Самопроизвольный разворот

Игорь БЕЛИЧЕНКО

Уважаемая редакция журнала «Вертолет»!

Пишет вам Игорь Анатольевич Беличенко. Мне 45 лет, в 1976 году я закончил Сызранское ВВАУЛ. А вертолеты эксплуатирую с 1972 года. Летал в морской авиации Черноморского и Тихоокеанского флотов.

Освоил вертолеты Ми-2, Ми-8, Ми-4, Ми-14. Службу закончил на Сахалине в 1993 году командиром отдельной противолодочной эскадрильи, имея квалификацию «военный летчик-снайпер», 3000 часов налета и 700 посадок на воду. С 1993 года по 1995 год в авиакомпании «Тихоокеанский авиаработник» летал на самолете Бе-12 НХ. С 1995 года и по настоящее время в авиакомпании «Сахалинские АвиаТрассы» летаю пилотом- инструктором на вертолетах Ми-8Т и Ми-8 МТВ. Общий налет – 5000 часов.

Мы все с большим вниманием работаем с вашим журналом, практически все рубрики используем для практической деятельности вертолетного подразделения.

Ряд причин побудил меня написать вам. Считаю, что в журнале мало внимания уделяется вопросам практической аэродинамики, несмотря на то, что нашими летчиками накоплен огромный опыт при использовании вертолетов как в военной, так и в гражданской сферах.

Хотелось бы знать разные мнения относительно вопросов безопасности полетов, иметь практические рекомендации по выводу машин из нерасчетных режимов.

Предлагаю материал, который, возможно, заинтересует редакцию. Все, что написано в статье, практически применялось на вертолетах Ми-8 и Ми-14 и дало положительные результаты.

Очень бы хотелось поддерживать с вами дружеские отношения. Буду рад поделиться своим опытом. Благодарю вас за то, что наконец-то появился наш журнал, да еще такого качества!

С уважением, Игорь БЕЛИЧЕНКО

На практике довольно часто возникает необходимость выхода на режим висения при порывистом боковом ветре. Это создает ряд затруднений, связанных с необходимостью пилотирования близко к предельным режимам эксплуатации вертолета. Хотя точное соблюдение требований «Руководства по летной эксплуатации» (РЛЭ) гарантирует запас по путевому управлению, знание физической картины влияния бокового ветра на вертолет (одновинтовой классической схемы) может оградить летчика от многих неприятностей и существенно повысить безопасность полета.

Рис. 1. Определение W и α при левом боковом ветре

Рис. 2. Схема сил на висении при левом боковом ветре

Рассмотрим два наиболее характерных направления ветра. В первом случае, при боковом ветре слева, рулевой винт работает в осевом потоке почти как несущий на режиме вертикального подъема. Иными словами, при увеличении скорости ветра V_в слева уменьшается угол атаки элемента лопасти α_э . И тогда для сохранения направления висения летчик увеличивает тягу рулевого винта путем изменения угла установки лопастей, то есть «дает» правую педаль вперед. Мощность, необходимая для вращения рулевого винта, почти не изменяется: уменьшение угла атаки лопастей под влиянием ветра компенсируется увеличением углов установки лопастей (α_э ) примерно на такую же величину, и они работают на тех же углах атаки, что и при висении в штиль (рис. 1, 2).

Таким образом, для вертолетов (Ми-8, Ми-14) при ветре слева характерно увеличение потребного балансировочного отклонения правой педали по сравнению с положением педали на висении вертолета в штиль или при встречном ветре.

Во втором случае, при боковом ветре справа, рулевой винт работает в осевом потоке подобно несущему винту при вертикальном снижении (рис. 3, 5). При увеличении скорости ветра углы атаки элементов лопастей рулевого винта увеличиваются, из чего следует, что для сохранения направления висения нужно уменьшить угол установки лопастей рулевого винта («дать» левую педаль). Действительно, при ветре справа 2-3 м/с наблюдается уменьшение потребного балансировочного хода правой педали вперед по сравнению с положением педали на висении летательного аппарата в штиль или при встречном ветре.

Но при увеличении скорости ветра справа и приближении его к предельным величинам (10 м/с и более) картина обтекания рулевого винта резко меняется. В этом случае тяга настолько падает, что резко возрастает потребное отклонение правой педали вперед. При встречно-боковом ветре справа под углом 45° потребное отклонение правой педали вперед становится больше, чем на висении при левом боковом ветре, так как осевая обдувка рулевого винта усиливается под влиянием потока от несущего винта.

Поведение вертолета на висении при правом боковом ветре (когда скорость ветра V_в близка к максимально допустимому значению, а масса вертолета предельная) очень неустойчивое, а при порыве ветра вертолет стремится развернуться влево из- за падения тяги рулевого винта и условие M_р=T_рв*l_рв; =0 не соблюдается.

Чтобы удержать направление, летчик стремится «дать» правую педаль вплоть до постановки ее на упор. Причиной возможной потери путевой устойчивости на висении при правом боковом ветре является падение тяги рулевого винта из-за срыва потока на лопастях и потерь при такой осевой обдувке на вихреобразование, особенно при уменьшении оборотов несущего винта.

Наличие срыва потока на лопастях рулевого винта подтверждается тем, что на висении при правом боковом ветре потребная мощность на несущий и рулевой винты больше, независимо от направления вращения последнего (рис. 4). Это заметно, если обратить внимание на увеличение оборотов турбокомпрессора при постоянных оборотах несущего винта (n_нв =const; φ_ош =const), для которого, в принципе, потребная мощность не зависит от направления ветра (во всех случаях косая обдувка). Следовательно, весь прирост потребной мощности двигателей на висении при правом боковом ветре определяется увеличением потребной мощности рулевого винта. При пониженных оборотах несущего винта потребный ход правой педали вперед увеличивается, дополнительно растет и потребная мощность рулевого винта. На висении, когда скорость бокового ветра превышает допустимое значение (при постановке правой педали на упор), возможно столь высокое дополнительное увеличение потребной мощности рулевого винта (из-за срыва потока на лопасти), что обороты несущего винта падают, дополнительно уменьшается тяга рулевого винта и вертолет входит в так называемый самопроизвольный разворот влево.

При своевременных и правильных действиях летчика и при соблюдении ряда условий вывод машины из самопроизвольного разворота возможен, несмотря на большую угловую скорость вращения вертолета. Для того, чтобы избежать попадания в этот режим, летчик должен: не допускать выходов за ограничения по ветру и максимальному взлетному весу, определенные РЛЭ; не допускать резких, не координированных движений органами управления, особенно педалями; учитывать возможность порывистого ветра и завихрений при работах на ограниченных площадках.

В качестве рекомендаций предлагаю летному составу произвести описываемые ниже действия.

Рис. 3. Определение W и(Х при правам баковом ветре

Рис. 4. Влияние ветра на балансировку вертолета на висении

Рис. 5. Схема сил на висении при правом боковом ветре

Следует определить границу ожидаемого начала самопроизвольного разворота. Это возможно уже на скорости 20-30 км/ч, особенно в момент перехода от косой обдувки несущего винта к осевой – так называемый «перелом» вертолета перед зависанием.

Признаки этого «перелома» – увеличение тряски вертолета, «рыскание» вертолета по курсу в пределах 10° (при неизменном положении педали), правая педаль находится близко к упору (или на упоре); вертолет как бы «замирает», но еще выдерживает курс зависания за счет поступательной скорости. При этом нужно плавно уменьшить общий шаг (ОШ) на 2-3°; правую педаль зафиксировать в последнем положении (вплоть до упора), ни в коем случае не допуская «передергивания» педалями (грубейшая ошибка пилота!); ручкой управления создать незначительное движение вертолета вперед, прикрывшись правым креном в 3-5°, и с плавным увеличением поступательной скорости перейти в нормальный режим полета; определиться с возможностью посадки, проанализировав причину неудавшегося маневра. Среди таких причин могут быть: неправильно определенный ветер для висения, превышение максимально допустимой массы вертолета, отказ СПУУ-52 (система подвижных упоров управления), неисправности рулевого винта или трансмиссии.

Если граница возможного начала самопроизвольного разворота не определена и вертолет попал в устойчивое левое вращение, пилоту можно рекомендовать следующие меры:

– уменьшить общий шаг на 3-4° с одновременным удержанием вертолета от кренов и колебаний по тангажу, причем положение вертолета необходимо контролировать не только по естественному горизонту, но и по авиагоризонту, что особенно важно в сложных метеоусловиях и на висении над водой;

– ни в коем случае не пытаться переводить вертолет в поступательное движение, так как при наклоне машины вперед происходит уменьшение плеча вращения между осью втулки несущего винта и центром тяжести, что согласно закону сохранения энергии приводит к увеличению угловой скорости вращения вертолета, усугубляя ситуацию;

– правую педаль установить близко к упору (но не на упоре).

Теперь нужно приземлить (приводнить) вертолет, дождаться полной остановки вращения, развернуться против ветра и, если есть необходимость, произвести взлет с поступательной скоростью.

Данный способ вывода из самопроизвольного разворота применялся практически на вертолетах Ми-8Т, Ми-14ПЛ, Ми-14ПС и давал положительный результат.