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【軍事論壇】淺析Bell 206操作原理與應變之道

新聞圖片
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◎張怒潮

 導演齊柏林搭乘凌天航空公司的Bell 206直升機,於6月10日赴花蓮執行空拍任務時,不幸墜地起火失事遇難,令人難過,不勝唏噓。各媒體、評論員、專家、網路紛紛報導紀念齊先生冒生命危險搭乘直升機拍攝「看見臺灣」,為臺灣犧牲之偉大愛臺情操之外,又對直升機失事原因有各種臆測,好不熱鬧。個人曾經長期服務直升機部隊,亦曾任各類直升機教官,有相關實務經驗,僅將失事可能原因的分析,野人獻曝,提供參考。

 直升機操作原理

 直升機的型式有許多種,最常見的型式就像Bell 206,有1個主旋翼和1個尾旋翼,尾旋翼在尾桁的後端上緣,尾桁最後端下緣有1根金屬棒子,稱之為尾橇,異常堅硬且具彈性,其功能在直升機在飛近地面時,因機頭仰角太高,造成尾旋翼位置太低撞擊地面,這時由於有尾橇的保護,而使得尾旋翼不致受損。直升機的內部有方向舵,由腳來控制直升機的方向;有迴旋桿,操控主旋翼前後左右,帶動直升機前後左右移動;有1具集體桿,就是1根桿子,在飛行員的左側,用左手上下操作,其功能在調整變化旋翼片的攻角,在桿子上附有油門,可左右旋轉調整,像機車的油門一樣,在飛行途中油門在全開最大的位置,以保持旋翼轉速(RPM)。

 這類型的直升機操作教範一定有記載飛機相關的性能操作限制,也必定有1張圖,指出此類直升機的「困難操作區」(如左下圖),通常這個範圍都會標成紅色,也有稱之為「死亡操作區」,由於這類型機的空氣動力理論都一樣,所以「困難操作區」範圍也都相近,大概是高度480英呎以下,速度在40浬以下,當直升機因任務進入這個區域時,飛機有狀況,如發動機失效、傳動箱失效等,都很難保持旋翼轉速,轉速降低直升機會喪失升力,迅速消失高度墜落地面,飛行員反應處理時間大概只有10秒左右,後果難測;而且主旋翼片攻角愈大,轉速就消失得愈快,所以飛行員經常要練習如何在無動力下保持旋翼轉速的課目。

 此類直升機不論重量、高度、速度有任何改變,旋翼片的攻角如何變化,旋翼轉速都要保持且固定在每分鐘300轉速以上,(例如UH-1H在294-324轉,Bell 206機身小,旋翼短,大約在395轉左右),方能正常操作直升機。

 動力消失有2個原因

 Bell 206最大馬力約420匹,起飛總重約3200磅,飛機空重約1870磅,燃油重約540磅,承載3人,每人平均約170磅計算,所以乘客重量約510磅,不含攝影器材裝備,可使用的酬載剩下280磅,可想而知本案直升機一直都在高酬載,旋翼處在高攻角的狀況下飛行,飛機的操控空間恐怕是極為有限。

 作者認為,飛行員接受拍攝豐濱大港口的長虹橋指令,為了要取好的拍攝角度,逐漸減速同時下降高度,Bell 206的「困難操作區」約在400呎及45浬以內,直升機慢慢的進入了範圍內,不論飛行員是否察覺到,依筆者經驗顯示,直升機突然喪失動力,旋翼轉速快速下降,使得升力盡失因而墜落地面。

  其次,筆者認為動力消失有2個原因,一是發動機失效,另一個是傳動箱失效;前者的處理方法是將集體桿放到最低的位置,油門收掉,這時傳動箱內的自由飛輪產生作用,使主旋翼自由旋轉,就像自行車在下坡時不用踩踏仍會快速前進其原理是一樣的;但是要恢復轉速到300轉以上,仍需要將直升機加速至70浬以上,由於直升機已無動力,要加速只有將機頭推下,讓相對風來帶動增加旋翼轉速,如此將導致高度更快速消失,所以300轉還沒到,直升機就可能觸地。

 作者依經驗表示,飛行員在撞及地面之前,不論有效與否仍然會做最後一個動作,就是將集體桿拉到最高點,試圖將旋翼片產生最大攻角,將僅有的轉速做最後的使用,企圖產生氣墊讓直升機緩衝著陸,此舉可能顯然無效;因此,檢察直升機殘骸端看集體桿的位置及是否油門收掉,或許能知道直升機發生何種狀況。如果是傳動箱失效,轉速依然會快速下降,此時的處理必須保持全油門,同時也要減低集體桿的位置以減少旋翼片攻角,增加空速至70浬以上,恢復轉速到300轉以上。直升機依然同樣面對高度不足的問題,飛行員在撞擊地面之前,同樣將集體桿拉到最高點,所以直升機殘骸端看集體桿的位置和油門如果在全開的位置,有可能顯示傳動箱咬死失效。當然失事原因還有待Bell原廠技師來臺拆解發動機、傳動箱真相就大白了。如果直升機殘骸燒毀不嚴重,基本儀表都還在,則發動機溫度、壓力表,傳動箱溫度、壓力表,排氣溫度表等,交互比對之下更可能找出失事原因。

 個人處置經驗

 有媒體追究直升機左機頭凹陷,尾桁折斷是否左機頭是否先著地?這並不是直升機失事的原因,而是現場狀況,不過仍可以研究一下。作者先假設是發動機失效,旋翼轉速立即快速消失,直升機的操控性能也相對的減低,直升機又處在「困難操作區」,要讓直升機獲得70浬的空速是沒有可能的,如果是筆者正在操縱這架直升機,會立刻將集體桿放到最低,將油門關掉收死,一方面讓直升機在撞擊地面時減少爆炸的機會,同時讓直升機旋翼進入自動旋轉,避免旋翼轉速快速降低;用方向舵將直升機轉向對正風,然後盡量保持直升機水平,在可操縱到達範圍之內,選擇平坦的迫降場準備迫降。在直升機撞擊地面前,將集體桿向上提到最大,讓旋翼產生最大攻角,產生氣墊使機體緩衝著陸,有沒有最後的氣墊,端視轉速剩下多少。

  但在人性上,直升機衝向地面,按筆者個人經驗,一定會將迴旋操縱桿向左後帶(由於直升機旋翼旋轉慣性,其重心有一點右傾,飛久了都會感覺到),避免機頭直接撞地。所以最後直升機如能保持水平,機頭都會上揚,尾橇會先撞擊地面,否則尾桁就會向左後側擊地面,折斷後彈起使機頭再次撞擊地面,殘骸就會如現場情況。當然還有許多狀況可以假設,也可能得到相似的結論。

(作者為退役中將)

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