ОСОБЫЕ СЛУЧАИ ПОЛЕТА

§ 1. СНИЖЕНИЕ НА РЕЖИМЕ САМОВРАЩЕНИЯ
НЕСУЩЕГО ВИНТА

Способность вертолета производить полет на режиме самовращения несущего винта позволяет в случае отказа в работе двигателя продолжать полет со снижением и про­изводить посадку даже на площадки ограниченных разме­ров, чем повышается безопасность полетов на этом типе летательного аппарата.

Прежде чем перейти к рассмотрению режима самовра­щения несущего винта, необходимо остановиться на пере­ходном р. ежиме от полета с работающим двигателем к ре­жиму самовращения, так как правильно выполненный пе­реход во многом обусловливает дальнейшее безопасное снижение. Во время этого перехода происходит изменение скорости и высоты полета, а также оборотов несущего вин­та и вертикальной скорости снижения вертолета.

На рис. 75 показан характер их изменения, из которого видно, что скорость в этом случае несколько увеличивается, высота полета уменьшается, обороты несущего винта па­дают, а вертикальная скорость снижения увеличивается. Насколько велико будет это изменение, зависит от быстро­ты реакции летчика и принятых им мер.

Уменьшение высоты полета в момент перехода на ре­жим самовращения несущего винта на больших высотах не доставляет неприятностей, а на малых высотах может быть при недостаточно быстрых и точных действиях летчика при­чиной поломки вертолета. Некоторые летчики, не имеющие достаточного опыта, за переходный период теряют до 200 м высоты. Поэтом} если полет совершается на высоте до 200 м, то в случае отказа двигателя недостаточно опыт — *

208

п, об/мин

о г 4 6 в to 12 г. сен

Рис. 75. График изменения скорости, высоты полета, вертикальной скорости снижения и оборотов несущего винта по времени в момент перехода от по­лета с работающим двигателем на ре­жим самовращения несущего винта:

V — поступательная скорость полета; Н — высота полета; о0 — угол установки лопастей несущего винта; V— вертикальная скорость сиижения;

/г — обороты несущего винга

В Беляков, Н. Панов, В. Филиппов

ный летчик не сумеет перейти на режим самовращения не­сущего винта, снижение вертолета будет неустановившимся, а приземление грубым.

Наиболее опасно во время перехода на режим само­вращения снижение оборотов несущего винта, которое про­исходит в результате сопротивления воздушной среды и

Рис. 76. Схема сил и моментов, действую­щих на вертолет в переходном режиме с моторного полета на режим самовращения несущего винта

сил трения в трансмиссии. Чем больше угол установки ло­пастей несущего винта при переходе, тем больше падение оборотов за одно и то же время. Уменьшение оборотов при­водит к ухудшению управляемости вертолетом, а при до­стижении определенного их значения — к полной ее потере. Вертолет Ми-4 на оборотах 1600—1700 в минуту по комби­нированному указателю не реагирует на управление. По­этому своевременным уменьшением общего шага лопастей несущего винта следует поддерживать его обороты в опре­деленном пределе.

Кроме того, в момент перехода нарушается балансиров­ка вертолета одновинтовой схемы и, если не принять соот­
ветствующих мер, могут возникнуть осложнения в пилоти­ровании.

Рассматривая физическую сущность перехода вертоле­тов одновинтовой схемы типа Ми-4 и Ми-1 на режим само­вращения, можно видеть, что во время перехода реактив­ный момент несущего винта исчезает и появляется момент обратного направления за счет силы тяги рулевого винта и за счет трения в подшипниках трансмиссии (рис. 76). Влияние момента силы тяги рулевого винта рез­ко ощущается, когда лет­чик несвоевременно дает левую педаль. А это мо­жет быть довольно часто, так как в нормальном го­ризонтальном полете для уравновешивания реак­тивного момента несуще­го винта педали устанав­ливаются или нейтрально, или правая педаль не­сколько впереди. При таком положении педалей угол установки лопастей рулевого винта состав­ляет 6—8°, что создает боковую силу и момент от нее, стремящийся развернуть вертолет вправо. Если ле­вая педаль дана несвоевременно, эта сила при переходе с полета с работающим двигателем на режим самовраще­ния остается и создает момент, разворачивающий вертолет вправо.

Несвоевременная дача левой педали, кроме того, при­водит к полету вертолета с левым скольжением, при кото­ром возникают аэродинамические силы, также кренящие его вправо. Чем больше скорость полета, тем интенсивнее кренение и тем опаснее допустимое скольжение, так как запас отклонения автомата перекоса влево с увеличением скорости полета уменьшится. Последнее объясняется тем, что для балансировки вертолета в прямолинейном полете на большей скорости требуется большее отклонение ручки управления влево и, следовательно, меньший запас остает­ся для парирования возможных возмущений.

На рис. 77 приводится график необходимого отклонения
кольца автомата перекоса т^6 в поперечном направле­нии в зависимости от скорости полета для режима самовращения. Из графика видно, что для балансиров­ки вертолета на скорости 170 км/час при центровке хт =-1-20 мм потребуется отклонить кольцо автомата пе­рекоса влево на 2°, а при скорости 100 км/час примерно на 0,5°. Следовательно, на скорости 170 км/час запас откло­нения кольца автомата перекоса (при предельном его от­клонении влево на 4°) составляет всего лишь 2°, а при ско­рости 100 км/час — более 3°, Таким образом, на меньшей скорости имеется больший запас отклонения автомата пе­рекоса влево для балансировки вертолета и парирования возникающих возмущений, стремящихся нарушить эту ба­лансировку. Разворачивающие и кренящие моменты, кото­рые появляются в период перехода с полета с работающим двигателем на режим самовращения несущего винта, нуж­но парировать одновременным отклонением левой педали и ручки управления влево.

Если отклонение рулен будет недостаточно эффектив­ным, то взятием ручки управления на себя следует умень­шить скорость полета.

Из сказанного следует, что переходный момент даже без учета внезапности требует от летчиков определенных на­выков в технике пилотирования и четких действий, чтобы сохранить нормальный режим полета.

Вернемся к рассмотрению режима самовращения несу­щего винта. Несущий винт вращается встречным потоком набегающего воздуха. Взаимодействуя с воздухом, викг создает необходимую тягу, которая обеспечивает вертолету планирование с постоянной скоростью. Если рассмотреть элемент лопасти несущего винта в режиме самовращения (для простоты в случае вертикального спуска), то можно увидеть, как создается необходимая для равномерного сни­жения вертолета тяга. Из рис. 78 видно, что полная аэро­динамическая сила, как результат движения лопасти в воз­душной среде, направлена параллельно оси вращения несу­щего винта. В этом случае проекции подъемной силы и си­лы сопротивления на плоскость вращения равны между собой, но противоположны по направлению, а потому отно­сительно оси вращения дают момент, равный нулю. Если момент равен нулю, значит, нет силы, которая бы ускоряла или замедляла вращение; следовательно, вращение будет установившимся.

Условие установившегося самовращения элемента ло­

пасти выражается равенством <р=а—0 и справедливо для любого радиуса лопасти. Однако все элементы лопасти не находятся одновременно в одинаковых условиях, так как в сечениях при различных радиусах г вдоль лопасти вели­чины «г и а будут разными. Поэтому для суждения о том, будет ли вращение лопасти ускоренным, замедленным или установившимся, нужно знать суммарный момент от проекций полной аэродина­мической силы по всем се­чениям лопасти. Если сум­марный крутящий момент не равен нулю, то лопасть будет вращаться ускоренно или замедленно, а если ра­вен нулю, то вращение бу­дет равномерным.

В случае планирования вертолета по наклонной траектории происходит ко­сая обдувка винта, вслед­ствие чего картина обтека­ния лопасти усложняется.

В зависимости от азиму­тального положения лопа­сти изменяются величины результирующей скорости, угла атаки и аэродинамиче­ских сил каждого элемента лопасти. Указанные величи­ны меняются вследствие не­симметричности поля скоро­стей в косом потоке и махо­вых движений лопасти.

Необходимым условием установившегося режима само­вращения несущего винта, как это видно из рис. 78, являет­ся предварительная раскрутка его до определенного значе­ния угловой скорости вращения. Для этого при переходе на режим самовращения общий шаг несущего винта умень­шается до значения, соответствующего установившемуся режиму самовращения на данной высоте. Предположение, что режим самовращения может выполняться без умень­шения общего шага несущего винта, практикой полетов на вертолетах не подтвердилось. Если не уменьшать общий

шаг несущего винта до необходимой величины, то в конеч­ном итоге полет на вертолете становится неуправляемым, и вертолет беспорядочно падает.

Для вертолетов, находящихся в эксплуатации, пример­ные значения общего шага несущего винта, которые соот­ветствуют установившемуся режиму самовращения в зави­симости от высоты полета, составляют у земли 3°, на высо­те 1000 м 4°, на высоте 2000 м 5° и на высоте 3000 м 6°.

Проведенными исследованиями установлено, что плани­рование на режиме самовращения несущего винта может осуществляться в определенном диапазоне скоростей. Для вертолета Ми-4 этот диапазон равен 50—150 кмічас, для вертолета Ми-1 60—140 км/час. Однако этот диапазон с увеличением высоты полета сокращается, причем нижний предел увеличивается, а верхний — уменьшается.

В конечном итоге на высотах 3000 м указанный диапа­зон становится равным 90—100 км/час для вертолета Ми-4 и 80—120 км/час для Ми-1. Сужение допустимого диапазона скоростей вызывается тем, что на указанных скоростях обеспечивается лучшая устойчивость и управляемость вер­толета.

Во время полета на режиме самовращения контролиру­ют не только скорость полета, но и величину оборотов не­сущего винта, которые должны быть несколько меньшими или равными номинальным оборотам двигателя по комби­нированному указателю оборотов.

Поддержание оборотов в нужном диапазоне осуще­ствляется изменением общего шага несущего винта. Чтобы обороты несущего винта уменьшились, увеличивают общий шаг, и наоборот. Некоторые летчики пытаются поддержи­вать обороты изменением не шага несущего винта, а ско­рости полета. При увеличении скорости полета обороты не­сущего винта возрастают, а при уменьшении скорости поле­та — уменьшаются. Однако этот метод не является доста­точно приемлемым, так как он менее эффективен, а также вследствие того, что при разгоне и торможении теряется высота полета. Так, на вертолете Ми-4 за время изменения скорости от 120 до 60 км/час вертолет снижается в среднем на 80—90 му а при разгоне от 60 до 120 км/час — на 160— 170 м.

С учебной целью переход на режим самовращения не­сущего винта выполняют следующим образом. Вначале уменьшают общий шаг несущего винта до значения, соот­ветствующего установившемуся режиму самовращения на

і

данной высоте, затем поворачивают коррекцию газа в сто­рону «малый газ» до расхождения стрелок комбинирован ного указателя оборотов на 100—150 обімин и парируют разворот вертолета. При обратном переходе с режима само­вращения несущего винта на полет с работающим двигате­лем внимание должно быть обращено на совпадение стрелок комбинированного указателя оборотов: обе стрел­ки должны совпадать. Если стрелка, показывающая обо­роты двигателя, хотя бы на 50—-100 об/мин превысит пока­зания оборотов несущего винта, то это будет означать, что муфта свободного хода отказала в работе, в результате че­го крутящий момент от двигателя не передается несущему винту. В таком случае, если позволяет высота полета, нуж­но вновь перейти на режим самовращения несущего винта, а затем на полет с работающим двигателем, плавно увели­чивая обороты двигателя до совпадения с оборотами несу­щего винта. Если обороты не совпадут, то произвести по­садку вертолета на режиме самовращения несущего винта. Опасность заброса оборотов двигателя по сравнению с обо­ротами несущего винта состоит в том, что в этом случае при включении в работу муфты свободного хода происхо­дит резкая передача крутящего момента двигателя, которая при большой инерции лопастей может привести к их по­ломке.

При планировании на режиме самовращения несущего винта качество вертолета зависит от скорости планирова­ния. Для вертолета Ми-4 зависимость качества от скорости планирования по прибору характеризуется следующим:

Скорость планирования по прибору, км/час	120	100	80	60	50	Примечание
Качество вертолета	4,5	3,6	2,8	2,1	1,4	Для полетного веса вертолета 7160 кг
5	4	3	2,5	1,55	Для полетного веса вертолета 6160 кг

На скоростях более 120 км/час по прибору качество вер­толета Ми-4 ухудшается.

Изменение качества вертолета (при изменении скоро­сти в два раза, со 120 до 60 км/час, качество уменьшается примерно в три и более раза) дает возможность при наличии достаточной высоты полета уточнять расчет на по­садку изменением скорости планирования.

Наивыгоднейшей скоростью планирования, на которой вертикальная скорость снижения минимальна, является скорость, соответствующая 0,5—0,55 VKmc по прибору. На этой скорости планирования вертикальная скорость сниже­ния равна приблизительно 6,5—7,5 м/сек и зависит от типа вертолета и его полетного веса. При отклонении скорости планирования от наивыгоднейшей вертикальная скорость снижения увеличивается.

От скорости планирования зависит и угол планирова­ния, причем наименьший угол планирования получается на скорости, несколько большей наивыгоднейшей (0,65—0,7 І^макс) •

Когда в учебных целях переходят с режима самовраще — ния несущего винта на полет с работающим двигателем, не следует забывать о температурном режиме двигателя, в первую очередь зимой и на больших высотах (при низкой температуре наружного воздуха). Чтобы температуры го­ловок цилиндров и входящего в двигатель масла не вышли за допустимые величины, нужно своевременно закрывать створки капота двигателя и маслорадиатора.

Завершающим этапом планирования вертолета является посадка, которая на режиме самовращения несущего винта может выполняться различными способами.