Устройство вертолета. Часть 2. ПИЛОТИРОВАНИЕ ВЕРТОЛЕТА.

ВЗЛЕТ.

Существует два основных способа взлета вертолета: повертолетному — без разбега по земле с отделением от земли по вертикали и последующим разгоном с набором высоты и по-самолетному — с разбегом по земле до определенной скорости от­рыва с последующим разгоном в воздухе и набором высоты.

Выбор способа взлета определяется совокупностью следующих основных факторов:

· запаса мощности двигателей для заданных значений взлетной массы вертолета, барометрической высоты взлетной площадки, температуры, давления и влажности наружного воздуха;

· направления и скорости приземного ветра;

· размеров и состояния поверхности взлетной площадки;

· препятствий в направлении взлета.

Чем больше барометрическая высота расположения площадки, чем меньше ее размеры и круче воздушные подходы к ней, чем выше температура и влажность наружного воздуха и меньше скорость встречного ветра, тем меньше должна быть взлетная масса вертолета.

Взлет повертолетному — основной способ взлета вертолета. В зависимости от размеров взлетной площадки, конфигурации и высоты окружающих ее препятствий, превышения площадки над уровнем моря, температуры наружного воздуха, скорости и направления ветра и взлетной массы вертолета взлет повертолетному может выполняться по трем траекториям:

· с разгоном вне зоны влияния воздушной подушки;

· по наклонной траектории;

· с разгоном в зоне влияния воздушной подушки.

Взлет по-вертолетному с разгоном вне зоны влияния «воздушной подушки» используют когда площадка имеет ограниченные размеры и окружена достаточно высокими препятствиями, а взлетная масса вертолета обеспечивает устойчивое контрольное висение вне зоны влияния воздушной подушки. Необходимость этого вида взлета обычно возникает при взлете с запыленных площадок или площадок, покрытых свежевыпавшим снегом.

При этом двигатели работают, как правило, на взлетном режиме, а в случае внезапного отказа одного из них безопасная посадка вертолета не гарантирована, так что злоупотреблять данным видом взлета не ре­комендуется. Высота вертикального подъема вертолета должна быть такой, чтобы обеспечивался безопасный проход над окружающими пло­щадку препятствиями в полосе взлета с превышением не менее 5 м (и не менее 50 метров, при полете над вертолетами, находящимися на земле, с раскрученным НВ).

Взлет по-вертолетному по наклонной траектории может быть ис­пользован, когда площадка имеет ограниченные размеры, высота препятствий в на­правлении взлета не превышает 5 м, а взлетная масса обеспечивает одновременный разгон вертолета и набор высоты. Этот вид взлета разрешен для вертолетов с высокой энерговооруженностью («тяговооруженностью» - отношение массы вертолета и мощности двигателей) и обеспечи­вает наиболее эффективное использование располагаемой мощности двигателей для увеличения полной энергии движения вертолета. Кроме того, при отказе одного или даже двух двигателей в процессе взлета возможна безопасная вынужденная посадка вертолета, а при отказе одного из двигателей в определенных условиях - продолжение полета.

Взлет по-вертолетному с разгоном в зоне влияния воздушной подушки используется обычно с площадок, имеющих открытые подходы (аэрод­ромы, вертодромы). Этот вид взлета получил самое широкое распростра­нение, так как возможен при работе двигателей, как правило, на номинальном режиме и соответственно с большим запасом мощности для ма­неврирования. После вертикального отрыва и зависания вертолет раз­гоняется вблизи земли с углом тангажа на пикирование 10 .. 15° до некоторой скорости, превышающей минимальную скорость горизонтального полета, после чего переводится в набор высоты.

Наиболее общее и главное условие обеспечения безопасности рас­смотренных видов взлета повертолетному — плавное увеличение общего шага НВ при отрыве вертолета от земли и столь же плавное и со­размерное отклонение ручки управления от себя при разгоне. Пренебрежение этим правилом может привести к перегрузке НВ, уменьшению частоты его вращения и тяги, самопроизволь­ному снижению и столкновению вертолета с землей, особенно при взлете с высокогорной площадки в жаркое время года.

Ответственный момент взлета по-вертолетному — перевод вертолета в поступательное движение (разгон), особенно в тех случаях, когда отрыв от земли осуществлял­ся при работе двигателей на взлетном режиме. Ведь отклонение вперед равнодействующей аэродинамической силы НВ сопровождается уменьшением ее вертикальной состав­ляющей, которая уравновешивает силу тяжести вертолета. Поэтому только соразмерные и плавные действия рычагами управления гаран­тируют исключение перетяжеления НВ и просадки вертолета. Если тенденция к снижению все же появляется, движения рычага «шаг — газ» вверх и ручки управления от себя должны быть особенно плавны­ми и мелкими, а основное внимание следует уделить частоте вращения НВ, чтобы не допустить опасного перетяжеления НВ.

Для обеспечения безопасности выполнения взлета по-вертолетному необходимо соблюдать ограничения по скорости ветра сзади и сбоку, оказывающего неблагоприятное влияние на запа­сы управления, работу двигателей и пилотирование вертолета. Встречный ветер, напротив, улучшает условия взлета, особенно на участке разгона.

Если взлет по-вертолетному невозможен, вертолет выруливает к месту старта для взлета с разбегом.

Необходимая для разбега вертолета пропульсивная сила формируется главным образом за счет аэроди­намической силы НВ, отклоняемой вперед. Отрыв вертолета от земли осуществляется путем уве­личения общего шага НВ и мощности двигателей (при необходимости до взлетного режима) и небольшого отклонения ручки управления на себя, которое парирует тенденцию вертолета к отрыву сначала основных опор.

РЕЖИМ ВИСЕНИЯ.

Режим висения — наиболее характерный для вертолета режим полета, когда вертолет не перемещается относительно земли. Для выполнения висения в общем случае необходимо:

· установить вертолет против ветра;

· плавным движением рычага «шаг—газ» вверх отделить вертолет от земли и набрать заданную высоту;

· по достижении заданной высоты висения плавно уменьшить общий шаг до уравновешивания силы тяжести вертолета и тяги НВ;

При отрыве от земли одновинтовой вертолет имеет тенденции к смещению, наклону и развороту. Благодаря заклиниванию оси вала НВ отно­сительно строительной вертикали фюзеляжа вперед на угол 4...5° вер­толет при отрыве от земли смещается вперед и опускает нос. При увеличении тяги НВ и мощности двигателей для отделения вертолета от земли соответственно возрастают реактивный момент НВ и тяга РВ, вследствие чего вертолет имеет тенденцию к развороту, смещению и накренению вле­во. Таким образом, при отделении вертолета от земли необходимо со­размерно отклонить вперед правую педаль, а ручку управления — на себя и вправо.

Условия выполнения висения заметно осложняются при наличии попутного и бокового ветра. Ветер сзади и сбоку создает определенные трудности в технике пило­тирования вертолета. При висении с использованием взлетного режима работы двигате­лей ветер рассматриваемого направления забрасывает часть горячих выходящих газов во входные устройства двигателей. Это сопровождает­ся локальным повышением температуры наружного воздуха и уменьше­нием мощности двигателей, что также усложняет условия выполнения висения, особенно в жаркое время года при полной загрузке вертолета. В напряженных условиях висения (повышенные значения полетной массы, барометри­ческой высоты площадки, температуры наружного воздуха) соответствующее уменьшение взлетной мощности двигателей может дополни­тельно ограничить взлетные возможности вертолета.

При ветре сзади для устранения перемещения вертолета вперед необходимо отклонять ручку управления на себя, что вызывает увеличе­ние угла тангажа, опускание хвостовой балки. В таком балансировоч­ном положении возрастают продольная аэродинамическая сила, смещающая вертолет по ветру. Это в свою очередь требует еще большего отклонения ручки управления на себя для удержания вертолета на месте. При ско­рости ветра сзади 7 ... 10 м/с запас управления на себя на некоторых вертолетах может оказаться исчерпанным. Значительное опускание хвостовой балки вызывает также опасность касания хвостом земли.

При ветре слева уменьшаются углы атаки лопастей и тяга РВ, возникает поперечная аэродинамическая сила корпуса, смещающая верто­лет по ветру. Для устранения разворота влево и перемещения вертолета вправо необходимо отклонить вперед правую педаль и ручку управле­ния влево, что вызовет некоторое уменьшение тяги НВ, уравновешива­ющей силу тяжести вертолета, и мощности на валу НВ. Поэтому для обеспечения балансировки вертолета по высоте следует отклонить вверх рычаг «шаг — газ», что сопровождается увеличением реактивного мо­мента НВ и требует еще большего отклонения вперед правой педали.

При скорости ветра слева, превышающей ~10 м/с, запас путевого управления по правой педали может оказаться исчерпанным, особенно если полетная масса увеличена, используется взлетный режим работы двигателей и понижена частота вращения НВ. При ветре справа со скоростью 7...10 м/с РВ попадает в режим «вихревого кольца», что вызывает уменьшение его тяги и разворот вертолета влево. При уст­ранении разворота и смещения вертолета влево также может оказаться исчерпанным запас путевого управления по правой педали.

Для обеспечения должных запасов управления, предотвращения самопроизвольного перемещения, снижения и вращения вертолета, от­рыв его от земли, вертикальный набор высоты, висение, вертикальное снижение и приземление рекомендуется выполнять при скорости ветра сзади 5 ... 7 м/с, сбоку — 7 ... 10 м/с.

Особенности висения вертолета с попутным и боковым ветром в пол­ной мере относятся и к выполнению разворотов на висении в условиях ветра, так как во время разворота встречный ветер может оказаться боковым или попутным. Кроме того, как только начинается вращение вер­толета, увеличивается площадь миделевого сечения фюзеляжа, на которую действует ветер, в результате чего смещение вертолета по ветру возрастает.

Для ограничения динамических нагрузок на РВ, хвостовую трансмиссию, концевую и хвостовую балки развороты на висении разреша­ется выполнять с фиксированной угловой скоростью. Соответственно отклонения педалей в сторону разворота должны быть плавными, а при изменении направления вращения не следует допускать полного перемещения педалей быстрее, чем за ~3 с. Современные вертолеты имеют в системе путевого управления гидромеханический демпфер, а в пилотской кабине — сигнальное табло «велик темп дачи педали».

Угловую скорость вертолета на развороте, так же как и высоту висения, определяют и контролируют главным образом по земле.

Необходимо иметь в виду, что в левый разворот вертолет входит охотнее и вращается энергичнее, чем вправо. Объясняется это действием реактивного момента НВ, который «помогает» вертолету раз­вернуться влево. Поэтому ввод в левый разворот следует выполнять особенно плавно, стремление вертолета к увеличению угловой скоро­сти вращения парировать упреждающим отклонением правой педали, а вывод из разворота начинать заблаговременно — за ~30° до намечен­ного ориентира. Кроме того, при развороте влево тяга и мощность, потребная для вращения РВ, уменьшаются, а образующийся в первый момент избыток мощности силовой установки вызывает некоторое увеличение частоты вращения и тяги НВ. Поэтому при развороте влево вертолет набирает высоту, при развороте вправо, наоборот, снижается, что необходимо парировать соответствующими отклонениями рычага «шаг — газ». В напряженных условиях висения, когда двигатели работают на взлетном режиме, выполнять развороты, особенно правые, не рекомендуется. При выводе из левого разворота, когда имеется запас мощности двигателей для исключения просадки вертолета перед отклонением правой педали целесообразно незначительно увеличить общий шаг, не допуская, одна­ко, уменьшения заданной частоты вращения НВ.

Выполнение разворотов на висении в условиях ветра имеет ряд осо­бенностей. Если вертолет висит против ветра, как это и рекомендуется, при повороте на 90° ветер становится боковым, при повороте на 180° — попутным. Поэтому отмеченные ранее особенности пилотирования верто­лета при выполнении висения с ветром сбоку и сзади в полной мере от­носятся и к выполнению разворотов в этих условиях. В частности, для удержания вертолета на месте в процессе разворота необходимо все время отклонять ручку управления против ветра. При выполнении пол­ного разворота на 360° флюгирующее действие ветра, проявляющееся в тенденции вертолета установиться, как флюгер, по ветру, все время изменяется. Это вызывает необходимость соразмерного увеличения или уменьшения отклонения педали в сторону разворота для сохранения равномерности вращения вертолета.

В целом выполнение разворотов на висении в условиях ветра замет­но усложняется по сравнению со штилевыми. Поэтому развороты в лю­бую сторону на любой угол с указанной выше угловой скоростью для некоторых вертолетов разрешены только при скорости приземного ветра не более ~5 м/с. Если скорость ветра составляет 5...10 м/с, можно разворачиваться не более чем на 90° относительно направления ветра, а при большей скорости ветра выполнение разворотов на висении вообще не рекомендуется.

В некоторых экстремальных условиях (повышены значения полет­ной массы, температуры наружного воздуха, барометрической высоты висения в неспокойном воздухе, угловой скорости разворота влево) разворот вертолета может стать неуправляемым.

Самопроизвольное, левое вращение вертолета может возникнуть вследствие исчерпания запаса путевого управления по правой педали, что в свою очередь обусловлено:

· существенным уменьшением тяги РВ при боковом ветре или интенсивном развороте влево вблизи земли;

· увеличением реактивного момента НВ при висении и развороте вертолета с использованием взлетного режима работы двигателей и пони­женной частотой вращения НВ.

Самопроизвольное вращение вертолета может происходить с достаточно большой угловой скоростью и сопровождаться снижением, колебаниями по тангажу и крену, что при висении на небольшой высоте над площадкой представляет значительную опасность. Вывод вертолета из режима самопроизвольного вращения возможен тремя способами: увеличением скорости, перемещением правым бортом и уменьшением общего шага НВ.

НАБОР ВЫСОТЫ И РАЗГОН.

Взлет завершается набором высоты и разгоном. Эти две цели обычно достигаются одновременно, т. е. высота набирается по наклонной траектории при непрерывном увеличении скорости движения по этой траектории.

Эффективность выполнения рассматриваемого переходного режима полета определяется главным образом избытком мощности силовой установки.

Мощность, потребная для подъема вертолета по наклонной траектории, больше мощности, потребной для горизонтального полета с той же поступательной скоростью. Ведь в режиме набора высоты часть мощности затрачивается на перемещение вертолета по вертикали, т. е. на создание вертикальной скорости. В свою очередь избыток мощности уменьшается при увеличении высоты полета (свыше расчетной по высотности двигателей) и температуры наружного воздуха. При этом соответственно уменьшается и наивыгоднейшая скорость набора высоты.

При нормальных полетной массе вертолета и атмосферных услови­ях набор высоты выполняется обычно на номинальном режиме работы двигателей с постоянным значением общего шага НВ. Однако после превышения высотности двигателей приходится, как правило, увеличи­вать режим их работы вплоть до взлетного. Это сопровождается уменьшением частоты вращения НВ по сравнению с номинальным стабилизированным значением. Дальнейшее отклонение вверх рычага «шаг—газ» уже недопустимо, так как вызовет еще большее уменьшение указанной частоты вращения и перетяжеление НВ. Наоборот, для сохранения частоты вращения НВ в допустимых пределах часто приходится уменьшать общий шаг и режим работы двигателей плавным отклонением рычага «шаг—газ» вниз.

В случае набора высоты практического потолка полета следует иметь в виду непрерывное уменьшение вертикальной скорости и угла накло­на траектории, т. е. энергетический переход в режим горизонтального полета.

Разгон вертолета начинают плавным отклонением рычага «шаг — газ» вверх и ручки управления от себя. Возросшие при этом тяга НВ и мощность двигателей обеспечивают сохранение заданной высоты полета и создание пропульсивной силы НВ непосредственно для разгона. По мере увеличения скорости при отрицательном угле атаки тяга НВ уменьшается, а продольная сила НВ и лобовое сопротивление корпуса возрастают, что требует все большего «подтягивания» общего шага НВ и мощности двигателей.

При выполнении разгона на малой высоте во избежание недопустимой «просадки» вертолета важно соблюдать правильную последовательность действий органами управления: вначале отклонить вверх рычаг «шаг—газ», а затем от себя ручку управления, но не наоборот. После достижения взлетной или заданной номинальной мощности двигателей дальнейший разгон на постоянной высоте полета обеспечивается исключительно наклоном корпуса вертолета в продольной плоскости согласно динамическим балансировочным характеристикам. При уменьшенных, по сравнению с балансировочными значениями, отрицательных углах тангажа, вертолет набирает высоту, при увеличенных, снижается в процессе разгона. Последнее обстоятельство нужно иметь в виду при выполнении разгона после взлета на малой высоте над рельефом местности. Важно помнить, что вследствие затяжеления НВ при больших значениях увеличение мощности двигателей для автоматического поддержания может происходить и независимо от пилота при постоянном положении рычага «шаг—газ».

МАНЕВРИРОВАНИЕ.

Маневрирование включает в себя вираж, разворот, форсированный и боевой разворот, внешнее и внутреннее скольжение, спираль.

Вираж — криволинейное движение вертолета в горизонтальной плоскости с разворотом на 360°. Часть виража называют разворотом. Вираж с углом крена до 30° считается мелким, а с креном более 30° — глубоким. Выполнение виражей и разворотов на скоростях, меньших 100 км/ч не реко­мендуется для некоторых вертолетов.

Если НВ вращается по часовой стрелке, то в энергетическом отношении целесообразны левые виражи и развороты, для выполнения которых необходимо уменьшать шаг РВ. Соответственно уменьшаются потери мощности силовой установки на привод РВ, а возрастающий избыток мощности может быть использован для маневрирования. Кроме того, при левых разворотах меньше динамические нагрузки на РВ, хвостовую трансмиссию и хвостовую балку, что также немаловажно. Применительно к выполнению предельных по мощности виражей отмеченное обстоятельство проявляется в том, что правый вираж удастся выполнять с углом крена, на 3 ... 5° меньшим, чем левый, либо на несколько меньшей скорости. При одинаковых же околопредельных значениях угла крена левый глубокий вираж более устойчив, чем правый.

Если на режиме горизонтального полета отклонить вбок ручку управления, не трогая рычаг «шаг — газ» и педали, вертолет накренится на соответствующий угол и перейдет в полет со снижением и скольжением. Такое движение, называемое иногда «зарыванием», не является правильным виражом, для выполнения которого необходима центростремительная сила, искривляющая траекторию движения строго в горизонтальной плоскости.

При выполнении виражей и разворотов ограничивают допустимый угол крена значением 30 (для исключения непреднамеренного снижения вертолета), так как при накренении вертолета на больший угол его сила тяжести оказывается уравновешенной лишь наполовину, и для предотвращения снижения и обеспечения правильного виража необходимо перегрузить силовую установку.

Для ввода вертолета в правильный вираж отклоняют рычаг «шаг—газ» вверх, а ручку управления и педали — в сторону разворота. Поскольку при увеличении общего шага НВ и мощности двигателей возрастает реактивный момент НВ, способствующий развороту вертолета влево, при вводе в левый вираж потребное отклонение педали весьма невелико, при вводе в правый вираж — больше.

Как только возникнет угловая скорость крена при вводе в левый вираж, вертолет проявит тенденцию к пики­рованию, при вводе в правый вираж — к кабрированию (при вращении НВ по часовой стрелке). Для координированного ввода в вираж ручку управления следует отклонять несколько по диагонали, что позволит сразу же избежать изменения высоты полета. По достижении заданного угла крена следует прекратить перемещение рычага «шаг — газ» и возвратить ручку управления в исходное положение. В процессе дальнейшего выполнения виража выдерживание постоянной скорости осуществляют, главным образом, соответствующим изменением угла тангажа. Выдерживают постоянную высоту полета изменением углов крена вертолета и общего шага НВ, а ну­левое скольжение — педалями. Только при плавных координированных действиях всеми органами управления удается достаточно точно выполнить правильный вираж или разворот вертолета на заданный угол.

При выполнении виражей и разворотов на предельно малых высотах особое внимание следует уделять сохранению скорости и высоты полета, предотвращению опасной «просадки» вертолета вследствие непреднамеренной потери скорости. При этом на высотах до 50 м над рельефом местности допускается угол крена, равный высоте полета (например, 25° на высоте 25 м), но не более 30°.

За 15...20° до намеченного ориентира или заданного значения курса координированным отклонением ручки управления и педалей следует начать вывод вертолета из разворота с таким расчетом, чтобы полностью ликвидировать кренение к моменту выхода вертолета на заданный курс.

Как следует из изложенного, для изменения направления полета с помощью разворота в горизонтальной плоскости целесообразно иметь небольшую скорость полета, что позволит быстро выполнить разворот с небольшим радиусом. Если же скорость полета достаточно велика, для сокращения радиуса и времени разворота целесообразно совместить торможение и разворот вертолета.

Форсированный разворот — движение вертолета в горизонтальной плоскости с переменной скоростью и уменьшением скорости полета, без скольжения. В результате торможения скорость разворота возрастает, а радиус виража, и время разворота на заданный угол соответственно сокращаются, что и является основной целью данного маневра. В определенных условиях, например, при полете на скорости близкой к максимальной, быстрый разворот вертолета на данной высоте может быть практически выполнен только по типу форсированного.

Уменьшение скорости вертолета в форсированном развороте при незначительном дросселировании двигателей сопровождается тенденцией к набору высоты.

Форсированный разворот на высотах до 1 км может выполняться с углом крена до 45°. В начале маневра на скорости полета более крейсерской и энергичном торможении в процессе разворота даже с такими углами крена не удается удержать вертолет в горизонтальной плоскости, парировать набор высоты. В этих условиях форсированный разворот выполняют с уменьшением общего шага на 2 ... 3°.

В свою очередь уменьшение общего шага НВ с сопутствующим дросселированием двигателей вызовет еще более интенсивное торможение скорости движения вертолета и соответственно сокращение времени его разворота. Поэтому форсированный разворот с уменьшением общего шага НВ особенно эффективен в тех случаях, когда необходимо не только развернуться как можно быстрее, но и как можно больше уменьшить за время разворота скорость полета.

Форсировать разворот можно не только гашением скорости полета, но и созданием скольжения.

Внешнее скольжение позволяет уменьшить радиус виража, но требует создания большей нормальной перегрузки для выдерживания постоянной высоты полета. Поэтому форсирование виражей и разворотов путем скольжения возможно только при наличии достаточного избытка мощности двигателей и несущей способности НВ, формирующих в свою очередь потребную для маневра нормальную перегрузку.

Применение внешнего скольжения целесообразно только когда необходимо развернуться в узком воздушном коридоре за короткое время на заданной высоте без превышения допустимых значений угла крена и минимальной скорости полета. За счет внешнего скольжения на угол ~30° можно при правильном пилотировании сократить радиус и время виража (разворота) на 20 ... 30 %.

Следует иметь в виду, что вертолеты обладают, как правило, хорошей поперечной устойчивостью, т. е. при скольжении, например, на правый борт накреняются влево, стремясь ликвидировать скольжение Это означает, что при выполнении левого виража с внешним скольжением на правый борт вертолет затягивается в левый крен с сопутствующим снижением. Если же выполняется левый форсированный разворот со скольжением, затягивание в левый крен усугубляется из-за изменения аэродинамических характеристик НВ. Безопасность такого маневрирования может быть обеспечена только при наличии достаточного запаса высоты.

Ввод в форсированный разворот осуществляют плавным и соразмерным отклонением ручки управления в сторону разворота и на себя и педалей в сторону разворота. Если при вводе в разворот допущены некоординированные управляющие действия, сопровождающиеся колебаниями вертолета по тангажу и крену, в процессе разворота эти ошибки, как правило, быстро возрастают и исправить их очень трудно. Необходимо следить за частотой вращения НВ, и не допускать превышения ее допустимого значения, особенно при выполнении форсированного разворота с уменьшением общего шага НВ.

В процессе маневра по мере гашения скорости происходит продольная и боковая разбалансировка вертолета, уменьшение его лобового ее противления и аэродинамической эффективности НВ. В частности вертолет проявляет тенденцию к увеличению угла крена на левом развороте и выходу из кренения на правом, вертолет легче входит в левый форсированный разворот, чем в правый.

Вывод из форсированного разворота начинают по достижении скорости не менее 100 км/ч за 15...20° до намеченного курса (ориенти­ра). При этом для сохранения высоты полета плавно увеличивают общий шаг НВ и режим работы двигателей. После вывода из разворота соразмерным отклонением ручки управления от себя и рычага «шаг—газ» вверх разгоняют вертолет до нужной скорости.

Форсированный разворот с уменьшением общего шага НВ выполняется в принципе так же, но несколько сложнее по технике пилотирования. Уменьшение об­щего шага НВ начинают одновременно с вводом вертолета в крен и завершают к моменту создания максимального угла крена на развороте. При чрезмерно резком отклонении рычага «шаг—газ» вниз и ручки управления на себя в начальной стадии форсированного разворота возможны превышение допустимого значения частоты вращения НВ и опасное сближение лопастей с хвостовой балкой.

Спираль — маневр, сочетающий вираж с набором высоты или сни­жением, при выполнении которого вертолет движется по спиральной траектории. Спираль с набором высоты называют восходящей, со снижением — нисходящей. Спираль с углом кренa до 30° считается мелкой, с большими углами крена — глубокой. Основное назначение спирали — набор высоты или снижение в ограниченном воздушном пространстве, например в горах.

Ввод вертолета в восходящую спираль выполняют обычно из режима горизонтального полета координированным отклонением ручки управления на себя и рычага «шаг — газ» вверх для создания необходимы значений поступательной и вертикальной скоростей. Одновременно с отклонением ручки управления и педалей в сторону разворота обеспечивают создание заданного угла крена и парирование возникающего скольжения вертолета.

Динамика спирального движения вертолета в принципе аналогична динамике виража и существенных затруднений в пи­лотировании не вызывают.

Боевой разворот — энергичный набор высоты с одновременным непре­рывным разворотом на 180°.

Основное назначение боевого разворота заключается в удовлетворении двух противоречивых требований: минимальное время разворота на 180° и максимальный набор высоты при этом.

Боевой разворот рекомендуется выполнять с крейсерской скоростью при соответствующем постоянном значении общего шага НВ. При вво­де в маневр максимальное значение угла тангажа на кабрирование должно составлять ~10°, угла крена ~20°. При выводе из маневра углы тангажа и крена должны быть не более максимально допустимых для форсированного виража, а скорость должна быть не менее минимально допустимой для горизонтального полета.

В конкретных условиях выполнения рассматриваемого маневра задаваемый угол крена определяется необходимой скоростью разворота, а угол тангажа — темпом торможения и соответственно необходимым значением набора высоты. При этом, чем больше скорость ввода вертолета в боевой разворот, тем медленнее следует увеличивать угол тангажа для предотвращения срывного обтекания лопастей НВ. В процессе выполнения боевого разворота проявляются все те особенности динамики полета вертолета, которые рассмотрены выше для форсированного виража.

СНИЖЕНИЕ И ПОСАДКА.

Снижение выполняют с небольшим положительным или околонуле­вым углом тангажа, что облегчает условия пилотирования. Установившийся режим длительного снижения легче выдержи­вать по положению деталей остекления кабины относительно линии ес­тественного горизонта, периодически контролируя сохранение задан­ного режима по авиагоризонту, указателю скорости и вариометру.

После выхода на посадочный курс пилот устанавливает такой угол планирования вертолета, при котором обозначенное или намеченное им место приземления проектируется в одной и той же точке на остекле­нии фонаря кабины в течение всего времени планирования. Значение общего шага НВ должно при этом обеспечить сохранение заданной по­ступательной скорости планирования 70 ... 120 км'ч по прибору и вер­тикальной скорости снижения не более ~3 м/с.

При достижении высоты ~ 100 м и удалении от места приземления не менее 1000 м начинается плавное уменьшение поступательной скоро­сти с таким расчетом, чтобы на высоте начала выравнивания она состав­ляла 50 ... 60 км/ч.

Предпосадочное торможение выполняют в диапазоне режимов горизонтального полета, когда уменьшение скорости сопро­вождается увеличением потребной мощности.

Торможение вертолета начинают плавным отклонением рычага «шаг — газ» вниз и ручки управления на себя. При этом вертолет переходит на положительный угол тангажа, а НВ — на положительный угол атаки. Это позволяет при уменьшенном общем шаге сохра­нить значение тяги НВ, потребное для обеспечения заданной высоты полета и создания тормозящей силы непосредственно для торможения. Вследствие известной статической неустойчивости НВ по углу атаки торможение скорости при увеличе­нии угла тангажа осуществляется обычно весьма эффективно, так как вертолет сам стремится еще больше увеличить углы атаки НВ и танга­жа. Эта способность вертолета тре­бует от пилота повышенного внима­ния к координации своих управляю­щих действий. Кроме того, при рез­ком взятии ручки управления на себя и отклонении рычага «шаг—газ» вниз НВ быстро «облегчается», потребная для его вращения мощность интенсивно уменьшается, что может вызвать недопустимое превышение частоты вращения НВ. Опасно резкое торможение при скорости, близкой к максимальной, большой высоте или низкой температуре наружного воздуха (т. е. по­ниженных значениях скорости звука). В этих условиях при недопусти­мой раскрутке НВ число М на конце опережающих лопастей может до­стигнуть критических значений, т. е. кон­цевые сечения опережающих лопастей окажутся в зоне волнового кри­зиса. В свою очередь образование зоны волнового кризиса на НВ вызо­вет тряску и уменьшение эффективности управления вертолетом. При полете на большой скорости и высоте это может быть воспринято экипа­жем как нарушение управляемости, отказ авиатехники. Поэтому, чтобы не превысить ограничения по максимально допустимой частоте вращения НВ, перемещать органы управления при торможении следует плавно (в течение 4 ... 6 с).

Для сохранения допустимой вертикальной скорости снижения 3 м/с и номинальной частоты вращения НВ отклонению ручки управления на себя для гашения поступательной скорости должно со­путствовать соразмерное перемещение рычага «шаг — газ» вверх для увеличения общего шага НВ и мощности двигателей. В связи с повышен­ным временем приемистости вертолетных турбовальных двигателей ука­занные движения рычагами управления должны быть весьма координированными и плавными, а сам процесс предпосадочного торможения должен начинаться заблаговременно, примерно со скорости 80 км/ч.


Ограничение вертикальной скорости снижения 3 м/с при за­ходе на посадку исключает возможность попадания вертолета в опасный режим вихревого кольца. Эта опасность реальна только при малых поступательных скоростях, т. е. область режимов полета с характерны­ми явлениями вихревого кольца определяется сочетанием поступательной и вертикальной скоростей.

Режим вихревого кольца возникает при интенсивном вертикальном или крутом снижении вертолета с рабо­тающими двигателями в результате взаимодействия нисходящего потока НВ и набегающего на НВ встречного воздушного потока. На некотором рассто­янии под НВ индуктивная скорость становится равной скорости вертикального снижения вертолета. При этом образуется некоторая поверхность раздела, по которой происходит рас­текание струй воздуха. Дос­тигая этой поверхности, ин­дуктивный поток как бы «ос­танавливается», затем пово­рачивает навстречу НВ, час­тично снова засасывается винтом и снова отбрасывает­ся им вниз. При увеличении скорости снижения вертоле­та поверхность раздела по­токов приближается к НВ, в результате чего все боль­шее количество воздуха вовлекается в циркуляционное движение вокруг НВ. При некоторой критической ско­рости снижения почти весь отбрасываемый винтом воз­дух снова подсасывается им и участвует в циркуляционном движении — наступает режим вихревого кольца (рис.7).

Поскольку из замкнутой вихревой системы воздух не выбрасывается, подъемная сила лопастей на периферий­ной части ометаемой поверхности НВ не создается, так что общая сила тяги НВ уменьшается. При этом верти­кальная скорость снижения вертолета еще более возрас­тает, что, в свою очередь, усугубляет развитие вихревого кольца.

Режим вихревого кольца практически проявляется в повышенной тряске корпуса вертолета, колебаниях частоты вращения НВ и турбо­компрессоров двигателей, ухудшении управляемости, увеличении рас­ходов органов управления для удерживания заданного режима сни­жения, самопроизвольных бросках вертолета по крену, тангажу и курсу. Наиболее опасное проявление этого режима — самопроизвольное снижение вертолета, который «проваливается», несмотря на достаточную для полета мощность двигателей.

Для вывода вертолета из режима вихревого кольца необходимо плавно отклонить рычаг «шаг—газ» вверх и ручку управ­ления от себя, при этом вертолет разгоняется и уменьшает вертикаль­ную скорость снижения. Не следует, однако, отклонять рычаги управления чрезмерно резко, так как это может вызвать перегрузку НВ и еще больше усугубить ситуацию.

Достигнув высоты 8...5 м дальнейшим плавным отклонением ручки управ­ления на себя и рычага «шаг — газ» вверх следует выполнить зависа­ние на высоте 2 ... 3 м. После этого движением ручки от себя нужно при­дать вертолету посадочный угол тангажа, сбалансировать его по тангажу, крену и курсу. Наконец, плавным движением рычага «шаг — газ» вниз выполнить вертикальное снижение с конечной скоростью не более 0,2 м/с и аккуратное приземление.

Посадка, как и взлет, возможна двумя основными способами:

· по-вертолетному — без пробега по земле с предварительным зависанием над местом приземления на заданной высоте и последующим вертикальным снижением до приземления;

· по-самолетному — с приземлением на заданной поступательной скорости и последующим пробегом.

При любых способах захода на посадку и ее выполнения, определя­емых конкретными полетными условиями, необходимо соблюдать одно общее важное требование — заходить на посадку по возможности про­тив ветра. Это увеличивает запасы вертолета по мощности двигателей, продольному и путевому управлению и в целом способствует повыше­нию безопасности выполнения посадки.

Кроме отмеченных основных способов посадки вертолета с работающими двигателями, возможны также посадка с одним работающим двигателем и с выключенными двигателями на режиме самовращения НВ. Такие посадки относятся к особым случаям полета.

Приземление вертолета выполняют всегда на основные опоры.

После касания основными опорами земли следует вначале уменьшить общий шаг НВ до минимального значения, а затем отклонением ручки управления от себя опустить переднюю опору. Если же сразу после при­земления отдать ручку управления от себя для опускания передней опо­ры, вертолет покатится вперед во «взвешенном» состоянии, что может вызвать его опрокидывание.

В заключение кратко рассмотрим посадку в режиме авторотации (самовращения НВ). Режим самовращения играет важную роль в обеспечении безопасности полетов, ибо на этом режиме выполняют снижение и вынужденную посадку вертолета при отка­зах двух двигателей, системы путевого управления и в некоторых других аварийных ситуациях.

Самовращением (авторотацией) называется такой режим работы НВ, когда для его вращения, создания силы тяги и пропульсивной силы используется энергия не двигателей вертолета, а набегающего на НВ воздушного потока.

При возникновении аварийной ситуации, требующей перевода вертолета на режим са­мовращения НВ, пилот должен незамедлительно откло­нить рычаг «шаг — газ» вниз до упора. Вообще, само­вращение НВ обеспечивается не только соответствующим направлением, но и значением подъемной силы сечений лопастей. Поэтому существует минимальное зна­чение коэффициента силы тяги несущего винта, при ко­тором еще возможен режим самовращения при положе­нии рычага «шаг—газ» на нижнем упоре.

При недопустимом увеличении частоты вращения НВ следует соразмерно увеличить общий шаг - «нагрузить» НВ.

Непосредственно перед приземлением вертолета важно сохранить частоту вращения НВ бли­же к верхнему пределу, чтобы использовать энергию вращения НВ для резкого кратковременно­го увеличения общего шага («подрыва») НВ и умень­шения вследствие этого вертикальной скорости призем­ления. После «подрыва» НВ и снижения вертикальной и горизонтальной скоростей можно осуществить приземление.

ОСОБЕННОСТИ УПРАВЛЕНИЯ ВЕРТОЛЕТОМ.

При пилотировании вертолета пилоту необходимо учитывать некоторые характеристики систем управления – скорость реакции управления (запаздывание), мощность управления, все это складывается в общую эффективность управления.

Мощность управления определяется значением максимального управ­ляющего момента, создаваемого при отклонении рычага управления от нейтрального положения до упора. У серийных российских вертолетов конструк­тивный диапазон отклонения автомата перекоса в продольной плоско­сти составляет 11...13° (предельное отклонение вперед 6...7°, назад 5...6°), в поперечной плоскости — 7...10° (предельное отклонение впра­во и влево по 3,5...5°); конструктивный диапазон изменения углов ус­тановки лопастей РВ составляет около 30°.

Нейтральное положение рычагов управления зависит от скоро­сти и высоты полета, продольной и вертикальной центровки вертолета. Кроме того, полетная масса и режим полета вертолета оказывают вли­яние на значение равнодействующей аэродинамической силы НВ, от­клонение которой создает продольный и поперечный управляющие моменты.

Таким образом, мощность управления существенно зависит от экс­плуатационных параметров (полетной массы и центровки) и режима по­лета (скорости и высоты). Для того чтобы парировать воздействие на вертолет возмущений от атмосферной турбулентности и иметь возмож­ность изменения в необходимых пределах положения вертолета в про­странстве на всех эксплуатационных режимах полета, необходимо обес­печить достаточный запас управления, т. е. ход рычагов управления от балансировочного положения до упора. Для условий полета на пре­дельных режимах с предельно передней или задней эксплуатационной центровкой относительный запас управления по всем каналам должен составлять не менее 20 %.

Мощность и запасы управления непосредственно связаны с обеспе­чением безопасности полетов вертолетов — чем они больше, тем легче выйти из опасного режима полета, создаваемого ошибкой в пилотировании, воздействием на вертолет интенсивного внеш­него возмущения, отказом силовой установки или другой бортовой системы.

Запаздывание в управлении характеризуется временем от начала от­клонения рычага управления до начала изменения положения вертоле­та в пространстве или (и) режима его полета. Это запаздывание опреде­ляется главным образом динамическими свойствами НВ. В продольном управлении запаздывание несколько больше, чем в поперечном. Запаздывание в путевом управлении, определяемое динамическими свойствами РВ, практически не ощущается при пилотировании вертолета.

Для улучшения качества и бы­стродействия процесса управления пилот при пилотировании вертолета обычно компенсирует запаздывание упреждающими движениями ручки управления. Это означает, что руч­ка управления отклоняется в нуж­ном направлении несколько боль­ше, чем требуется для балансировки вертолета на новом режиме полета, и затем еще в процессе возмущенного движения вертолета плавно возвращается к балансировочному положению. Такой двойной упреж­дающий характер перемещения ручки, обусловленный главным обра­зом запаздыванием в управлении, характерен для пилотирования устойчивых или слабонеустойчивых вертолетов.

Если же вертолет имеет достаточно выраженную неустойчивость возмущенного движения, управление им существенно усложняется, требуя уже не одного, а серии двойных упреждающих движений ручки управления. Например, для уменьшения угла тангажа вер­толета необходимо вначале отклонить ручку от себя, затем, не дожидаясь наклона вертолета на требуемый угол, переместить ручку на себя за исходное балансировочное положение для ограничения быстро нарастающего вращения вертолета по тангажу. Как только вертолет прекратит это вращение, ручку вновь отклоняют от себя в новое балансировочное положение, промежуточное между исходным балансировочным положением и последующим отклонением.

Точная дозировка подобных управляющих движений за­труднительна. Кроме того, неустойчивый вертолет обычно «проскакива­ет» потребное значение своего углового положения, определяемое уп­равляющими действиями пилота. Поэтому для повышения точности управления неустойчивым вертолетом практически необходима серия небольших двойных движений ручки, что в целом усложняет пилоти­рование. При одинаковых угловых ус­корениях и скоростях тангажа нормальная перегрузка, действующая на кресло пилота на тяжелых вертолетах выше, чем на легких. Поэтому, пилотируя тяжелый вертолет, пилот физиологически в большей мере ощущает результаты своих управляющих действий, что как бы повышает чувствительность управления. Вместе с тем чрезмерно высокая чувствительность управления не­желательна, так как может вызывать раскачку, «разбалтывание» верто­лета при пилотировании. Поэтому на легких вертолетах важно обеспе­чить хорошее демпфирование при умеренной эффективности управления.

Часть 1. УСТРОЙСТВО ВЕРТОЛЕТА
Часть 3. БОЕВЫЕ ВЕРТОЛЕТЫ

------------------------------------------------------------

Автор: КОВАЛЕВ М. В.
shkval.rossteam.ru