Формы движения вертолета и предельные угловые скорости разворота

Рассмотрим результаты моделирования разворотов при разных ско­ростях ветра и балансировочных коэффициентах тяги рулевого винта /р в ви с — Последний зависит от полетной массы вертолета, высоты, тем­пературы наружного воздуха и частоты вращения несущего винта (см. выражения 3.25). Моделирование выполнялось при следующих услови­ях. В начальном положении вертолета j/w = -45 , в это положение вер­толет попадает с различными угловыми скоростями соу от 0 до —45° /с. Через 1 с угол установки рулевого винта увеличивается до максималь­ного. Таким образом, рассматривается реакция вертолета на отклонение педали вправо до упора при различных начальных условиях.

Формы вращательного движения вертолета с винтом В — В показа­ны на рис. 3.50:

кривые 1,1і — переход в ускоренный разворот вправо до достиже­ния некоторой установившейся скорости вращения;

кривая 2 — переход в правый разворот, но он начинается не сразу, а через 5 … 15 с после отклонения педали, когда вертолет попадает в бла­гоприятное положение по отношению к направлению ветра; его можно назвать ’’затянутым переходом” в правый разворот;

кривые 3,3* — вертолет останавливается на некотором азимуте, но в правый разворот перейти не может;

Рис. 3.50. Формы движения вертолета при разворотах на режиме висения

кривые 4,4і — неуправляемое вращение вертолета влево с постоян­ной угловой скоростью в штиль (кривая 4) и переменной при W¥=0 (кри­вая 4);

кривая 5 — раскрутка вертолета влево при глубоком срыве потока с лопастей рулевого винта.

В соответствии с описанными формами начальные условия (со^,, W, гр в вис) делятся на четыре области, показанные для одного из верто­летов на рис. 3.51. Видно, что при fp. BB„CJ имеется область неуправля­емого вращения, которая начинается с ыу0 < — 25°/с при W — 0 … 2 м/с.

При W = 2 … 7 м/с и Сйу0 < —10°/с у вертолета — затянутый переход в правое вращение. Кроме того, область затянутого перехода имеется при W = 8 … 10 м/с в узком диапазоне cjy0 . Для? р.ввис2 , ^р. ввис3 об­ласти неуправляемого вращения и затянутого перехода расширяются.

Отметим, что об эффективности управления обычно судят по запа­сам управления (см., например, [ 5 ] ): требуется, чтобы запас был не менее 10 … 15 %. Но для вертолета с рулевым винтом В — В, например при Гр. ВВИС1, нетрудно найти область значений W, ф w и соуу при которых запасы управления отрицательны.

Тем не менее, как видно из рис. 3.50, при выполнении разворотов с угловой скоростью не более 25°/с вертолет ни при каких условиях не попадает в режим неуправляемого вращения; он имеет область затя­нутого перехода в правое вращение, но это не опасно. Таким образом, при наличии описанной особенности в балансировочной кривой хн су­дить по величине запасов управления о возможности или невозможности выполнения разворотов нельзя, требуется конкретное рассмотрение пе­реходных процессов.

Для вертолетов с направлением вращения рулевого винта В — Н и

*нтах = 25° нет областей затяну­того перехода в правое вращение и остановки.

По результатам моделирования, показанным на рис. 3.51, устанавли­ваются предельные угловые скорос­ти разворота. Так, если в рассмотрен­ном примере балансировочное значе­ние коэффициента тяги рулевого винта при висении в штиль равно /р. в вис і >то не следует допускать раз-

Рис. 3.51. Области начальных условий, соответствующие разным формам движе­ния вертолета:

1 — неуправляемое вращение влево;

2 — затянутый переход в правое враще­ние; 3 — остановка вертолета; 4 — пере­ход в правое вращение

ворота вертолета влево с угловой скоростью более 10° /с, а при Гр в ]1т с угловой скоростью более 5°/с. При таких С0у0 после отклонении 111.! вой педали вертолет быстро останавливается и переходит в разворої пир. во. Опасная ситуация — неуправляемое вращение — возникает при ш< чительно больших и>0: 25°/с 0р. ввис1) и 20°/с (Гр. ввис2). И,-.. ^р. ввисз разворота вертолета влево допускать не следует, так как ирп любой начальной угловой скорости и скорости ветра 0 … 3 м/с осіли и. ка вертолета и переход в разворот вправо происходит с задержкой; с і ш же допустить, что угловая скорость влево станет более 7°/с, то при If = 3 … 4 м/с вертолет начнет неуправляемое вращение.

Таким образом, предельная а>у определяется величиной г BBHi Ограничивать соу в зависимости от скорости ветра нет смысла, так кл более опасна малая скорость. Величина? р-ввис в зависимости от полсі ной массы вертолета т, атмосферного давления р, температуры наруж ного воздуха t, частоты вращения несущего и рулевого винтов находит ся по формуле

^р. ввис — ^р. в бал — ^ Т’р в вис/ Р (wp. B (3.25)

где

^р. ввис = Мк/Х?.ъ ~ ^вис/^н^р. в ; р = 0,348р/(273 + Г°).

Мощность несущего винта NBiiC в зависимости от т, р, t, сон опреде­ляется при аэродинамическом расчете вертолета. Поскольку в процессе разворота, особенно, если он происходит не нормально, возможно умень­шение частоты вращения несущего и рулевого винтов, то рекомендует­ся при расчете fp ввис принять сон и сор в равными 97 % от номиналь­ных значений.