ОСОБЕННОСТИ АЭРОДИНАМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ВЕРТОЛЕТОВ И ОПРЕДЕЛЯЕМЫЕ ИМИ ПРЕДЕЛЬНЫЕ РЕЖИМЫ ПОЛЕТА
3.1. РАСПОЛАГАЕМЫЕ ВЕРТИКАЛЬНЫЕ ПЕРЕГРУЗКИ И "ПОДХВАТ"ВЕРТОЛЕТА
Располагаемой будем называть величину наибольшей вертикальной перегрузки, которая ограничена условием возникновения какого-либо недопустимого явления или выходом какого-либо параметра (скорости полета, частоты вращения винта и др.) за допустимые значения. Обозначим ее и^расп — К недопустимым относится явление ’’подхвата” вертолета. Другие причины, обуславливающие Иурасп, рассмотрены в разд. 3.2 и 2.8. Ограничение минимальной величины вертикальной перегрузки будем обозначать «у1тп.
’’Подхват” вертолета может произойти при интенсивном маневрировании с большими вертикальными перегрузками. Проявляется он как резкое изменение угла тангажа на кабрирование, которое наблюдается в течение 1 … 2 с и более, несмотря на его парирование максимальным отклонением ручки управления. Характерным для ’’подхвата” является возникающая тенденция на кренение вертолета на 30° и более. В случаях, когда при ’’подхвате”, стремясь вывести вертолет из кабрирования, летчик уменьшает общий шаг на 5 … 10° (рекомендуемое уменьшение шага 2 … 3°), несущий винт раскручивается, а затем его вращение резко замедляется из-за автоматического уменьшения мощности двигателя при
раскрутке винта и малой приемистости двигателя (см. разд. 3.2). Встречаются случаи, когда изменение частоты вращения составляет ±20 7г ■ ’’Подхват” является следствием срыва потока на винте при следующих неблагоприятных аэродинамических и конструктивных характеристиках вертолета:
резкое увеличение нагрузок в системе управления, которые из-за деформаций за гидроусилителем уменьшают фактическое (соответствующее г = 0,7) циклическое изменение угла установки лопастей; одновременно они уменьшают скорость отработки гидроусилителей вплоть до заклинивания при недостаточной их мощности, т. е. полной остановки в недоведенном до конструктивного ограничения положении;
увеличение кабрирующего момента несущего винта вследствие значительного отклонения конуса лопастей назад и увеличения продольной силы винта;
уменьшение пикирующего момента планера, вызванное при больших углах атаки ’’затенением” стабилизатора элементами вертолета, расположенными впереди;
большая задняя центровка вертолета.
Рассмотрим изменение параметров движения вертолета при горке с ’’подхватом” (рис. 3.1). Маневр выполнялся с режима горизонтального полета на скорости по указателю VyK = 280 км/ч. Центровка вертолета была предельно задней, температура наружного воздуха превышала стандартную. Такие условия полета, как будет показано ниже, способствуют возникновению ’’подхвата”. Видно, что во время ввода в горку в системе управления значительно увеличились нагрузки, о чем свидетельствует разрыв шлейфа, регистрирующего угол установки лопастей 50. Из-за замедления скорости отработки гидроусилителя (участок ab) летчик не смог быстро отклонить ручку управления вперед до упора. В результате вертикальная перегрузка вертолета увеличилась до значения 2.1, а угол тангажа — до 40°.
Только после торможения вертолета на скоростях, меньших 200 км/ч, с запаздыва
3 с уменьшился
Рис. 3.1. Изменение по времени параметров движения вертолета при горке ("подхват” из-за возрастания нагрузок в системе управления)
угол кабрирования. Летчик квалифицировал этот маневр как замедленный выход из горки.
Другой случай ’’подхвата”, возникшего во время ввода в разворот, происходил следующим образом. На скорости полета 300 км/ч летчик создал угол крена 45 … 50 . Одновременно для форсирования разворота (за счет торможения вертолета) был увеличен угол тангажа. Внезапно резко возросли нагрузки в системе управления, на что, как и в предыдущем примере, указывал размыв шлейфа самописца угла установки (общего шага) лопастей несущего винта. Произошло ’’заклинивание” управления. В результате резко увеличился угол тангажа (до ~30°). Только после уменьшения летчиком угла установки лопастей несущего винта и вывода вертолета из крена кабрирование вертолета прекратилось. Скорость полета за 10 с уменьшилась до 170 км/ч.
’’Подхват” также возникает при развороте с V = const, выполненном с максимально допустимой перегрузкой, когда непреднамеренно допущенное снижение вертолета парируется отклонением ручки управления назад вместо уменьшения угла крена. Такой способ прекращения снижения приводит к выходу за ограничения по перегрузке и ’’подхвату”.
Рассмотрим одну из типовых летных ситуаций, в которой неоднократно превышалась располагаемая перегрузка. На малой высоте полета выполнялось пологое пикирование и затем разворот на 180°. Летчик допустил ошибку, начав разворот и увеличив общий шаг, не выводя вертолет из пикирования. В результате вертолет продолжал снижение, но с увеличенными перегрузкой, креном и шагом винта. Когда скорость полета превысила 250 км/ч, летчик увеличением угла тангажа решил прекратить дальнейшее снижение и разгон вертолета. Однако на таких скоростях полета располагаемая перегрузка относительно мала, поэтому даже малого темпа изменения угла тангажа оказывается достаточно для ее превышения и, следовательно, для ’’подхвата”. Необходимо сначала вывести вертолет из пикирования и только после этого выполнять разворот. При этом проще контролировать величину перегрузки. По характеристикам траектории полета L и Z, а также по времени выполнения такой маневр незначительно уступает описанному выше, когда выход из пикирования выполняется одновременно с разворотом (см. 2.8.2).
Следует отметить, что ’’подхват” возможен также в случаях, когда вертикальная перегрузка меньше пурасп. Например, при ошибочных действиях летчика по парированию отказа двигателя на максимальной скорости полета: резком отклонении ручки управления на большую величину при исходном (неуменьшенном) общем шаге. При этом срыв потока на винте возникает вследствие уменьшения частоты вращения несущего винта.
’’Подхват” в большинстве случаев не приводит к летному происшествию. При уменьшении скорости полета до 150 … 100 км/ч вертолет выводится из этого режима. Летное происшествие возможно только тогда, когда в сложных условиях интенсивного кабрирования вертолета долус — каются перемещения рычагов управления, усугубляющие возникшую разбалансировку вертолета (некоторые из них описаниы в разд. 3.1.3).