Рассмотрим, однако, дальнейшее движение вертолета

Отклонение равнодействующей в сторону парирования возмущения слишком велико из-за наличия устойчивости по скорости. Оно приводит к тому, что вертолет в своем движении к исходному положению «проска­кивает» равновесное положение и отклоняется в противоположную сто­рону, но уже на большую величину. Движение вертолета принимает ха­рактер колебаний с увеличивающейся амплитудой. Летательные аппара­ты, которые в свободном возмущенном движении в конечном счете ухо­дят от первоначального равновесного состояния, называются динамиче­ски неустойчивыми. Таким образом, вертолет на режиме висения дина­мически неустойчив.

Разобранный случай относился к движению вертолета по углу тан­гажа на режиме висения. Аналогичный характер имеет и движение крена на режиме висения. Различие здесь проявляется лишь в периоде и сте­пени нарастания колебаний, которые зависят от моментов инерции вер­толета, различных по тангажу и крену.

По углу рысканья и по высоте полета на режиме висения вертолет нейтрален. Это значит, что вертолёт не стремится удерживать заданный угол курса или заданную высоту полета; при воздействии соответствую­щего возмущения эти параметры будут изменяться. Но изменение их бу­дет продолжаться только до тех пор, пока действует возмущение. По окончании действия возмущения угол курса и высота полета изменяться не будут.

Можно сказать, что вертолет устойчив по отношению к угловой ско­рости рысканья и к вертикальной скорости. Эта устойчивость объясняет­ся тем, что несущий винт при увеличении скорости потока, набегающего вдоль оси вращения в направлении, противоположном действию силы тя,- ги, уменьшает свою тягу и, наоборот, при уменьшении этой скорости — увеличивает ее, создавая таким образом демпфирующую силу в направ­лении оси вращения. Поэтому хвостовой винт создает на вертолете боль­шой демпфирующий момент рысканья, а несущий винт — демпфирующую силу при вертикальных перемещениях вертолета. •

При переходе от висения к режиму поступательного полета эффек­тивность управления вертолета и производные моментов демпфирования и устойчивости по скорости несущего винта меняются незначительно (это иллюстрируется графиками на рис. 1.3, взятыми из работы [56]). Однако, большую роль начинает играть производная момента по углу атаки, ^которая для несущего винта соответствует неустойчивости. Эта неустойчивость может быть скомпенсирована, если фюзеляж вертолета имеет стабилизатор, который обеспечивает нужную степень устойчиво­сти по углу атаки. Практика показывает, что для этого (при шарнирном несущем винте) необходим стабилизатор сравнительно небольшой пло­щади, 0,2—0,5% площади ометаемого диска[4]. При этом продольное движение вертолета слабо неустойчиво. При значительном увеличении площади стабилизатора можно получить устойчивое продольное движе­ние, но такой стабилизатор создает трудности в балансировке вертолета на висении с попутным ветром и потому не применяется.

ZOO Унм/ч&с

Рис. 1.3. Зависимость от скорости полета эффек-
тивности управления, демпфирования и устойчи-
вости по скорости для вертолета Сикорский S-58
(продольное управление)

На режиме поступательного полета движение крена оказывается сильно связанным с движением рысканья подобно тому, как это проис­ходит и на самолете. Об этих двух видах движения поэтому говорят как об одном, «боковом» движении вертолета. Собственное боковое движение одновинтового вертолета при полете с поступательной скоростью, как правило, колебательно устойчиво. На режимах малых скоростей, пока взаимосвязь движений крена и рысканья еще невелика, а движение кре­на, как и на висении,.— неустойчиво — боковое движение одновинтового вертолета неустойчиво.

Интересно взглянуть с количественной стороны на характеристики возмущенного движения вертолета. Для простоты ограничимся рассмотрением только режима висе — ния.. Не вдаваясь в математическое описание возмущенного движения, укажем лишь, что для случая висения оно, грубо говоря, состоит из двух составляющих. Первая из них — устойчивая апериодическая — невелика и довольно быстро затухает, поэтому мы не будем ее рассматривать. Движение вертолета главным образом определяется не­устойчивой колебательной составляющей. Параметры колебаний зависят от момента инерции вертолета относительно соответствующей оси, от его демпфирования и устой­чивости по скорости. В качестве величин, характеризующих неустойчивые колебания вертолета на висении, примем период колебаний Т и время удвоения амплитуды /удв.

В качестве примера приведем табл. 1.1, дающую приближенные значения периода и времени удвоения амплитуды свободных колебаний по тангажу и крену на режиме висения для трех отечественных вертолетов.

Итак, вертолет, предоставленный самому себе, не в состоянии под­держивать установившийся режим полета. Летчик, пилотируя вертолет, непрерывно воздействует на органы управления вертолета и создает управляющие моменты, под действием которых вертолет сохраняет за­данный режим полета.