ОБУСЛОВЛЕННЫЕ ДОПУСТИМОЙ ЧАСТОТОЙ ВРАЩЕНИЯ

Изменение частоты вращения винта и других параметров при гор­ке показано на рис. 3.16. Видно, что максимум частоты вращения по вре­мени приблизительно соответствует максимальной вертикальной пере­грузке. Из сравнения двух маневров видно, что при большей перегруз­ке несущий винт раскручивается интенсивней. Затем, когда перегрузка начинает уменьшаться, мощность увеличивается и при пу = 1,0 становит­ся приблизительно равной исходной. При этом частота вращения из-за недостаточной приемистости двигателя продолжает уменьшаться. Горка с участком выдерживания постоянного угла тангажа (типа показанной на рис. 3.16 пунктирными линиями) происходит с большим торможени­ем вертолета. При этом возникает большая разница в мощностях несуще­го винта. Например, при вводе в горку F0 = 250 км/ч и выводе из горки на скорости 100 км/ч при 6„ = const мощность увеличивается на 20 %. Это объясняется выходом вертолета на отрицательные углы атаки, а так­же тем, что при скоростях, меньших наивыгоднейшей, мощность по мере торможения вертолета возрастает. Тем не менее, при торможении верто­лета на горке частота вращения винта уменьшается только на ~ 1 %, т. е. незначительно.

Ниже, в основном, будут рассматриваться S-образные горки (см. разд. 2.8.1) типа показанной на рис. 3.16 сплошными линиями. Получить большие перегрузки и, следовательно, иметь значительное изменение час­тоты вращения можно только при таком маневре.

Рассмотрим влияние на изменение частоты вращения несущего винта различных параметров. Зависимость Аинmax — Диетах) ПРИ различ­ных скоростях ввода в горку V0 приведена на рис. 3.17. На графике поло­жительные значения А«нщах относятся к раскрутке винта, отрицатель­ные — к торможению. Видно, что максимальное изменение частоты враще­ния зависит от начальной скорости горки и с ее увеличением уменьшает­ся. Это объясняется большей мощностью несущего винта на исходном режиме горизонтального полета и меньшим потребным изменением угла атаки винта для получения перегрузки. Наибольшее уменьшение часто­ты вращения происходит при перегрузках, превышающих пу — 2,0. Обу­словлено оно изменением мощности двигателя до малых значений из-за раскрутки винта. При больших перегрузках уменьшение частоты вращения может превзойти ее увеличение.

Особенно интенсивно раскручивается винт при маневрах, выполняе­мых с уменьшением общего шага. Общий шаг уменьшается при форси­рованном развороте (чтобы не допустить набора высоты), при горке — для интенсивного торможения вертолета с малым набором высоты или при необходимости быстро увеличить угол тангажа без набора высоты. Например, при горке с nJlmax = 2,0 уменьшение шага на 2,5° за 1,0 … 1,5 с

Рис. 3.18. Горка с располагаемой вертикальной перегрузкой, обусловленной макси­мально-допустимым изменением частоты вращения несущего винта вызывает увеличение частоты вращения на ~ 10 %, против ~4% в случае 60 = const. Увеличение перегрузки при выходе из планирования с 50 — = const сопровождается большой раскруткой винта. Поэтому, например при Ко = 250 км/ч и V — — 10 м/с при допустимой раскрутке 5 %, мак­симальная перегрузка может быть не более 1,4. Таким образом, одним из основных ограничений на таких маневрах является увеличение часто­ты вращения винта.

Максимальная перегрузка, ограниченная допустимым изменением частоты вращения, также называется располагаемой. Обычно это ограни­чение происходит при маневрах на скоростях 150 … 250 км/ч. Горка, показанная на рис. 3.18, иллюстрирует предельные возможности манев­рирования при начальной скорости 200 км/ч. На горке за счет интенсив­ного увеличения угла тангажа (toz = 40°/с) достигается перегрузка 2,6. При этом запаздывание угла тангажа на отклонение ручки управления вперед незначительно, однако изменение частоты вращения несущего винта составляет Длнтах = 7 % и Длнтіп = -8 %. Чтобы не допустить раскрутки винта до больших значений, горка выполнялась с увеличением общего шага.

Исследование влияния полетной массы на увеличение частоты враще­ния при горке показало, что при большей массе выход на ту же величи­ну перегрузки, что и при малой, сопровождается большей раскруткой. Это объясняется тем, что вертолет должен выйти на больший угол атаки. То, что при большей массе у вертолета больший угол установки лопастей, в меньшей мере влияет на Длнтах, чем увеличение угла атаки.

На изменение частоты вращения несущего винта во время маневров влияют характеристики двигателя и регулятора частоты вращения сво­бодной турбины. При увеличении статизма регулятора (см. разд. 2.5) раскрутка увеличивается (рис. 3.19). Например, при горке с путах = 2,0 раскрутка составляет Дин тах = 3,9 % при етатизме 10 %, и Д«нтах = = 2,5 % при етатизме 4 %. На графике нанесена граница (А), соответству­ющая раскрутке свободной турбины, при которой мощность двигателя уменьшается до нуля. Если при большей перегрузке несущий винт про­должает раскручиваться, то расцепляется муфта свободного хода (МСХ). Срабатывание МСХ приводит к ее износу, поэтому при моделировании нужно такие случаи выявлять. Из рис. 3.19 видно, что при меньшем ета­тизме регулятора расцепление происходит при меньшей величине раскрут­ки винта. По графику можно определить располагаемую перегрузку из условий расцепления МСХ. Видно, что от величины статизма она зависит незначительно. Некоторое ее увеличение при большем етатизме объясня­ется раскруткой винта.

Влияние темпа автоматического уменьшения мощности двигателя (при I «тк | > 3 %/с) на величину раскрутки несущего винта при горке мало. Также мало влияние на нее мощности малого газа двигателя. Это объясняется кратковременностью больших перегрузок Путах > 2,0. Та­ким образом, при горке раскрутка зависит, в основном, от статизма регу­лятора. Это относится к случаю, когда возможно регулирование мощнос­ти двигателя, т. е. Ne > 0 (обычно Длнтах составляет 5 … 8 %). При выходе на Ne = 0, дальнейшее увеличение частоты вращения определяется только мощ­ностью несущего винта, которая, как следует из рис. 3.16, может достигать значительных отрицательных значений.

Как отмечалось выше, при выходе из перегрузки увеличивается потребная мощ­ность несущего винта. Время, в течение которого мощность двигателей меньше мощности несущего винта, тем больше, чем значительней была раскрутка. Варьи-

Рис. 3.19. Влияние статизма регулятора частоты вращения на максимальную раскрутку несущего винта при горках с разными максимальными значениями перегрузки

рование времени приемистости двигателя при исследовании интенсивных маневров показало, что увеличение с 5 с, (максимальная скорость измене­ния частоты вращения турбокомпрессора птк Пр = 6 %/ с) до 9 с (3,5 %/с) вызывает уменьшение частоты вращения несущего винта на 15, вместо 11 %. При времени приемистости 3,3 с (9 %/с) частота вращения умень­шается только на 6 %, и дальнейшее уменьшение этого времени дает ма­лый выигрыш в уменьшении • IHjjmin |. Увеличение мощности режима малого газа существенно (на Дип = 3 … 6 %) уменьшает по абсолютной величине указанные значения изменений частоты вращения. Таким обра­зом, увеличение минимального расхода топлива, т. е. малого газа, (это относительно несложное мероприятие) позволяет, не изменяя времени приемистости двигателя или закона регулирования (2.79), не допускать значительного уменьшения частоты вращения при выводе вертолета из максимальной перегрузки.

Временем приемистости двигателя определяется максимальный темп увеличения общего шага и, следовательно, высота, требуемая для вывода вертолета из планирования. Характеристики двигателя таковы, что допус­тимый темп тем меньше, чем ниже режим работы двигателя. Исследова­ния показали, что не следует одновременно с общим шагом значительно увеличивать угол тангажа для сокращения потери высоты за счет увели­чения угла атаки (вертикальной перегрузки). При таком пилотировании (особенно в случае, если в это время двигатель был на режиме малого газа) несущий винт сначала раскручивается, а затем при уменьшении угла атаки может произойти значительное уменьшение частоты вращения винта.