中国直升机VS救灾挑战
我军装备的黑鹰直升机
使用直升机转运伤员
执行救灾任务的我军黑鹰直升机
参加救灾的民航直升机总体评价
2008年四川汶川地震救灾中，我军陆、空军航空兵指战员的表现无可挑剔，相比之下装备建设却有诸多不足。
2008年5月12日震后两小时成都军区陆航团2架直升机就直飞震中汶川，然而导航装备的缺陷很快显现出来。进入山区河谷后浓雾渐起，能见度越来越低，这两架直升机爬升近2000米仍然飞不出云层，强行摸索飞行10多千米后被迫返航。5月13日，震后24小时，该团直升机终于飞入北川、青川、绵竹等地上空。5月14日经过6次尝试，该团直升机终于在汶川灾区机降成功。
据《解放军报》报道，截至5月20日该团先后出动直升机31架、飞行477架次，运送物资188.1吨、运进医疗及救灾人员761人、运出伤员737人，平均每架次运送物资390千克，人员3.14人。
由于报道来源不同，附表内有些部队可能重复计算了。每支部队的任务地域情况不同，也不完全是简单的运输。因为人、货混装，有的货物重量不大但体积较大(如方便面)，因此这个平均数仅供参考。即使如此，也不难发现“黑鹰”和米-17的载重都远未达到4吨的标准内部载重。这正是高原飞行的特点。
随着飞行高度的增加、空气密度的减小，直升机发动机的可用功率就会减小，旋翼的效率也会减小，导致直升机操纵性变差。气温降低后旋翼结冰的危险增加，空气密度和温度的变化也使直升机的最大飞行速度随飞行高度增加而降低。理论上米-17实用升限6200米，有地效悬停高度5150米，无地效悬停高度4600米。汶川境内山峰多在海拔4000米左右，看来米-17飞越灾区山峰应属力所能及。然而这些指标多为空载状态下的试验数据，实际数据与载重、载油等诸多因素有关。在最大起飞重量下，米-17无地效悬停高度只有1760米。而在正常起飞重量下米-171的实用升限只有5000米。
因此在高海拔山区，载重后的直升机往往只能在高原峡谷中飞行。汶川地区的峡谷最宽处只有200多米，窄的地方仅70～80米。此时保证安全的决定因素是发动机剩余功率，也就是当直升机在障碍密布的曲折峡谷中需要频繁地紧急机动时，发动机除保证正常飞行外，还能提供多少功率可供机动。
另外还要考虑到切变风的影响。5月20日成都军区陆航团余志荣从映秀镇返航时，就曾在大块乌云中被强气流以10米/秒的速度从400多米相对高度一下子“拍”到70米相对高度。同样强度的切变风，越轻的飞机受到的影响越大。
5月14日该团首次机降。刘绍良机组就遭遇了对流云和电线的挑战，有的高压线之间间隔只有80米，直升机盘旋近一个小时才得以降落。多年来该团的“黑鹰”直升机经常飞越海拔4200米的多雄拉山口进入西藏自治区墨脱县，但每次的载重也大多控制在数百千克。
特殊的地形还严重限制了另一种急需的救灾空运方式——外挂吊运。1996年就有我军大型运输直升机吊挂105毫米无后坐力炮和122毫米榴弹炮的公开报道。但岷江河谷建有多处梯级电站、两岸输电线路密集，直升机机腹下挂着十几米长的吊索和货物，一旦与电线缠绕，很可能未及切断吊索就会被拖下来。即使以擅长外挂吊运著称的美军CH-47直升机一般也将任务距离限制在90千米内。为唐家山堰塞湖抢险吊运重型机械的米-26在任务中直线飞行距离为8千米。
国外的军用直升机大多在机身上下装有切线器，以备遇到缠绕电线的紧急情况时将其割断。这种装置在技术上并不是太难，我国完全可以采用。但它的保护范围有限，在切线器作用范围之外如果电线缠入一样会出事故。
在地面无法降落时，直升机保持悬停、通过救生绞车将伤员吊入舱内是国际惯用做法。但在我国参加抗震救灾的直升机中，目前还只有空军搜救团、海监总队、交通部救助飞行队及香港政府飞行服务队的少量专业救援机型的此类设备和使用经验比较完备。
降落难题
直升机为何在灾区难以降落？这个问题颇为复杂。首先是导航问题；其次是如何掌握地面情况，保证不撞到山体和高压线等，也就是所谓的地形回避能力；第三是如何安全落地。后两个是辅助着陆问题。通常所说的全天候能力，往往突出夜间和雾、云、雨、雪、风等自然天气障碍，实际上直升机还需要克服地形、建筑物等障碍以及避免与其他直升机相撞，才能安全降落到无机场、无准备的未知地区。
◎导航问题
理论上说导航的难度并不大，特别是从机场到任务区的距离并不远，映秀至成都只需40分钟飞行。不过直升机机与基地的通信受地形阻碍时常中断，因此需要具备不依赖地面帮助的自主导航，其中主要手段有多普勒导航系统、惯性导航系统和卫星导航。
导航的最大困难在于辅助着陆。现代直升机机都具有一定的仪表飞行规则(IFR)能力，即依靠仪表而不是外部视觉参照来飞行，但在助降阶段多数座舱仪表需要依靠地面发出的信号。对机场着陆来说，从20世纪30年代末出现了无线电仪表着陆系统(ILS)，后来又出现了微波着陆系统。在有地面雷达的情况下，也可以采用地面人员用无线电通话引导着陆的方式。直升机也能使用仪表着陆系统，但前提都是需要地面专用设备。美军采用全球机动，可以在临时占领或开辟的机场快速布设机动型助降设备，但这对山区救灾是不现实的。
触地前直升机飞行员必须能看到地面，为此至少要保证云底高(云层底部距地面的高度)有60米。5月12日“黑鹰”直升机首次勘察灾情受阻就是因为能见度不到300米，而正常能见度要求超过1.5千米才能飞行。米-171直升机在复杂地区和高原飞行的气象要求更高：能见度不低于5千米，无连续性颠簸或下降气流，海拔2400米以上地区风速不大于3米/秒。据报道5月31日邱光华机组失事当天，这批直升机编队起飞10分钟后就进入浓雾，使友机看不到邱光华机组。返航时两机也只能采用目视跟进的办法飞行，但两机还不能完全相互看到，而且在映秀镇附近遭遇低云大雾和强气流，不得不立即上升高度，拉开距离。当友机在15时10分左右钻出云层、看见都江堰的平原时，已经与邱光华机组失去联系。
另外直升机还有一个特有的“尘迷”现象，即旋翼吹起沙尘阻碍飞行员视线，也称视觉环境恶化(DVE)。飞行员看不见地面容易导致与未知障碍相撞，或接地时过分飘移造成翻机。自2001年以来，这种现象已造成各国超过20架直升机坠毁和50人丧生。
我国现役军用直升机的导航设备不算先进。据报道5月31日失事的米-171(注：米-8/17和米-171系列型别复杂，可参考本刊2008年第8期《“河马”帝国》一文)是1993年引进的，没有雷达等导航设备，只能依靠目视导航。较早的米-17-1V可选装伏尔/ILS、测距仪、奥米伽和罗兰等非自主导航系统。2003～2004年引进的米-17-V5机头加装了雷达舱，有的还改装了红外搜索跟踪转塔和搜索灯，后两种设备也安装在空军搜救团的少量米-171上。较新的专业搜救型米-171已经装有无线电罗盘、多普勒导航仪、无线电高度表、远程导航设备和气象雷达。直9A/C则装备了多普勒等自主导航系统。
◎地形回避问题
很多航空电子设备厂商都称自己的产品可以有效对付恶劣天气和复杂地形，比如：F-15E能借助夜视系统在夜间以900千米/小时的速度在30～70米高度飞行，能在16千米外精确攻击目标；直升机上的热像仪可在1500米高度发现地面活动的单兵；AH-64的航电设备能在约90%的气象条件下作战。
实际上这些数据都是良好气象下的理论值。由于水蒸气在8～12微米波段具有吸收作用，加上下雨时地面温差迅速变小，红外热像仪虽然透过小雨、薄雾和烟尘成像，但探测距离会大幅度下降，大雨中效果也大受影响。AH-64A的目标捕获和指示系统也难逃大气水分和烟雾的影响。微光夜视器材受天气影响更大，在雨雾天不能正常工作。
为适应高原飞行，我国引进的S-70C-2“黑鹰”用LTN3100VLF气象雷达/导航系统代替美军标准的多普勒导航系统。气象雷达能测出前方100～200千米的山峰和雷雨中心等信息，但对地面信息知之甚少；GPS卫星导航能精确确定飞机自身的位置，但没有精确的三维地形图还是无法避开地面障碍；用激光探测障碍物精度较高，1982年以色列飞行员甚至凭借激光装置，用超低空飞行的固定翼飞机机翼割断了敌方电话线，但激光通过大气时能量有衰减，在浓雾天气的作用距离有限。
现有装备中最先进的是美国APQ-174(V)地形跟随/地形回避多模态雷达。雷声公司从1982年就开始为美军战斗搜救和特种作战研制，20世纪90年代陆续装备了MH-60K和MH-47E等特种作战直升机。这种Ku波段脉冲雷达单价约25万美元，可完成气象探测、地形跟随/回避和空地测距等任务。它使直升机能在最低30米高度夜间低空飞行。专为CV-22特种作战倾转旋翼机开发的APQ-186(V)还增加了低功率/低速度地形跟随/回避以及地形测绘方式。
◎降落问题
单靠APQ-174(V)仍不能解决降落的问题，因此当直升机在云雾中向地面降落时，并不是拥有一两种可以穿云破雾的工具即可，必须能在一定距离外及时获取地物信息，以便有时间反应，要能不依赖地面导航设备航行，要能对天气、地形和建筑物一目了然，甚至要把电传操纵和自动进场相结合。此外对直升机而言，避开烟囱、铁塔和电线等细长障碍尤为关键。还要考虑各种技术手段的重量和成本等因素。
目前地理信息系统的不断完善为解决上述问题提供了方便，激光和毫米波雷达技术则提供了精确探测手段。
在2006年的范堡罗航展上，湾流公司率先在公务机上采用三维合成视景系统。它将全球跑道和障碍物数据库与2000年“奋进”号航天飞机的全球精确雷达地形测绘数据相结合。此类产品在美国范围内定位精度达到3米以内。它还可加入其他来源的实时交通信息，并叠加高度、姿态、速度和航向等飞行数据。即使在海拔4000米山峰上空的云层中穿行、驾驶舱窗外伸手不见五指的情况下，飞行员仍然可以胸有成竹。
不过这种系统的单价高达30万美元，而且它还不能探测临时出现的障碍。
更先进的技术早在1992年就纳入了美国军方的技术验证计划。霍尼韦尔公司最近正为美军试验“喷沙”系统。它将94吉赫毫米波雷达的实时图像与机载地形、障碍数据库融合，可穿透沙尘，探测到障碍和悬停的其他直升机。加上先进飞行控制律，能使经过电传操纵改进的UH-60M直升机自动完成进场着陆。
罗克韦尔-柯林斯等公司则为美国海军研究办公室开发了LandSafe(安全着陆)系统。它采用激光在沙尘的散射中眼观六路，用3～4条向下的激光束探测高度和地速数据，3条向上的测量空速、风向和风速(现直升飞机无法在零空速条件下准确探测大气数据)。2007年该系统已在海军陆战队一架CH-53E直升机上开始评估，预计2009年初步投产。美空军则试验了一种能在沙尘遮蔽前拍摄并记忆着陆区情况的系统。
2007年年底欧洲直升机公司为NH90直升机订购了150套Hellas A激光避障系统，美国陆军特种作战直升机可能也会采用。它的脉冲光纤激光器最大探测距离1.2千米，可发现700米外5毫米粗的电线，并能区别障碍种类，按威胁程度排序，自动显示上次飞行探测到的障碍。数据显示在多功能显示器和飞行员头盔瞄具上，也可叠加在前视红外图像上。正在研制的新型号能将灰尘扬起前获得的着陆区激光图像与前移、高度以及飘移方向等信息一起显示给飞行员。还有一种未来型号将把Hellas与4台毫米波下视雷达、1台探测距离更远的前视毫米波雷达以及数字地形高度数据融合，形成能主动障碍告警、地面避撞和克服恶劣天气的合成视景系统。
解决了能见度问题，直升机最后的落地也有讲究。一般要求起降场地尺寸不小于2×1.5倍旋翼直径，坡度不能超过7 °，沿风向能确定清晰的进场线、着陆点中心15°范围内不应有障碍物。在山顶或峡谷起降时，起飞方向至少要比周围地形高300米，到障碍物的距离不得小于500米。但这些也都是原则要求，在实战中不能完全满足时，往往需要飞行员发挥胆量和技艺。与“黑鹰”相比，米-17旋翼直径略大，虽然尾梁位置较高，但因采用后三点起落架，支撑面靠前，容易造成尾桨打地，因而落地难度要大些。
