ГОРКА. ПОЛЕТ ПО РЕЛЬЕФУ МЕСТНОСТИ И ОБЛЕТ ПРЕПЯТСТВИЙ

Горка — это маневр быстрого набора высоты, применяемый также для интенсивного торможения вертолета.

В зависимости от характера изменения во времени угла тангажа будем различать два типа горки:

с прямолинейным (почти) участком траектории (см. рис. 2.38, а), на котором угол тангажа некоторое время выдерживается постоянным, Ад = const;

без такого участка (At — 0), для краткости будем называть ее 5об­разной горкой.

Характеристики траекторий горки. Изменение высо­ты при горке определяется, в основном, тремя параметрами: скоростя­ми полета вертолета при вводе и выводе в горизонтальный полет, а так­же величиной изменения угла тангажа на кабрирование. При этом пред­полагается, что ввод и вывод из горки (увеличение и уменьшение Ад) производится за минимальное время. Набор высоты при маневре тем больше, чем больше V0 и больше торможение вертолета на горке. Напри­мер, при скоростях ввода в горку 300 км/ч и вывода 100 км/ч, в зависи­мости от угла Ад, набор высоты составляет 370 … 500 м (при Ад < 10° — до 1000 м), а при У0 = 150 км/ч и той же скорости вывода — только 40 … 50 м.

Наиболее полную информацию о траекториях горки, выполненных

Рис. 2.36. Зависимость координат конечной точки траектории AH, L и времени горки t от изменения угла тангажа А-д и времени Af: V, = const; VKl < VKl < VKi

с разными углами Ад при одной и той же скорости К0, дает график (рис. 2.36). Точки на представленных кривых являются координатами конечных точек траекторий полета АН, L. Возле каждой из них указаны At (первая цифра) — время выдерживания Ад = const и t (цифра в скобках) — время маневра, включающее, кроме At, время ввода и вы­вода из горки. Пунктирные линии на графике соответствуют одинаковым значениям конечной скорости горки, на которой вертолет переходит в горизонтальный полет.

Из приведенных характеристик траекторий следует, что для набора высоты при ограниченной дистанции L горку следует выполнять с мак­симальным углом тангажа. Угол Ад ограничен при любом наборе высоты торможением вертолета до минимально допустимой скорости. Например, в случае Kmin “ Кк1 при АН = 200 м Ад ^ 40° (при этом At = 0, т. е. тип горки 5-образный) .

Для набора высоты за минимальное время нет необходимости выпол­нять 5-образную горку с Д#тах. Например, для увеличения высоты на 165 м горку можно выполнить с Ад — 40 при At — 0 или с Ад = = 20° при At = 5,7 с. При этом время маневра соответственно равно

13,5 и 15 с. Уменьшение углов Ад упрощает пилотирование и несущест­венно увеличивает время маневра (не более, чем на 1 … 1,5 с).

Таким образом, в зависимости от назначения маневра, горки на ско­рости F0, для которых приведены данные траектории (см. рис. 2.36), целесообразно выполнять с углами Ад = 20 … 40". Исследования горки показали, что при скорости К0 = .300 км/ч Ад = 30 … 50°. Однако, если

необходимо увеличить выооту полета на ДЯ < 100 м, то изменение угла не должно превышать 10 … 20°.

Ввод в горку. При вводе изменение угла тангажа производится с темпом, при котором не превышается допустимая или располагаемая вертикальная перегрузка (эти термины поясняются в разд. 3.1 и 3.2). При увеличении угла тангажа на относительно небольшие значения (Д$ = = 10° при К0 = 300 км/ч или Ад = 20° при К0 < 250 км/ч) минималь­ное время ввода определяется возможностью точного выхода на задан­ный угол, и поэтому ввод осуществляется с относительно небольшой перегрузкой.

Пример зависимости максимальной перегрузки «^тах и параметров траектории Д#ввод и іввод от времени ввода в горку приведен на рис. 2.37. Из графика видно, что при Ад = 30° и К0 = 300 км/ч мак­симальная перегрузка путах — 2,0, если t$ = 3,6 с. При этом изменение высоты составляет ДЯввод = 36 м, а путь £ввод = 280 м. Для выполне­ния маневра с путах = 1,6 ввод в горку должен быть осуществлен с меньшим темпом, т. е. за большее время, = 6,7 с. В этом случае ДЯввод = 82 м и £ввод = 500 м. Однако следует отметить, что выпол­няя маневр с большей максимальной перегрузкой, вертолет быстрее уве­личивает угол траектории, у него большая Vyg, и поэтому за время (t $ + At) = const набор высоты в первом случае будет на 10… 20 м большим.

В рассмотренных примерах разница во времени ввода в горку состав­ляет ~ 3 с. При разнице в 1 … 2 с траектории отличаются еще меньше.

Таким образом, увеличение времени ввода по сравнению с минимальным на ~2 с (что существенно, так как при этом Дпу — 0,2), практически нс сказывается на траектории движения вертолета.

Вертикальная скорость Vyg достигает максимального зил чения сразу после вывода вертолета на максимальный угол тангажа и уменьшается по мере торможения вертолета. Она определяется, таким образом, начальной скоростью горки. Например, при К„ = 300 км/ч Vy

составляет 35 м/с, если Ад = 40 … 50°, и 24 м/с, если Ад = 20°. При горке с V0 = 200 км/ч в случае Л£ = 20° максимальная вертикальная скорость равна 15 м/с.

Вывод из горки. Если горка выполняется при постоянном об­щем шаге, то после уменьшения угла тангажа до начального значения вертолет продолжает набор высоты. Он происходит за счет превышения располагаемой мощности над потребной. Для прекращения набора необ­ходимо уменьшить общий шаг или изменить угол тангажа на пикирова­ние. Набор высоты при выводе из горки не существенно зависит от ско­рости Квыв, и при б0 = const определяется, в основном, V0 и Ад.

Минимальная перегрузка. При выводе из горки величина иушіп зависит от FBbIB, а также от величины и времени изменения угла

тангажа. Однако на скоростях, меньших 150 км/ч, nj, min зависит в ос­новном от Ад, и очень слабо от времени его изменения. Более подроб­но этот вопрос рассмотрен в разд. 2.8.2. Существует различие между реа­лизацией путіп при выводе из горки и вводе в пикирование. Например,

при горке с FBbIB = 120 км/ч и Ад = 50° и„гаіп = 0,55, а при вводе в пикирование с К0 = 120 км/ч п^min = 0,4. Меньшее изменение верти­кальной перегрузки, Anv = (1,0 — и_утіп), при горке обусловлено тор­можением вертолета (например, в момент времени, когда пу = n^,min, при горке V = 110 км/ч, а при пикировании V = 150 км/ч). Разница так­же вызвана тем, что парирующее отклонение ручки управления ”на себя”, которое требуется для прекращения уменьшения угла тангажа, сущест­венно больше (в два раза) при выводе из горки.

Возможности полета по рельефу местности с постоян­ной скоростью находятся при аэродинамическом расчете вертолета: &тах = a resin Vyg max/F. Большие углы траектории, в 1,5 … 2,0 раза, воз­можны, если облет происходит с торможением вертолета. Однако при этом втах зависит от протяженности рельефа. Рассмотрим характеристи­ки траекторий таких маневров (рис. 2.38, б).

По известным параметрам траектории горки АН, L, АНв и Le ха­рактеристики рельефа можно найти по формулам:

tg0p = (ДЯ — ДЯв)/(1 — Ley,

Яр = ДЯ; Lp = Яр ctg 0р ; ALp = L — Lp,

где Нр, Lp, 0р — соответственно высота, протяженность и угол наклона рельефа местности; £р — расстояние перед рельефом, необходимое для ввода вертолета в маневр.

На начальном участке горки до момента выхода вертолета на почти прямолинейный набор высоты (прямолинейным участком горки будем считать участок при в > Ді? (см. рис. 2.38, а)). Параметры траектории ввода — ДНв, t, Д Ve, за исключением Le, слабо зависят от начальной скорости маневра V0. Например, для изменения траектории полета на в — 20 требуется время ~6 с, при этом вертолет затормозится на ~ 50 км/ч, изменение высоты составляет 40 … 60 м, а путь вдоль земли — 320 м при V0 = 200 км/ч и 460 м при 300 км/ч.

В дальнейшем, если полет производится с Ді? = const, угол наклона траектории увеличивается (см. рис. 2.38, а). Он достигает максимально­го значения на участке вывода из горки при скоростях полета Увыъ… Fmin. Например, при торможении вертолета до — 100 км/ч максимальная вели-

в;ая Рис. 2.38. К полету по рельефу местности и облету препятствия: а — изменение по времени угла наклона траектории при горке с 9 = const; б — схема полета по рельефу местности; в — схема облета препятствия; 1 — без превышения высоты над ним; 2-е превышением высоты

чина б ]эавна Ад + 10° при горке, выполненной с К0 =300 км/ч, и Д$ + 5,0 при К0 = 250 км/ч. При скоростях ввода К0 = 200 и 150 км/ч после вывода на траекторию б = Ад угол наклона траектории не изме­няется.

Исследования показали, что без увеличения мощности двигателя (50 = const) при V0 = 300 км/ч возможен облет рельефа с углом б = 30° . При этом Н = 405 м, Z, p = 635 м, ALp = 390 м. Если уклон рельефа ра­вен бр = 20°, а его высота Нр = 500 м (отсчитывая от высоты полета вертолета), то облет без увеличения общего шага возможен при К0 = = 300 км/ч и ALp = 285 м. Облет такого же рельефа, но меньшей вы­соты Яр = 240 м возможен при К0 = 250 км/ч и ALp = 225 м. Оказалось, что при К0 = 300 км/ч полет с Ад > 30° практически не увеличивает бр и только уменьшает L. Поэтому увеличение угла тангажа на такие значе­ния нецелесообразно. Это же относится при К0 = 250 км/ч к углам бо­лее 25°.

Полет по наклонной траектории с углами > 20° возможен на отно­сительно небольшие расстояния — 1200 … 300 м (в зависимости от исход­ной скорости маневра). Длительный полет необходимо выполнять с уве­личением мощности двигателя и торможением вертолета на горке до ско­рости, при которой возможен установившийся полет по данному рельефу.

Рассмотрим, каковы возможности вертолета при облете невысо­ких препятствий. На рис. 2.38, в показаны две траектории облета. Траектория 1 соответствует облету препятствия без превышения набора высоты над ним (ДЯпр = 0), т. е. следованию за рельефом, а траекто­рия 2-е превышением, чтобы маневр начинался на наименьшей дистан­ции от препятствия. Следовательно, последний маневр определяет мини­мальное расстояние, при котором еще возможен облет препятствия.

В качестве примера в табл. 2.1 приводятся требуемые расстояния до препятствия в зависимости от скорости полета К0 и допускаемого Д#пр при двух высотах препятствия 25 и 50 м. Они соответствуют вводу в горку с n_j, max = 1,6 … 1,8 (50 = const), при этом вертолет изменяет угол тангажа на величину, указанную в таблице. Из приведенных данных видно, что при К0 = 300 км/ч минимальное расстояние до препятствия

Таблица 2.1 : * Я ъ II 25 м ^пр — 50 м Vo, км/ч ДЯПр, М l-прі м да,° К0, км/ч лЯпр> м Lnp’M да,0 0 320 20 200 0 355 27 200 30 240 20 50 260 30 0 520 8 0 600 15 300 60 360 20 300 130 440 30

составляет 440 м, если #пр = 50 м, и 360 м, если //пр = 25 м. Увеличение вертикальной перегрузки по сравнению с указанными выше значениями со­кращает необходимую дистанцию. Однако превышение путак = 2,0 … 2,2 дает малый выигрыш.