ПРЕДЕЛЬНЫХ МАСС ВЕРТОЛЕТОВ РАЗНЫХ КА ТЕГОРИЙ

Определение предельных взлетных и посадочных масс можно прово­дить двумя путями. При первом — вертолет имеет максимальную массу, при которой (если двигатели работают нормально) обеспечивается взлет и посадка одним из установленных способов; 1) без использования вли­яния ’’земной подушки” (вертикальные взлет и посадка); 2) с использо­ванием влияния ’’земной подушки”, т. е. с вертикальным отрывом (по­садкой) и разгоном (торможением) вертолета на высоте 2 … 4 м от зем­ли (так называемые взлет и посадка по-вертолетному); 3) с разбегом и пробегом по земле (по-самолетному).

При вертикальных взлете и посадке предельная масса вертолета тпреді = Т’тах^обд > гДе ^тах — максимальная тяга несущего винта; Аобд — коэффициент уменьшения тяги изолированного винта из-за об­дувки им частей планера.

При взлете и посадке по-вертолетному mnpeag = Кзем Т’шах*обд > где Кзем — коэффициент увеличения тяги вертолета в зоне влияния ’’зем­ной подушки” на высоте #вис, соответствующей процедуре взлета (//вис = 3 … 5 м, Кзем = 1,07 … 1,15). Коэффициент Кзем учитывает также влияние на мощность двигателя повышения температуры возду­ха на входе в двигатель и у его терморегулятора, вызванное попаданием отработавших газов, количество которых зависит от #вис, скорости и направления ветра. Разгон вертолета выполняется на высоте, меньшей //вис на 1 — 2 м, поэтому создается избыток мощности.

При взлете по-самолетному шПре„£ = (1,15 … l,22)7’max. От вели­чины коэффициента (в последней формуле) зависит скорость отрыва вертолета: при коэффициенте, равном 1,15, F0Tp = 40 … 50, а при 1,22 F0Tp = 60 … 70 км/ч. Коэффициенты 1,15 … 1,22 относятся к вертоле­там одновинтовой схемы. Они больше у вертолетов поперечной схемы и меньше у вертолетов продольной схемы [17]. Это объясняется разни­цей в индуктивных потерях у вертолетов этих схем из-за взаимовлияния винтов. При нормальной (т. е. с работающими двигателями) посадке по-самолетному с увеличением угла установки винта до максимального перед приземлением Кпос « FOTp «и 30 км/ч.

Второй путь определения предельных масс вертолета основан на обес­печении высокой вероятности благополучного завершения полета в слу­чае отказа одного двигателя. Это достигается выполнением описанных в разд. 4.1 требований НЛГВ к летным характеристикам вертолетов.

Обычно у двухдвигательных вертолетов тпред для высшей категории меньше, чем тпред при вертикальных взлете и посадке; шпред для вер­толетов 1-й категории меньше, чем тпред при взлете и посадке по-верти — кали. Следовательно, повышение безопасности полета в случае от­каза одного двигателя связано у двухдвигательных вертолетов с умень­шением их грузоподъемности. Поэтому на некоторые вертолеты уста­навливается три двигателя.

Определение шпред при заданных Vyg, V, Ne, Нр, t

В результате решения этой задачи определяют шпред, ПРИ котоРых выполняются требования к вертолетам высшей и 2-й категории: V = = 0,5 м/с при V= ,Ne = (тідв — 1 )N4i ; Vyg = Готр/12 и Vyg —

~ ^шахл. з/^шіп ПРИ ^ — ^отр и V — Ктахл з соответственно, Ne — = п дв 7VB зл. В этих выражениях ндв — число двигателей вертолета. /ипред находится для всего диапазона возможных значений Нр, t.

Величины ^бе3иКотр выбираются изготовителем вертолета, а Ктахл з находится после определения левой зоны Н — V (см. 4.3). Для увеличе — ния шпред нужно увеличивать Кбез и Котр, но при этом возрастает дли­на ЛП у вертолета высшей категории и длина разбега и взлетная дистан­ция у вертолетов 2-й категории. График, показанный на рис. 4.6, служит для ориентировочного определения Кбез. Так, если длина летной полосы должна быть равной 200 м, то при lt + /2 = 30 м, ГПр в = 170 м, а Гбез = = 65 км/ч; при этом 0З В = 0,5-3,6/70 = 1:36, следовательно, угол ус­ловной линии ограничения препятствий должен быть не более 1:36. При ^без = 90 км/ч, Ьпр в = 300 м, 1лп = 330 м, 03 в = 1:50.

При выборе Уотр нужно определять Гразб = Г2тр/IV. При разбе­ге вертолет развивает ускорение V 1 … 1,2 м/с2, а если разбег проис­ходит на переднем колесе с углом тангажа — (6… 10) °, то V=2 … 2,5 м/с2.

Поэтому например, при F0Tp = 60 км/ч, длина разбега равна 130 м, а при разбеге на переднем колесе — 70 м. При этой скорости вертолет дол­жен иметь Vyg = F0Tp/12 = 1,4 м/с (без учета влияния ’’земной подуш­ки”) .

После выбора F6e3 и F0Tp перейдем к определению предельной мас­сы. Поскольку она должна быть найдена для многих сочетаний Нр, t, то целесообразно использовать результаты летных испытаний, моделиро­вания или аэродинамического расчета вертолета, представленные в при­веденных параметра* (сведения об определении приведенной мощности при летных испытаниях см. в разд. 4.2.1). График приведенной мощнос­ти показан на рис. 4.7. Последовательность расчетов по определению тпред следующая. Определяем температуры (по абсолютной шкале) Т, соответ­ствующие данным на рис. 4.7 значениям сон npR :

Т= 288(сонД/оэНЛ1р/г)2,

и для каждой Т находим Vygnp = Vyg V288/Г. Задавшись высотой поле­та (атмосферным давлением р), находим по характеристикам двигате­лей Ne, затем

^епр = Nel013y/2S»/py/l

Для одного из показанных на рис. 4.7 значений (mg) пр определя­ем N’enр = Яепр — Vygnp (mg)Hp/7?B|, где т? в — пропульсивный КПД вертолета; £ — коэффициент использования мощности двигателей. Для взятых выше значений (wig)np, ын пр/? и получившейся N’eпр по рис. 4.7 определяем Кпр, затем находим:

V = VnvyJTjm-, mg = (mg)np4Ap/1013 .

Строим график V = f(t) (рис. 4.8) и для выбранной ^без (или F0Tp) на каждой Нр находим одно или два значения t, при которых удовлетво­ряется рассматриваемое требование НЛГВ. Далее для других значений тпр находим t для каждого значения Н„, после чего строим окончатель­ный график тпред = f{Hp, t) (рис. 4.9). Последовательность расчета, описанная выше, выбрана для того, чтобы задаваться имеющимися на рис. 4.7 значениями сонпр7?, (mg)np, избегая интерполяцию при опре­делении Fnp.

При определении т„ред нужно решить, находить ли тпред при посто­янных истинных F6e3 и Готр или при постоянных их значениях по указате­лю скорости. Во втором варианте летчику проще запомнить Кбезук и К0Тр. ук > так как ОНИ близки при всех Яр, t однако вертолет будет иметь разные I лп , L разб и другие данные. В первом варианте 1ЛП и L разб отличаются меньше, но Кбезук и Готр>ук разные:

Гук = VyfT — bVa; Кпр = 7,-V^Fo =

= (Кук + 5Ke)/VWT0l3, (4-4)

Рис. 4.9. Зависимость предельной массы вертолета от t, Нр при заданных Vyg, ^без, и>нЛ. Ne = (пдд — 1)jV4i (обозначения см. рис.4.8, исключая т,,/и,,т,)
где 8Va — аэродинамическая поправка указателя скорости; Кпр, Vi — приведенная и индикаторная скорости.

Определение предельной массы, соответствующей выбранному зна­чению FOTp, можно свести к задаче об определении минимальной скорос­ти горизонтального полета вертолета Fmin, так как по результатам мно­гих расчетов для вертолетов 2-й категории удовлетворяется соотношение:

^min — Готр + 15 км/ч. (4.5)

Величину Fmin можно определить с помощью графиков потребной мощности (в точке, где NT n = Ne%), можно также использовать выраже­ние (4.12). Построив зависимость Fmin — f(m), определим лгпред при Fmin = FOTp + 15 км/ч. Проще для определения тпред использовать формулу:

^ ~ -^проф + ^Чінд ~ W —

= ^проф + f(Y, H/R)(mgy/2 + XaunV + mgVyg. (4.6)

По (4.6) для заданных Vyg, V, Hp, t строится зависимость N=f(m), и при N = Ne$ = (Ид,, — 1 )N4, % или N = ИдВЛГВЗЛ $ находится тпред.

Если вертолет не имеет ограничений, препятствующих уменьшению частоты вращения несущего винта, то после отказа двигателя выгодно лететь с меньшей, чем номинальная, частотой: из рис. 4.7 видно, что пот­ребная мощность и Fmin уменьшаются с уменьшением сон пр/?.

Определение Шпред при заданных Vyg, Ne, Нр, t

Эта задача отличается от предыдущей тем, что не задана скорость по­лета. Поэтому выбирается наивыгодаейшая скорость FH н, поскольку ей соответствуют Nr n min, следовательно, Vygmax. Решение этой задачи определяет /лпред, при которой удовлетворяются следующие требова­ния Норм: при Ne = (лдв — 1) N42 Vyg = 0,75 м/с и 0,25 м/с (высшая ка­тегория) , а также Vyg = 0 (1-я категория).

Для определения т„ строится зависимость Vygmax = /(m), по которой при заданных Vyg находят тпред. Расчет Vyg m ах выполняют по формуле

^ygmiLx ~~ — -^r. niiiin) (4.7)

где NT a min находят по рис. 4.7. Величину т? в определяют по графику т? в = /(Fnp, /пПр, сон пр). Если его нет, то для наивыгоднейшей скорос­ти полета можно принять rjB = 0,9 … 0,8; ошибка в выборе т? в практичес­ки не окажется на величине тпред, так как нормированные Vyg малы. Для сочетаний Нр, t, при которых Nenp — const, формула (4.7) приво­дится к виду Vygnp = f[(.mg) ыилр/г1, так что шпред. пр находит­ся непосредственно по графику Vygnp.

При определении тпред можно учесть, что Нр в каждом требовании определяется либо на уровне летной полосы, либо как Н =Н + + 300 м. ^ "Vе