ПЕТЛЯ НЕСТЕРОВА. ПОЛОЖЕНИЕ УРОВНЯ ЖИДКОСТИ В БАКАХ ВЕРТОЛЕТА ПРИ МАНЕВРАХ

На рис. 2.46 приведены результаты моделирования траекторий поле­та при выполнении петли Нестерова. Траектория 1 ( К0 = 300 км/ч) от­носится к условиям полета (т, Нр, г), в которых при максимальной мощности двигателя на наивыгоднейшей скорости при установившемся полете скороподъемность вертолета составляет Vygmax = 17 м/с. Она получена при маневре с увеличением общего шага до значения, при ко­тором lVemax. Пунктирными линиями показана петля, начатая также на скорости 300 км/ч, но выполненная без увеличения шага, Ne < iVemax. Петля возможна и в условиях, соответствующих меньшей Vygmax, напри­мер, ~ 11 м/с (траектория 2 — V0 = 200 км/ч). Однако в этих условиях Vmm = 80 … 70 км/ч (вместо 120 км/ч при траектории 1), и в результа­те уменьшаются размеры замкнутой части петли.

Замкнутая часть траектории представляет наиболее зрелищный ин­терес. Поэтому, чтобы петля не вырождалась в переворот вертолета прак­тически на месте, минимальная скорость маневра должна быть не менее 100 … 70 км/ч. Таким образом, форма петли является одним из важных условий, определяющих летные данные вертолета для выполнения манев-

Рис. 2.46. Траектории петли Нестерова при:

" ^оХmax> — ^о ~(S<>)

ра. Из рис. 2.46 видно, что во всех случаях петля имеет форму вы­тянутого по вертикали круга.

Это связано с интенсивным тор­можением вертолета на восхо­дящей части петли и разго­ном вертолета на ее нисходящей части (при в — .90° — сила Rxa направлена вперед, пха = 0,15 … 0,25; следовательно, V/g = —0,85 … 0,75; при в = 270 — Rxa направлена на­зад, пха = — (0,3 … 0,4), a V/g = (0,7 … 0,6). Форма петли также зави­сит от вертикальной перегрузки в верхней точке траектории. Например, при пу = 1,6 расстояние между точками, соответствующими в = 90 и 270°, составляет 90 м, вместо 150 м в случае перегрузки пу = 1,0. В верх­ней точке петли можно создать перегрузку 0,8 … 0,6. Это достигается замедлением вращения вертолета по тангажу. Однако оно приведет к существенному росту скорости и большему уменьшению высоты (прак­тически, вертолет может не выйти из маневра). Таким образом, наибо­лее рациональным является пилотирование, при котором в верхней точ­ке петли вертолет имеет Пу = 1,0.

Минимальную скорость полета Fmin вертолет имеет при углах траек­тории 155 … 160°. Через 0,3 … 0,7 с вертолет достигает верхней точки петли (точка траектории, где V = Kmin весьма близка к верхней). В ней сила Rxa направлена вперед (пха = 0,3 … 0,5), и следовательно, вертолет летит с ускорением.

Рассмотрим особенности ввода и вывода из петли. Восходящую часть маневра необходимо выполнять с вертикальной перегрузкой путах, при которой темп увеличения угла тангажа и темп торможения вертоле­та изменяются таким образом, что выход на & а* 90° (0 — 90°) происхо­дит при наивыгоднейшей по скороподъемности скорости полета. В зави­симости от исходной скорости маневра V0 путйх составляет 1,7 … 2,2, причем меньшее ее значение относится к большей V0 (поэтому на рис. 2.46 при V0 = 300 км/ч фигура растянута по горизонтали). Величина путях зависит также от общего шага б0, при котором выполняется восходящая часть петли. При большем 60 можно допустить большую путах. Сущест­вует оптимальное значение перегрузки. Оно обусловлено тем, что про — пульсивная сила несущего винта, направленная по траектории полета (тан­генциальная перегрузка пха), создается как величиной, так и ориента­цией вектора вертикальной перегрузки пха = — пу sin а. При реализации большой перегрузки > 2’° — 2’4_ требуется существенно увеличить угол атаки, поэтому пха становится либо малой, либо отрицательной вели­чиной. В результате вертолет интенсивно тормозится и, не достигнув верх­ней точки траектории петли, практически полностью теряет скорость.

Наиболее трудной для пилотажа является вторая — нисходящая часть петли. На ней важно не превысить максимально допустимую скорость полета. Незначительное замедление в действиях летчика приводит к су­щественному нарастанию скорости полета. При этом также интенсивно растет вертикальная перегрузка. Попытка прекратить ее увеличение умень­шением угловой скорости тангажа приводит к еще большей интенсивнос­ти разгона вертолета. Моделирование показало, что осуществить выход из петли с путлх<2,2 практически невозможно.

Чтобы не допустить при маневре с Vmin > 100 км/ч скоростей, боль­ших 200 … 250 км/ч, нужны перегрузки 2,4 … 2,7. Еще большая величи­на путйх — 3,0 необходима для искривления траектории таким образом, чтобы выход осуществлялся на высоте, не ниже начальной.

Таким образом, сложность пилотирования на нисходящей части фи­гуры состоит в том, что необходимо в условиях интенсивного разгона вертолета соизмерять увеличение вертикальной перегрузки с величиной перегрузки, определяемой прочностью вертолета. Напомним, что с увели­чением скорости полета и^доп уменьшается. Перегрузка в меньшей сте­пени нарастает, если уменьшить общий шаг на 2 … 4°. Рекомендуется это делать в верхней точке петли, а еще лучше в момент начала нараста­ния скорости полета, т. е. при 0 = 150°. Величина уменьшения шага ог­раничивается допустимой раскруткой несущего винта.

Во время петли вертикальные скорости вертолета достигают + (30 … 40) м/с и — (40 … 60) м/с; угловые скорости 0,5 … 1,0 1/с. При V0 = 200 км/ч время петли ~ 14 с, а при V0 = 300 км/ч ~25 с. Время выхода в верхнюю точку составляет 60 … 70 % от общего времени петли.

Положение уровня жидкости в баках относительно строитель­ной горизонтали фюзеляжа (СГФ) определяется величиной угла

arcsin пх/у^п2у+ п2х+ п — е2ф. При петле Нестерова жидкость распола­гается так же, как при выполнении типовых маневров. Анализ возмож­ных непреднамеренно ошибочных действий летчика при маневре показал, что положение уровня жидкости зависит от величины вертикальной пере­грузки. При Пу > 0,3 уровень жидкости находится к СГФ под углом + 20° … -20° в зависимости от того, происходит разгон или торможение вертолета. В случае отрицательных значений перегрузки пу < 0 жидкость притекает к верхней части баков. Из-за относительно небольшого диапа­зона скорости полета вертолетов создание перегрузки меньшей нуля воз­можно кратковременно, в течение не более чем 3 с (при V < 300 км/ч).

На вертолете без дополнительных движителей перегрузки пх К Пу создаются только несущим винтом и планером. Поэтому ситуация неве­сомости, когда пу = пх = п2 = 0, невозможна. При пу = 0 жидкость под действием сил сопротивления притекает к передней части баков, пхФ0.