美國陸軍為了逮捕2名索馬利亞軍閥艾迪德的高階幕僚,發起了一個行動:「艾琳行動」(Operation Gothic Serpent: Irene)。這次行動安排了精銳的遊騎兵部隊與三角洲特種部隊組成聯合打擊部隊,搭乘UH-60黑鷹直升機與MH-6「小鳥」直升機,突襲摩加迪沙市中心的民兵據點。



 

那時的黑鷹直昇機,可和今日台灣的黑鷹大不相同,台灣的事最新款的 電腦化的

事實上,這款直升機失事已經不是第一次,自1993年以來,在國內外共有9架黑鷹直升機因不同原因墜落,奪走75條性命。

UH-60M黑鷹直升機2日於新北坪林、宜蘭交界處失事,機上共13人,其中5人獲救、8人罹難,罹難者包括參謀總長沈一鳴、政戰局副局長于親文、情次室助次洪鴻鈞,以及2名飛官、1名機工長。

同樣發生在台灣,2018年2月5日,一架空勤總隊夜間飛往蘭嶼的黑鷹直升機,執行醫療後送任務,在起飛後不到3分鐘墜海失事。根據國家運輸安全委員會調查報告顯示,這起意外是因為直升機在當夜起飛後遭遇低空亂流,且正駕駛夜航訓練時數不但比規定少33小時,也未按正常程序操作,造成機上6人全數罹難。

此外,1994年於伊拉克北部,更曾發生過美軍自家人打自家人的離譜意外,而這次又是黑鷹直升機。當時有兩架美軍的黑鷹直升機,載著來自來自美國、英國、法國、土耳其的工作人員,為保護庫德族而出任務,在進入伊拉克北部的「禁飛區」時,因關閉機上雷達信號器,讓美軍的F-15戰機做出錯誤判斷,誤以為他們是敵軍而發動攻擊,造成兩機上26人全數罹難。

另外一起同樣讓人咋舌的意外則發生在澳洲,1996年6月12日當澳洲軍方在為2000年的雪梨奧運進行夜間反恐行動的演習時,儘管兩架直升機狀況並無異常且駕駛使用的夜視鏡也正常運作,判斷應該是人為因素,讓兩架黑鷹直升機不慎相撞,造成機上18人全數罹難,這起事件也成為澳洲軍方史上發生過的最嚴重意外。

https://www.dtmdatabase.com/News.aspx?id=870&fbclid=IwAR3M7162R1VEX7ueCDsGEcFcadHDnrd1Nu03AV7x_Kq1YdVm_zouIyGpM5s

直升機在失去動力的自救法,旋翼自旋

直升機在半空中失去動力,絕對是所有直升機飛行員的惡夢,且直升機不像定翼機一樣,可以靠殘餘升力滑翔,試圖尋找迫降地點。

不過,直升機飛行員倒是可以利用旋翼的特性,實施旋翼自旋的緊急自救法。



拜現在的科技進步,尤其UH-60M是非常先進而且可靠的直升機,所以失事的調查,將會比國內其他的直升機來的簡單,而且更可信。讓我們先從UH-60M的飛航資料記錄開始。

一般我們俗稱的”黑盒子”,也就是飛航記錄器,在UH-60M身上,叫做FDR(Flight Data Recorder、圖1),但這個FDR比其它黑盒子更厲害的地方,是結合了以往分開儲存的語音紀錄(CVR)與飛航數據紀錄(FDR),在UH-60M身上的FDR,可以記錄往回4小時的飛行數據與2小時的通話紀錄,以直升機普遍不長的航程來說,這些數據將會被非常完整的保留下來。而FDR的位置在不同的機種也會有些不同,但都會是在機身的右側靠後方。以這次失事的933而言,最後的殘骸是右側朝上且主旋翼附近結構還算完整,所以FDR應該不會太難找到。

但FDR只是單純儲存失事前的飛航數據與語音通話,要了解這架飛機狀況的整個脈絡,還需要別的資料幫忙。以UH-60M來說,在飛機上記錄所有數據資料的DTS卡,就會是除了FDR外,最關鍵的一個零件。DTS這張卡其實就是一張PCMCIA卡(Panasonic原廠稱作P2卡、圖2),搭配每架UH-60M都會擁有的一臺維護筆電(使用的是Panasonic的Tough Book),它主要是紀錄飛機各項系統的維護數據與錯誤訊息,在每次飛行後機工長都會取出匯入維護筆電,紀錄飛機的飛行參數,自動的分析可能的問題,並提供保養維護的建議;另外飛行員在任務派遣的航路與筆記等資訊,也都可以透過桌上電腦的軟體,寫入到DTS卡,再匯入到FMS中,這樣可以省去再開俥前用按鍵輸入FMS的麻煩,增進許多工作效率與避免可能的錯誤。如果說FDR是還原飛機失事當下的樣貌,那DTS與維護電腦就是提供這架飛機完整生命的紀錄。

另外這次的失事機933跟許多UH-60M有點不一樣的地方,是這架飛機配有增程的內置副油箱(IAFTS、圖3),這顆油箱增加了193加侖的燃油,幫助UH-60M增加了150浬的航程。這顆油箱拆裝”號稱”只要10分鐘,但通常不會隨意地進行拆裝。不過裝了這個油箱,缺點是最後一排將會無法裝上戰鬥座椅,所以這架933在執行高司專機任務時,乘員配置將會是2、(4、4)的配置,圖3這張內置油箱,就是933號機在執行2019年漢光彰化戰備道操演空拍任務時的樣子,當時整個座艙拆到只裝了1張戰術座椅在左側射手席的後方。

這兩種資料都是全數位化的資料儲存,所以FDR將會由駐點台灣(新社)的賽考斯基技術人員進行讀取,毋須將FDR送至國外下載資料,DTS則是需要配合維護電腦,也預料將會一併配合調查,判讀的程序攸關真相的發掘,就交給專業的來吧,不過這次的飛行路線是很常見的C-10目視走廊(圖4),除了靠宜蘭那段因為谷地風場較為混亂,這段航路就是沿著北宜公路,其實是一段很普通的路徑。當然隨著氣候的變化與機械的狀況機組員本就會有不同的應變,飛機會失事一直以來都會是複合性的因素,真相是什麼,其實非常快就會知道,不需要瞎猜

https://tw.news.appledaily.com/headline/20200216/2Q74UC2UYBU7DJLGCV2Y5OJTVM  黑鷹失事初步調查 低飛遇雲應變不及

「若多一兩秒時間」「飛機不會撞山」

從黑盒子的座艙對話紀錄顯示,副駕駛劉鎮富在8時03分12.2秒回報,約4000呎有雲層。正駕駛葉建儀8時3分50.9秒時也說:「這邊回來搞不好不能走了,雲長那麼快」。顯示飛機是在雲層與地面中間飛行,要避開雲層。隨後包含副駕駛、機工長許鴻彬都開始協助正駕駛觀測機外雲層狀況及地面能見度。

失事前1分鐘,8時6分5.3秒時,副駕駛第一次提醒正駕駛直升機高度問題,建議再爬升高度。此時直升機飛行高度3357呎,距離地面1155呎。副駕駛隨後打開戰術地圖,設定高度500呎,只要飛機低於這個高度,顯示器就會變色示警。

失事前關鍵12秒,直升機一直在與雲層搏鬥。直升機在6分51.4秒飛越山陵線後,副駕駛再度提醒高度問題,此時直升機為避開由宜蘭東側快速西移且向下延伸的雲層,直升機呈現13.5度的俯角,離地面381呎。雖然正駕駛在6分56.6秒回應副駕駛高度提醒「知道」,但最後座艙通話錄音停在7分1.2秒,直升機觸地失事。最後失事地點高度3629呎,但雲層底端只有2900呎,直升機已陷入雲層。

黃志偉指出,失事前12秒,正駕駛操作飛機企圖脫離雲層,「其實老實說,我們經過計算,如果多一到兩秒時間,這架飛機不會撞山」。法醫相驗報告指出正副駕駛與機工長堅守崗位到最後一刻,手腳都還在操縱桿上,飛行資料也顯示駕駛持續努力要拉高直升機。

直升機撞擊地面時,因地形關係右側先著地,機輪脫落後以機腹滑行約70公尺後,再遇高點第2次撞擊,機身翻覆嚴重受損。猛烈撞擊導致葉建儀及劉鎮富,後艙第1排的沈一鳴及機工長許鴻彬,第2排的侍從黃聖航少校及總士官督導長韓正宏,第3、4排右側的情報次長室助理次長洪鴻鈞及政戰局副局長于親文殉職。