Риск можно исключить

МИ-8МТБ

Вертолетный монтаж – один из самых сложных и самых зрелищных видов авиационных работ. Где еще можно увидеть, как гигантский летающий кран за считанные минуты собирает мачту сотовой связи или устанавливает многотонный купол храма? Выполняя строительно-монтажные работы (СМР), вертолет в прямом смысле поднимает технологию строительства на самый высокий уровень. В данном случае вертолет «выступает», с одной стороны, как высокомобильный летательный аппарат, с другой – как строитель. На экипаж вертолета ложится особая ответственность, специалисты хорошо знают, насколько эта работа опасна. Предугадать все, что может произойти на монтаже, производящемся с помощью вертолета, невозможно. В начале августа 2002 года, например, в Кронштадте во время установки креста на купол храма (работал вертолет Ми-8 «Балтийских авиалиний») оборвался трос, и семиметровый крест рухнул на землю. Только по счастливой случайности обошлось без человеческих жертв.

Однако риск при выполнении СМР с воздуха все же можно исключить или, по крайней мере, максимально снизить его степень. Свое мнение по этому поводу высказывает старший бортинженер-испытатель НПК «ПАНХ» Сергей ПАРШЕНЦЕВ.

Свести к минимуму риск, предусмотреть вероятные ошибки пилотирования, а значит, повысить эффективность применения вертолета на СМР – вот главная задача всех специалистов, занимающихся этим видом работ. Время монтажного цикла обычно составляет не более 10-15 мин. Это обусловлено тем, что для достижения наибольшей эффективности выполнения работ экипаж рассчитывает полетную массу вертолета таким образом, чтобы в момент зависания над монтажной площадкой иметь максимально возможный запас мощности двигателей. Это одно из основных условий успешного выполнения СМР.

Однако при проведении монтажа выполнения только этого условия недостаточно. Существенную роль играет и человеческий фактор. Воздушный монтаж требует от летчика особого внимания при управлении, что создает дополнительные психофизиологические нагрузки, кардинально отличающиеся от нагрузок, переносимых им в обычном полете. Неслучайно на СМР всегда существует вероятность ошибочных действий со стороны пилота- монтажника, особенно при выполнении работы на высотных объектах (от 50 м и выше). При таком монтаже, как правило, отсутствуют естественные ориентиры, относительно которых с высокой степенью точности можно удерживать вертолет на режиме висения. Пилотирование вертолета при этом осуществляется по командам бортопера тора внешней подвески.

Летчик, наблюдая за воздушной обстановкой в обычном полете, воспринимает всю информацию о выполняемой работе в привычном ракурсе, поэтому испытывает меньшие нагрузки, что снижает вероятность ошибок при пилотировании. Но как только высота, на которой производится монтаж, увеличивается, связь с выбранными ориентирами нарушается, нагрузка на летчика заметно возрастает. Следовательно, точность выдерживания режима висения над объектом монтажа намного ухудшается. Заметно разгрузить летчика и освободить его от функций автостабилизатора углового положения вертолета позволяет дифференциальное включение автопилота в основную проводку управления. Однако в целом, как показывает практика, управление вертолетом на режиме висения и при малых перемещениях на монтаже остается достаточно сложным процессом. Ведь при существующей у нас технологии СМР на характер и амплитуду перемещения рычагов управления влияю?: качество и полнота информации о выполняемой работе, получаемой пилотом, от бортоператора внешней подвески или бортовой телекамеры; интенсивность воздействующих на вертолет ветровых возмущений. Немаловажную роль играет и манера пилотирования летчика.

Существующие бортовые системы автоматического управления вертолетом, на режиме висения над заданной точкой монтажа пока еще не в полной мере отвечают необходимому для этого вида работ уровню точности. Поэтому их применение на отечественных вертолетах при выполнении CMP без совершенствования принятой у нас системы управления (бортоператор-пилот) не может считаться эффективным.

В 90-х годах в НПК «ПАНХ» были проведены поисковые исследования по выявлению приоритетных направлений совершенствования систем автоматического управления для их использования на отечественных вертолетах при выполнении строительно-монтажных и других работ, требующих высокой точности висения вертолета над выбранным объектом. Был предложен вариант усовершенствования автопилота АП-34Б в части ввода двух новых контуров управления: «вертолет- бортоператор-пилот» и «вертолет-борт- оператор-автопилот», а также разработан целый, ряд радиотехнических, оптических и других средств, устройств и приспособлений, позволяющих повысить эффективность применения вертолетов на СМР и значительно снизить нагрузки на пилота.

Из всего многообразия специального оборудования и технических средств, разработанных в ОАО НПК «ПАНХ» и рекомендуемых в настоящее время для проведения вертолетного монтажа, можно выделить несколько наиболее важных. Прежде всего, это различные системы азимутальной ориентации и стабилизации грузов на внешней подвеске вертолетов (САО), исключающие необходимость ручного ориентирования монтируемых конструкций в момент их установки в проектное положение. Сама идея создания таких систем для вертолетов, выполняющих СМР, не нова.

Первые САО использовались как устройства, позволяющие фиксировать положение груза на внешней подвеске в плоскости, параллельной плоскости вращения несущего винта, под наиболее удобным, углом к месту монтажного стыка. При этом вертолет был ориентирован над монтажной площадкой против ветра, а монтируемая конструкция еще перед взлетом фиксировалась на подвеске в необходимом для монтажа положении. Еще в середине 80-х годов в НПК «ПАНХ» для вертолета Ми-10К была разработана первая САО, заменившая на монтажных работах штатную одноканатную внешнюю подвеску. Установка этой системы позволила экипажу значительно повысить точность работ на высотном монтаже и существенно сократить время монтажного цикла. С ее помощью долгое время успешно выполнялись самые разные монтажные работы, в том числе и работы, связанные с возведением мачт телепередачи высотой до 360 у.

Современные САО – это «рецепт» успеха на СМР. Они разработаны у нас для всех типов отечественных вертолетов, выполняющих монтажные работы. САО не только позволяют фиксировать положение груза на внешней подвеске, но и дают возможность разворачивать его в полете на необходимый угол, компенсируя возможные отклонения вертолета по курсу в момент его висения над монтажным стыком. Эта же система позволяет экипажу при необходимости ориентировать на внешней подвеске длинномерный или парусный груз вдоль продольной оси вертолета, что обеспечивает его минимальное аэродинамическое сопротивление и существенно увеличивает скорость транспортировки в обычном полете.

Результаты проведенных в НПК «ПАНХ» летных исследований показали, что применение САО на таком вертолете, как Ка-32, успешно обеспечивает азимутальное ориентирование груза массой до 5 тонн с моментом инерции 9000 кгм.2 с угловой скоростью до 1 град/с и сокращает время на проведение монтажа не менее чем. на 10%. При этом полностью исключается необходимость присутствия людей в опасной зоне монтажа на земле и значительно облегчается пилотирование вертолета на режиме висения.

Монтаж мачты сотовой связи высотой 70 м. Краснодарский край, 2002 г.

Не менее важным фактором, повышающим эффективность применения вертолетов на СМР, является использование различных по назначению и конструкции направляющих приспособлений (ловителей), фиксаторов, выносных ориентиров видимости, индикаторов монтажной оси, позволяющих экипажу существенно повысить точность установки монтируемой конструкции и сократить затраты летного времени. Их описание, а также основные характеристики и виды выполняемых у нас строительно-монтажных работ изложены в «Руководстве по выполнению СМР с применением вертолетов», разработанном ОАО НПК «ПАНХ» и принятом в гражданской авиации в 1990 году.

В западных авиакомпаниях, которые длительное в:рем.я занимаются выполнением. СМР и перевозкой грузов на внешней подвеске, принята другая технология пилотирования: визуальный контроль пилотом положения груза относительно вертолета и земли (монтажного стыка). В этом случае летчик контролирует угловое положение вертолета и его скорость боковым зрением, свесившись в выпуклый блистер кабины пилотов. Функция второго пилота при этом сводится к контролю работы силовой установки, состояния воздушной обстановки в зоне выполнения работ и ведению радиосвязи с наземным руководителем, полетов. Однако при такой технологии пилотирование на режиме висения и в диапазоне малых скоростей представляет собой более сложную задачу, чем в обычном полете, и требует хорошей натренированности летчика. Эта методика с успехом освоена у нас на вертолетах Ка-32, оборудованных выпуклым блистером, и специальным подлокотником на рабочем, месте командира вертолета. Вместе с тем, широкое внедрение этой методики сдерживается конструктивными особенностями кабин отечественных вертолетов, в которых кресло пилота значительно удалено от выпуклого блистера.

При таком визуальном, контроле, однако, летчик способен контролировать положение только видимой ему из блистера части груза. При условии, что груз малогабаритный или имеет решетчатую конструкцию, не затеняющую собой место установки, а длина тросов внешней подвески составляет не менее 50-40 м, пилот-монтажник имеет устойчивую визуальную связь с монтируемой конструкцией и зоной монтажа. Но как только размеры конструкции превышают размеры монтажного стыка (например, в случае установки крупногабаритных металлических резервуаров на ствол водонапорной башни), а длина тросов внешней подвески уменьшается до 5-10 м, работа становится малопроизводительной, небезопасной, а в ряде случаев просто невыполнимой. В этом случае пилот-монтажник теряет контакт с перевозимым грузом и местом, его установки на объекте из-за недостаточного обзора монтажной зоны из кабины пилотов. Вместе с тем, использование тросов внешней подвески длиннее 10-15 м увеличивает вероятность раскачки груза, снижает точность его установки на монтажном объекте и требует дополнительного запаса мощности двигателей. Это же обстоятельство исключает возможность эффективного применения на монтаже и систем, азимутальной ориентации груза ввиду возникновения высоких моментов инерции конструкций, перевозимых на длинной подвеске вертолета.

Пилотировать вертолет на СМР по командам бортоператора, при недостаточном обзоре через боковой блистер кабины пилотов довольно сложно, особенно сложно выдерживать точное положение машины на режиме висения над заданной точкой. Управление местоположением вертолета на СМР всегда сопряжено с дополнительными нагрузками, вызванными необходимостью преодоления тенденции к раскачке вертолета и груза на внешней подвеске. В таких ситуациях остро возникает необходимость устойчивой визуальной связи командира вертолета с монтируемым. объектом.

Наиболее удачным решением, этой проблемы, на мой взгляд, является использование на СМР вертолета, оборудованного дополнительной кабиной. К сожалению, в настоящее время парк вертолетов, оснащенных дополнительными кабинами для пилота-монтажника, в России представлен более чем скромно. В основном это вертолеты Ми-ЮК, уже практически отработавшие свой ресурс, и не так давно появившиеся экспериментальные образцы Ми-26К и Ка-32К, которые так и не дошли до своего потребителя.

Блистер Ка-32

Опытный образец системы азимутальной ориентации груза

Еще в 1992 году в НПК «ПАНХ» были завершены приемочные летные испытания вертолета Ка-32К, оборудованного полувыдвижной дополнительной кабиной пилота-оператора с электродистанционным четырехканальным управлением, двухстроповой внешней подвеской, встроенной системой стабилизации вертолета по тросу внешней подвески и рядом других систем, повышающих точность висения вертолета над монтажным объектом. Он был впервые продемонстрирован на авиационно-космической выставке в Берлине в 1992 году.

На этом вертолете выполнен целый ряд исследовательских полетов по проверке возможностей вертолета в реальных производственных условиях. На нем отработана технология свободного монтажа телевизионных мачт высотой до 70 м. в горах, на высоте до 2000 м над уровнем моря. Изучалась возможность выполнения летчиком, сидящим в дополнительной кабине, монтажных операций с использованием системы автоматической стабилизации вертолета. В ходе испытаний вертолет хорошо показал себя в условиях высоких температур наружного воздуха и высокогорья. Однако он так и не был допущен к выполнению производственных полетов по причине несовершенства электродистанционного управления из дополнительной кабины, а работы по его модернизации были неоправданно свернуты.

Для выполнения аналогичных работ Крымской ассоциацией «Авиамонтаж» (г. Симферополь) совместно с КБ им. Миля (г. Москва) и при участии специалистов НПК «ПАНХ» был разработан уникальный вертолет-кран Ми-8МТВ-1К, оборудованный дополнительной кабиной пилота, легко устанавливаемой вместо задних грузовых створок. Вертолет оснащен системой азимутальной ориентации груза на внешней подвеске и двумя дополнительными нижними электрозамками (ДГ-63), позволяющими производить автоматическую отцепку установленных конструкций после выполненного монтажа. Это обеспечивает дополнительную безопасность выполняемых работ и существенно сокращает время технологического цикла.

В июле 2001 года с помощью вертолета Ми-8МТВ-1К и вертолета-крана Ми-ЮК НПО «Взлет» (г. Москва) был произведен демонтаж высотного крана БК-473 в жилом комплексе «Алые паруса» в районе станции метро «Щукинская». Этим вертолетом, в 1992 году в Москве успешно выполнены работы по установке систем кондиционирования воздуха на крыше Государственного исторического музея, в 2002 году – работы по строительству канатно-кресельнои дороги в Ивано-Франковской области Украины. Вместе с тем, широкое внедрение этого вертолета в эксплуатацию сдерживается малым ресурсом, установленным изготовителями, на оборудование и систему управления вертолетом в дополнительной кабине.

Авиапредприятиям, выполняющим строительно-монтажные работы, просто необходим, вертолет, оборудованный дополнительной кабиной, стационарной системой азимутальной ориентации груза на внешней подвеске и высокоэффективной автоматической системой стабилизации вертолета на режиме висения. Именно такая машина – надежная, экономичная, способная перевозить крупногабаритные грузы и тяжелое технологическое оборудование, нужна сегодня на СМР. К сожалению, в настоящее время в силу разных причин, в первую очередь экономических, в стране практически прекратились работы по разработке вертолетов, оборудованных дополнительными кабинами. Эксплуатируемый парк вертолетов Ми-ЮК уже полностью отработал свой ресурс. Создание новых вертолетов-кранов сдерживается отсутствием целевого финансирования и стабильных заказов на этот вид работ.

Ka-32 на строительно-монтажных работах в ЮАР. 1992 г.

Ка-32 устанавливает контейнер. Берлин, 1992 г.

Существующий сбалансированный рынок монтажных работ диктует каждому производителю жесткие требования, заставляя экономно расходовать финансовые, материальные и трудовые ресурсы. В таких условиях в наиболее выгодном положении будут находиться те авиакомпании, чьи тарифы на проведение работ будут ниже, чем. у конкурентов. Думаю, что уровень тарифов на строительно-монтажные работы с помощью вертолетов необходимо определять не сиюминутной выгодой, а стремлением получать устойчивые доходы в течение длительного периода. Поэтому приоритетным направлением в развитии «монтажной» авиации должна быть тенденция к модернизации уже хорошо зарекомендовавших себя в эксплуатации вертолетов, доукомплектование их новейшим оборудованием и техническими средствами, предназначенными для значительного повышения их эффективности при производстве СМР за счет сокращения времени и расходов на выполнение строительно-монтажных работ.

ИСПЫТАНИЯ