Тиняков Георгий Александрович

«ПИЛОТИРОВАНИЕ ВЕРТОЛЕТА»

2-е издание

Введение

Вертолет, так же как и самолет, относится к летательным аппаратам тяжелее воздуха. Подъемная сила, необходимая для полета вертолета, создается одним или несколькими вращающимися винтами в отличие от неподвижных крыльев планера или самолета.

Замечательные свойства несущей системы вертолета выгодно отличают его от самолета. Если у самолета подъемная сила создается крылом, тяга для продвижения вперед — воздушным винтом, а управляется самолет специальными рулевыми поверхностями, т. е. каждая часть самолета выполняет специфические, узкие функции, то у одновинтового вертолета все функции, кроме управления в путевом отношении, выполняет несущий винт.

Несущий винт вертолета создает подъемную силу и тягу для поступательного полета, он выполняет функции руля высоты и элеронов, он же обеспечивает необходимую устойчивость вертолета.

С этой точки зрения вертолет более совершенен, чем любой самолет.

Способность вертолета вертикально взлетать и садиться, неподвижно висеть в воздухе и даже перемещаться в любом направлении делает этот вид летательного аппарата поистине замечательным. Вертолет не нуждается в аэродромах: он может взлетать и садиться в труднодоступных местах, а в отдельных случаях может производить погрузку и выгрузку людей и грузов без посадки, зависнув неподвижно над болотом или над водной поверхностью, над вершинами деревьев или высоко в горах.

Вертолеты широко применяются в народном хозяйстве и состоят на вооружении Советской Армии.

Вполне понятен тот большой интерес, который проявляется в нашей стране к этой замечательной машине.

За последнее время в нашей технической литературе появились книги, знакомящие читателя с историей развития вертолетов, теоретическими основами их полета, аэродинамическим расчетом и конструкцией. Между тем по технике пилотирования вертолетов, которая существенно отличается от пилотирования самолетов и имеет ряд особенностей, до последнего времени книг не издавалось. Данная книга имеет целью восполнить пробел в этой области.

Все процессы, происходящие при полете вертолета, излагаются в книге по возможности в популярной форме, чтобы облегчить усвоение материала читателями, не имеющими специальной технической подготовки.

Необходимо также иметь в виду, что в книге освещены только вопросы пилотирования одновинтового вертолета, а его подробного описания не дается. Автор не претендует на полноту освещения всех особенностей техники пилотирования вертолетов.

Освещая вопросы пилотирования одновинтовых вертолетов, автор использует в основном свой многолетний опыт полетов на вертолетах этого типа, поэтому многие выводы не следует считать исчерпывающими и тем более не следует думать, что они пригодны во всех случаях и для всех типов вертолетов.

Глава I

ВИНТОКРЫЛЫЕ ЛЕТАТЕЛЬНЫЕ АППАРАТЫ

ОСОБЕННОСТИ ВИНТОКРЫЛЫХ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ

Прежде чем начинать обучение полетам на вертолете и говорить об особенностях этих полетов, необходимо ознакомиться с устройством вертолета и принципом его полета.

Само название «винтокрылый» говорит о том, что крыло у вертолета выполнено в виде винта или винт заменяет собой крыло.

Известно, что всякий самолет имеет жестко закрепленное на фюзеляже крыло, которое при движении самолета в воздушной среде с достаточно большой скоростью создает подъемную силу, необходимую для полета.

Воздух при обтекании крыла движущегося самолета изменяет направление своего движения; это явление называется скосом потока (рис. 1).

Рис. 1. Схема возникновения подъемной силы у самолета

Возникающая при этом аэродинамическая сила, направленная вверх, позволяет самолету преодолеть земное притяжение и оторваться от поверхности земли. Величина этой силы Y зависит от площади и профиля крыла самолета, плотности воздуха и квадрата скорости движения самолета и может быть выражена общеизвестной формулой

Y = Cy∙S∙ρV^2/2,

где S — площадь крыла в м^2;

ρV^2/2 — скоростной напор в кг/м^2;

Cy — коэффициент подъемной силы.

Следовательно, самолет может летать, двигаясь только поступательно. Из формулы видно, что с уменьшением скорости полета резко уменьшается подъемная сила крыла.

При некоторой скорости полета, называемой минимальной, полет еще возможен, но на скорости ниже минимальной полет самолета уже невозможен, так как подъемная сила крыла при этом будет меньше веса самолета.

Поэтому перед взлетом самолет должен совершать разбег для достижения необходимой скорости. Приземление самолета происходит также с определенной поступательной скоростью.

Современные самолеты, имеющие максимальные скорости полета, приближающиеся к скорости звука, а тем более превышающие ее, обладают достаточно большими минимальными скоростями, вследствие чего для обеспечения взлета и посадки этих самолетов требуются взлетно-посадочные полосы длиной до 4 км.

Винтокрылые летательные аппараты — автожир и вертолет — в отличие от самолета имеют крылья не жестко закрепленные к фюзеляжу, как у самолета, а в виде лопастей винтов, вращающихся в горизонтальной плоскости. Следовательно, принцип получения подъемной силы у винтокрылых аппаратов тот же, что и у самолета: перемещение профилированного крыла относительно воздушной среды.

Такое конструктивное изменение летательного аппарата при одинаковом принципе создания подъемной силы позволяет получать подъемную силу, необходимую для полета, у неподвижного летательного аппарата при вращении его винта.

Наличие вращающихся крыльев — несущего винта — у вертолета (к автожирам, как мы увидим далее, это относится в меньшей степени) по сравнению с неподвижным жестко закрепленным крылом у самолета сообщает ему совершенно новое качество — возможность производить взлет и посадку без разбега и пробега, неподвижно висеть в воздухе и двигаться в любую сторону.

Остановимся на различиях между вертолетом и автожиром. Внешне эта летательные аппараты очень похожи, так как имеют одинаковые несущие винты.

Двигатель вертолета при помощи силовой передачи — трансмиссии — вращает несущий и рулевой винты (на одновинтовом, вертолете). Несущий винт, отбрасывая вниз с какой-то скоростью определенную массу воздуха, создает тягу, направленную вверх. Если диск несущего винта вертолета наклонен вперед, то и его тяга, всегда перпендикулярная к диску винта, наклонится вперед («рис. 2).

Рис. 2. Схема возникновения подъемной силы у вертолета

Горизонтальная составляющая ее будет продвигать вертолет вперед, преодолевая сопротивление воздуха, а вертикальная составляющая будет уравновешивать вес вертолета.

У автожира, который, как мы уже упоминали, очень похож на вертолет, двигатель вращает обычный винт самолетного типа, который двигает автожир вперед. Несущий винт автожира вращается под действием набегающего потока воздуха на так называемом режиме самовращения (авторотации). Следовательно, для полета автожира, как и самолета, обязательно поступательное движение вперед.

У вертолета и автожира, так же как и у самолета, подъемная сила создается за счет изменения направления движения набегающего воздуха, т. е. за счет скоса потока вниз.

Работа несущих винтов вертолета и автожира совершенно различна. Если у вертолета к несущему винту подводится почти вся мощность двигателя и поток воздуха прокачивается через диск несущего винта сверху вниз, то у автожира вся мощность двигателя передается на тянущий (толкающий) винт, а несущий винт вращается набегающим потоком воздуха, проходящим через диск несущего винта снизу вверх (рис. 3).

Рис. 3. Схема возникновения подъемной силы у автожира

Несмотря на свое внешнее сходство с вертолетом, автожир в действительности более близок к самолету, так как может летать только с поступательной скоростью; висеть в воздухе, подобно вертолету, он не может. В свою очередь, не имея особых преимуществ перед самолетом, автожир распространения не получил.

Автожир в свое время явился своеобразной переходной машиной от самолета к вертолету. Авиационные конструкторы, работая над автожирами, накопили большой опыт в вопросах конструирования, аэродинамики и эксплуатации несущих винтов. Таким образом, автожиры сыграли определенную положительную роль в создании современных вертолетов.

В дальнейшем на автожирах больше останавливаться не будем.

РАЗЛИЧНЫЕ СХЕМЫ ВЕРТОЛЕТОВ

Знакомство с вертолетами целесообразно начинать с наиболее простого вертолета одновинтовой схемы, предложенной Б. Н. Юрьевым еще в 1910 г.

Вертолет с одним несущим винтом и двигателем, расположенным в фюзеляже, нуждается в специальном устройстве для компенсации реактивного момента несущего винта. Напомним немного о реактивном моменте. Если человек прыгает из лодки на берег, то лодка отплывает от берега. Это происходит в строгом соответствии с третьим законом Ньютона — действие равно противодействию.

Подобное явление происходит с фюзеляжем вертолета при вращении несущего винта двигателем, установленным в фюзеляже: какой крутящий момент передается через трансмиссию несущему винту, такой же по величине крутящий момент, но обратный по знаку, т. е. реактивный, стремится вращать фюзеляж вертолета в сторону, обратную вращению несущего винта.

Пока вертолет находится на земле, реактивный момент его винта уравновешивается моментом силы трения шасси о земную поверхность. После взлета вертолета, когда прекращается его связь с землей, для предотвращения вращения фюзеляжа под действием реактивного момента необходима установка специального устройства.

На одновинтовых вертолетах чаще всего для компенсации реактивного момента несущего винта на специальной хвостовой балке устанавливается дополнительный небольшой винт, называемый хвостовым, или рулевым, винтом, тяга которого горизонтальна и перпендикулярна к продольной оси вертолета и создает момент, уравновешивающий реактивный момент несущего винта (рис. 4).

Рис. 4. Одновинтовой вертолет с хвостовым винтом

Установка дополнительного рулевого винта, отбирающего часть мощности у двигателя вертолета и вместе с тем не дающего ни подъемной силы, ни тяги, направленной вперед, является некоторым недостатком этой схемы вертолета.

Для устранения этого недостатка на некоторых одновинтовых вертолетах компенсационный винт располагают так, чтобы его тяга была направлена вперед (рис. 5).

Рис. 5. Одновинтовой вертолет с компенсационным винтом, создающим тягу вперед

С точки зрения рациональности конструкции более выгодными являются многовинтовые вертолеты, т. е. вертолеты с несколькими несущими винтами. На многовинтовых вертолетах реактивные моменты несущих винтов могут быть взаимно уравновешены за счет противоположного их вращения или соответствующим наклоном их плоскостей вращения.

Рассмотрим существующие схемы вертолетов с двумя несущими винтами. В настоящее время известны четыре схемы вертолетов с двумя несущими винтами, или, как их часто называют, двухвинтовые вертолеты.

Первая схема двухвинтового вертолета — соосного типа с винтами противоположного вращения (рис. 6).

Рис. 6. Двухвинтовой вертолет с соосными винтами противоположного вращения

Достоинствами вертолета этого типа являются:

— минимальные габаритные размеры;

— сравнительная простота трансмиссии;

— относительно малый вес конструкции.

Недостатками вертолета этого типа следует считать:

— ухудшение коэффициента полезного действия несущих винтов из-за их взаимного влияния на различных режимах полета;

— сравнительно большую высоту вертолета вследствие большого расстояния между винтами;

— недостаточную управляемость в путевом отношении при планировании на режиме самовращения несущих винтов.

Вертолеты подобного типа строились как с шарнирно подвешенными ко втулке лопастями винтов, так и с лопастями, жестко закрепленными на ней.

Следующий тип двухвинтового вертолета — это вертолет с несущими винтами, расположенными по бокам фюзеляжа, или вертолет поперечной схемы (рис. 7).

Рис. 7. Двухвинтовой вертолет поперечной схемы

Достоинствами такой схемы вертолета являются:

— высокий коэффициент полезного действия несущих винтов вследствие отсутствия их взаимного влияния;

— наиболее выгодная схема с точки зрения устойчивости и управляемости вследствие полной аэродинамической симметрии.

К недостаткам этой схемы следует отнести:

— сложную трансмиссию;

— повышенный вес конструкции;

— повышенное лобовое сопротивление.

Вертолеты подобного типа строились как с шарнирными, так и с жесткими лопастями несущих винтов, а также как с полностью разнесенными несущими винтами (в этом случае расстояние между осями винтов превышало их диаметр), так и с частично перекрывающимися винтами (в этом случае расстояние между их осями было меньше диаметра).

Третий тип двухвинтового вертолета можно считать средним между соосной и поперечной схемами. Это вертолет с несущими винтами, расположенными по бокам фюзеляжа с очень большим перекрытием; расстояние между втулками винтов составляет менее одной десятой диаметра винта. Лопасти одного винта проходят над втулкой соседнего винта за счет значительного наклона осей винтов во внешние стороны (рис. 8). Этот тип называют вертолетом с перекрещивающимися винтами.

Рис. 8. Двухвинтовой вертолет с перекрещивающимися винтами

Вертолет такой схемы обладает многими положительными свойствами вертолетов соосной и поперечной схем и в то же время свободен от большинства их недостатков.

Так, например, положительными качествами являются:

— минимальные габаритные размеры;

— простая и легкая трансмиссия;

— малый вес конструкции;

— симметричность в отношении аэродинамики.

К недостаткам этого типа вертолетов следует отнести лишь уменьшение коэффициента полезного действия несущих винтов вследствие взаимного влияния их друг на друга.

Эта схема может найти широкое применение при строительстве легких и средних вертолетов.

Самым интересным и перспективным типом двухвинтового вертолета является вертолет продольной схемы (рис. 9).

Рис. 9. Двухвинтовой вертолет продольной схемы

Положительными сторонами этой схемы вертолета являются:

— малое лобовое сопротивление;

— относительно малый вес конструкции;

— большой объем грузового помещения;

— большой допустимый диапазон эксплуатационных центровок.

К недостаткам вертолета продольной схемы относятся:

— некоторое уменьшение коэффициента полезного действия заднего несущего винта;

— некоторая несимметричность устойчивости и управляемости в путевом отношении;

— сложная трансмиссия.

Двухвинтовые двухмоторные вертолеты продольной схемы найдут широкое применение в качестве тяжелых грузовых и пассажирских вертолетов, так как они имеют большой полезный объем фюзеляжа, широкий диапазон допустимых эксплуатационных центровок и, самое главное, безопасны в полете в случае отказа одного из двигателей.

В качестве сверхтяжелых вертолетов наиболее выгодными, как это доказал теоретически академик Б. Н. Юрьев, являются вертолеты с большим числом несущих винтов, т. е. многовинтовые вертолеты (рис. 10). Количество несущих винтов у них может быть 4, 6 и более. Серьезным недостатком многовинтовых вертолетов при современном развитии техники являются большой вес и сложность трансмиссии.

Рис. 10. Многовинтовой вертолет

Из всех перечисленных схем вертолетов наибольшее распространение во всем мире получили одновинтовые вертолеты с хвостовым винтом схемы академика Б. Н. Юрьева.

Известны хорошо летающие одновинтовые вертолеты:

— в Советском Союзе — конструкторов А. С. Яковлева (рис. 11) и М. Л. Миля (рис. 12 и 13);

Рис. 11. Одновинтовой вертолет А. С. Яковлева "Як-100"

Рис. 12. Одновинтовой вертолет М. Л Миля Ми-1

Рис. 13. Одновинтовой вертолет М. Л. Миля "Ми-4"

— в США — фирм Белл, Хиллера и Сикорского (рис. 14);

Рис. 14. Одновинтовой вертолет Сикорского "S-55"

— в Англии — Бристоль 171 (рис. 15).

Рис. 15. Одновинтовой вертолет Бристоль 171 "Мк-4"

Из двухвинтовых вертолетов «поперечной схемы известны вертолеты:

— в Советском Союзе — конструктора И. П. Братухина;

— в США — фирм Мак-Доннел и Платт ла-Пейдж (рис. 16);

Рис. 16. Двухвинтовой вертолет поперечной схемы Платт ла-Пейдж "XR-I"

— в Германии — Фокке-Вульф (рис. 17).

Рис. 17. Двухвинтовой вертолет поперечной схемы Фокке-Вульф "FW-61"

Из двухвинтовых вертолетов продольной схемы известны вертолеты:

— в Советском Союзе — конструктора А. С. Яковлева (рис. 18);

Рис. 18. Двухвинтовой вертолет продольной схемы А. С. Яковлева («Летающий вагон»)

— в США — фирмы Пясецкого (рис. 19);

Рис. 19. Двухвинтовой вертолет продольной схемы Пясецкий "УН-16"

— в Англии — Бристоль 173 (рис. 20).

Рис. 20. Двухвинтовой вертолет продольной схемы Бристоль 173 "Мк-2"

Из двухвинтовых вертолетов соосной схемы известны:

— в Советском Союзе — конструктора Н. И. Камова (рис. 21);

Рис. 21. Двухвинтовой соосный вертолет Н. И. Камова "Ка-10"

— в США — фирмы GCA (рис. 22).

Рис. 22. Двухвинтовой соосный вертолет "GCA-2c"

Из двухвинтовых вертолетов с перекрещивающимися винтами известны:

— в США — Каман (рис. 23);

Рис. 23. Двухвинтовой вертолет с перекрещивающимися винтами Каман

— в Германии — Флетнер (рис. 24).

Рис. 24. Двухвинтовой вертолет с перекрещивающимися винтами Флетнер "F1-282"

Из многовинтовых вертолетов известен только один вертолет с тремя несущими винтами конструктора Сиерва в Англии (рис. 25).

Рис. 25. Многовинтовой вертолет Сиерва («Воздушная лошадь»)

Рассматривая существующие типы вертолетов, мы остановились лишь на вертолетах с одним или с несколькими двигателями, установленными в фюзеляже и связанными с несущим винтом специальной трансмиссией.

Вертолеты с двигателями в фюзеляже, помимо большого веса и сложности конструкции вследствие необходимости установки специальной передачи от двигателя к винту, обладают, как мы видели ранее, и реактивным моментом, уравновешивание которого требует специальных мер.

Существуют, однако, вертолеты, не имеющие трансмиссии. Это вертолеты с двигателями, установленными непосредственно на несущем винте (рис. 26).

Рис. 26. Вертолет с реактивным приводом несущего винта (двигатели на концах лопастей)

Положительными качествами вертолетов такого типа являются:

— меньший вес и простота конструкции вследствие отсутствия трансмиссии;

— отсутствие реактивного момента несущего винта, что также упрощает конструкцию вертолета, так как передающийся в этом случае на фюзеляж вертолета момент трения в подвеске несущего винта, стремящийся вращать фюзеляж в сторону вращения несущего винта, неизмеримо меньше реактивного момента.

Недостатками вертолетов такого типа являются:

— ухудшение условий работы несущего винта из-за установки на нем двигателей;

— большой расход топлива в случае установки на несущем винте реактивных двигателей.

Из построенных вертолетов этого типа следует упомянуть вертолет с винтомоторной установкой на несущем винте Бенсен Б-4 Скай-Скутер (рис. 27), построенный в США, и вертолет с реактивными двигателями на лопастях несущего винта, построенный в Советском Союзе (рис. 28); в США — Хиллер-Хорнет (рис. 29) и Хьюз (рис. 30).

Рис. 27. Одновинтовой вертолет Бенсен Б-4 Скай-Скутер

Рис. 28. Отечественный реактивный вертолет с пульсирующими двигателями

Рис. 29. Одновинтовой реактивный вертолет Хиллер-Хорнет

Рис. 30. Одновинтовой реактивный вертолет-кран Хьюз "ХН-17"

УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП ПОЛЕТА ВЕРТОЛЕТА

Рассмотрим подробнее устройство одновинтового вертолета и принцип его полета.

Одновинтовой вертолет, как и всякий летательный аппарат, имеет фюзеляж, в котором размещаются летчик, пассажиры, грузы, двигатель с трансмиосией, топливо, спецоборудование и т. д. (рис. 31).

Рис. 31. Устройство одновинтового вертолета:

1 — фюзеляж; 2 — несущий винт; 3 — рулевой винт; 4 — двигатель; 5 — главный редуктор; 6 — трансмиссия; 7 — кабина вертолета

Над передней частью фюзеляжа расположен трехлопастный несущий винт вертолета, а на специальной хвостовой балке — также трехлопастный рулевой винт.

Двигатель вертолета при помощи трансмиссии вращает несущий и рулевой винты.

Лопасти несущего винта, перемещаясь при вращении винта относительно воздушной среды, создают подъемную силу, направленную вверх. Реактивный момент, как уже указывалось, уравновешивается моментом тяги рулевого винта.

Для взлета вертолета летчик при помощи управления вертолетом увеличивает мощность и обороты двигателя, при этом одновременно увеличиваются на одинаковую величину и установочные углы всех трех лопастей несущего винта (общий шаг винта), тяга несущего винта возрастает, и, когда она превысит вес вертолета, он плавно оторвется от земли и начнет вертикально набирать высоту.

Набрав заданную высоту, летчик, воздействуя на несущий винт при помощи управления, может наклонить плоскость его вращения в нужную сторону. Тяга несущего винта, будучи всегда перпендикулярной к плоскости его вращения, наклонится в ту же сторону, и вертолет начнет перемещаться в этом направлении. Изменяя тягу рулевого винта при помощи педалей ножного управления, летчик может заставить вертолет разворачиваться в нужную сторону. Более подробно на работе винтов мы остановимся ниже. Для снижения вертолета и его посадки летчик убавляет мощность двигателя и общий шаг винта; уменьшение подъемной силы несущего винта приводит к снижению вертолета. Посадка, как правило, производится вертикально без поступательного перемещения. Такая посадка позволяет в целях облегчения веса вертолета и упрощения конструкции делать шасси его без колес. На некоторых легких вертолетах встречается шасси полозкового или баллонного типа.

Шасси баллонного типа, помимо облегчения вертолета, делает его универсальным, позволяя производить посадку как на сушу, так и на воду. Полозковое шасси повышает безопасность приземления на неровной поверхности. Описываемый одновинтовой вертолет имеет обычное трехколесное шасси с носовым ориентирующимся колесом. Такое шасси обеспечивает возможность руления вертолета по достаточно ровной поверхности.

НЕСУЩИЙ И РУЛЕВОЙ ВИНТЫ

Основной и главной частью вертолета является несущий винт.

На самолете, имеющем винтомоторную установку, винт выполняет только одну задачу — он создает тягу, необходимую для преодоления сопротивления воздуха и продвижения самолета вперед. Подъемную силу, необходимую для полета самолета, создает крыло. Управляется самолет при помощи элеронов, руля высоты и руля направления. Следовательно, на самолете каждая его часть выполняет хотя и очень важные, но узкие функции, и в случае отказа любой из них нормальный полет самолета становится невозможным.

Несущий винт вертолета создает подъемную силу, необходимую для полета вертолета. Тяга несущего винта, наклоняемого летчиком в любую сторону, не только создает тягу в ту же сторону, но и дает эффект, аналогичный действию руля высоты или элеронов на самолете. Только повороты вертолета относительно его вертикальной оси производятся при — помощи рулевого винта.

Таким образом, видно, что несущий винт, помимо создания подъемной силы, выполняет функции руля высоты, элеронов и тянущего винта, следовательно, он является самой важной и ответственной частью вертолета.

С этой точки зрения вертолет является более совершенным летательным аппаратом по сравнению с любым самолетом.

Необходимо отметить, что лопасти несущего винта вертолета работают в несколько иных условиях, чем крыло самолета.

Если все точки крыла самолета встречают поток воздуха, имеющий одну и ту же скорость, то элементы лопасти вращающегося несущего винта вертолета обтекаются воздухом с различной скоростью. Величину окружной скорости элемента лопасти можно определить по формуле

Vокр. эл = n∙2π∙Rэ/60

где Vокр. эл — окружная скорость элемента лопасти в м/сек;

n — число оборотов несущего винта в минуту;

Rэ — радиус положения элемента лопасти в м.

Однако окружная скорость на конце лопасти несущего винта вертолета не должна превышать 0,7–0,8 скорости звука, т. е. 220–270 м/сек, так как при большей скорости резко возрастают потери на винте, а следовательно, уменьшается его коэффициент полезного действия.

Вместе с тем очень выгодно иметь несущие винты наибольшего диаметра, так как при этом резко возрастает их коэффициент полезного действия вследствие увеличения площади, ометаемой лопастями, и уменьшения нагрузки на квадратный метр этой площади.

Если у самолетов важно сохранять в определенных пределах нагрузку на квадратный метр площади крыла, которая определяется по формуле

p = Gпол/Sкр,

где р — нагрузка на площадь крыла в кг/м^2;

Gпол — полетный вес самолета в кг;

Sкр — площадь крыла самолета в м^2,

то у вертолетов принято определять нагрузку на квадратный метр ометаемой несущим винтом площади, которая равна

p = Gпол/π∙R^2∙K

где р — нагрузка на ометаемую площадь в кг/м^2;

Gпол — полетный вес вертолета в кг;

R — радиус несущего винта в м;

К — коэффициент, равный 0,9 ÷ 0,92.

Следует иметь в виду, что при определении нагрузки на ометаемую винтом площадь необходимо брать не геометрическую Fгеом, а эффективную Fэф площадь винта, которая меньше геометрической вследствие потерь на несущем винте. Комлевые потери несущего винта происходят из-за малых скоростей элементов лопастей у комля, а также из-за того, что середина винта занята втулкой. Концевые потери возникают за счет волнового сопротивления концевой части лопасти и перетекания потока у конца снизу вверх. Отношение эффективной площади несущего винта к его геометрической площади равно

K = Fэф/Fгеом  = 0,9 ÷ 0,92

Обычно на хорошо летающих вертолетах нагрузка на квадратный метр ометаемой винтом площади имеет следующие значения:

— для легких вертолетов — 11–15 кг/м^2;

— для тяжелых вертолетов — 18–23 кг/м^2.

Диаметр несущих винтов на двух-трехместных вертолетах достигает 10–15 м, на средних вертолетах — 17–20 м, а на тяжелых вертолетах — 20–25 м и более.

Отношение площади всех лопастей несущего винта к ометаемой площади принято называть коэффициентом заполнения (σ), величина которого у современных вертолетов колеблется в пределах 0,03—0,08.

У всех, кто в первый раз видел вертолет с остановленным несущим винтом, закрадывалось сомнение: могут ли узкие и гибкие лопасти несущего винта, на вид такие непрочные, быть надежной опорой для такой тяжелой машины, как вертолет, тем более что они закреплены на втулке винта не жестко, а при помощи шарниров.

Однако эти опасения совершенно неосновательны.

Лопасть неподвижного несущего винта вертолета очень гибка. Опираясь на нижний упор втулки под действием только своего веса, она, сильно изогнувшись, свешивается вниз.

В таком состоянии она не способна удержать вес даже одного человека. Зато лопасть вращающегося несущего винта, растянутая огромной центробежной силой, которая на рассматриваемом вертолете достигает 9 г, а на тяжелых вертолетах может превышать 20 т, превращается в прочное, упругое и надежное крыло.

Схемы сил, действующих на одну из лопастей несущего винта в вертикальной плоскости и плоскости вращении, приведены на рис. 32; на векторах сил указаны примерные их значения, так как изображение их в одном масштабе потребовало бы большого размера рисунка.

Рис. 32. Схема сил, действующих на лопасть несущего винта вертолета:

1 — подъемная сила; 2 — сила веса лопасти; 3 — центробежная сила; 4 — кориолисовы силы

Угол β называется углом конусности и для каждого типа вертолета зависит в основном от оборотов несущего винта и полетного веса вертолета. Следует напомнить, что, как показали специальные летные исследования, более гибкая лопасть несущего винта и в то же время достаточно жесткая на кручение испытывает в полете меньшие напряжения, имея большее аэродинамическое качество, чем такая же, но более жесткая лопасть.

Кроме того, известно, что аэродинамическое качество лопасти в сильной степени зависит от состояния ее поверхности, формы в плане и геометрической закрутки. Чем глаже поверхность лопасти, тем выше ее качество. Трапециевидные в плане лопасти, так же как крылья самолета, с сужением 2–2,5 и с отрицательной на конце геометрической закруткой имеют качество на 10–12 % выше, чем прямоугольные в плане незакрученные лопасти (рис. 33).

Рис. 33. Зависимость относительного коэффициента полезного действия несущего винта от формы лопасти и качества ее поверхности

Ознакомимся подробнее с работой несущего винта.

Первые вертолеты, имевшие несущие винты с жестко закрепленными на втулке лопастями, могли неподвижно висеть у земли при безветрии. При первой же попытке начать поступательное движение вертолет начинал крениться; с увеличением скорости крен резко возрастал и вертолет либо прекращал движение, либо опрокидывался.

Происходило это вследствие разности подъемных сил на левой и правой половинах несущего винта с жестко закрепленными лопастями при наличии поступательной скорости.

На рис. 34 изображено поле скоростей несущего винта вертолета при полете с поступательной скоростью.

Рис. 34. Поле скоростей несущего винта при полете с поступательной скоростью (вид сверху)

Примем, что окружная скорость концов лопастей несущего винта равна 210 м/сек, а скорость полета вертолета — 40 м/сек, тогда в зависимости от азимутального положения лопасти скорость набегающего на лопасть потока будет Меняться от Vmax = 250 м/сек до Vmin = 170 м/сек. Как известно, подъемная сила элемента лопасти равна

Yэл = су∙Sэ∙ρ∙V^2э/2

Нетрудно подсчитать, что подъемная сила левой половины несущего винта с жестко закрепленными во втулке лопастями в данном случае будет в 2,15 раза больше, чем подъемная сила правой половины, что неминуемо приведет к опрокидыванию вертолета.

Проследим, как работает в полете с поступательной скоростью одна из лопастей несущего винта вертолета на шарнирной подвеоке. Начнем с азимута 0°. В этой точке скорость конца лопасти относительно воздуха можно принять равной Vокр = ω∙R. в нашем случае 210 м/сек. Двигаясь дальше при вращении несущего винта, эта лопасть начинает обдуваться встречным потоком воздуха и в азимутальной точке 90° будет иметь скорость относительно воздуха 250 м/сек. Это максимальная скорость лопасти относительно воздуха. Условимся лопасть, идущую от азимутальной точки 0° к азимутальной точке 180°, называть наступающей лопастью, а идущую от азимутальной точки 180° к точке 0° через 270° — отступающей лопастью.

Подъемная сила у наступающей лопасти при отходе ее от точки 0° начинает увеличиваться вследствие роста скорости обтекания воздуха. Равновесие сил на лопасти нарушится, и увеличившаяся подъемная сила начнет поднимать лопасть вверх, поворачивая ее около оси горизонтального шарнира (рис. 35).

Рис. 35. Схема появления кориолисовой силы при взмахе лопасти несущего винта вверх

Одновременно вследствие возрастания лобового сопротивления наступающая лопасть начнет отставать от вращающейся втулки винта, поворачиваясь около вертикального шарнира в сторону заднего упора.

Однако подъем лопасти вверх и поворот ее назад будут очень небольшими вследствие мощного стабилизирующего влияния центробежной силы лопасти, устойчиво фиксирующей ее в пространстве.

Кроме того, при подъеме лопасти вверх из ее среднего положения вследствие уменьшения радиуса вращения центра тяжести лопасти на ней возникнет кориолисова сила К_1, направленная в сторону вращения (см. рис. 35).

Кориолисовы силы возникают в соответствии с законом сохранения энергии во всех тех случаях, когда у вращающегося тела изменяется разнос масс относительно оси вращения; при приближении вращающихся масс к оси вращения обороты тела возрастают, при удалении — уменьшаются.

Так, например, висящий под куполом цирка акробат, начав медленное вращение с разведенными в стороны руками и ногами, после их сведения так быстро начинает вращаться, что вызывает удивление и восхищение зрителей; парашютист, выполняя затяжной прыжок, в случае начавшегося вращения разбрасывает в стороны руки и ноги, прекращая этим опасное вращение (рис. 36). В обоих приведенных примерах показано умелое использование кориолисовых сил.

Рис. 36. Примеры использования кориолисовых сил

Но вернемся опять к лопасти вращающегося несущего винта вертолета и проследим за изменением аэродинамических <и других сия, действующих на нее, а также за движением лопасти в пространстве за один оборот винта.

Итак, наступающая лопасть под действием возросшей подъемной силы за счет увеличения скорости обтекания начинает совершать взмах вверх от своего нейтрального положения.

В результате появления вертикальной скорости перемещения лопасти угол атаки сечения лопасти уменьшится, при этом снизится рост появившейся избыточной подъемной силы, а так как лопасть поводковым механизмом связана с автоматом-перекосом, положение которого будем считать неизменным, то при взмахе лопасти вверх уменьшится и ее установочный угол, что еще более уменьшит избыточную подъемную силу. Несмотря на это, подъемная сила вследствие роста скорости будет увеличиваться вплоть до азимутальной точки 90°, в которой скорость перемещения лопасти вверх достигнет своего максимума.

При дальнейшем вращении лопасти после точки 90°, несмотря на падение величины избыточной подъемной силы, лопасть все же будет продолжать движение вверх, но с убывающей скоростью. Своего верхнего положения лопасть достигнет, несколько пройдя азимутальную точку 180° вследствие сил инерции.

Став теперь отступающей лопастью, скорость обтекания которой становится меньше окружной скорости, она вследствие уменьшения подъемной силы и под действием центробежной силы и силы веса начнет движение вниз. При этом угол атаки ее сечения возрастет за счет вертикальной скорости движения вниз, а также за счет увеличения установочного угла лопасти по причине воздействия поводкового механизма автомата-перекоса.

Эти процессы будут поддерживать подъемную силу отступающей лопасти.

В азимутальной точке 270° скорость обтекания лопасти воздушным потоком будет наименьшей. Вертикальная скорость движения лопасти вниз будет иметь наибольшее значение. Низшее положение при взмахе вниз лопасть займет, несколько пройдя точку 0°.

Напомним, что кориолисова сила К_2 у опускающейся лопасти в силу увеличения радиуса вращения ее центра тяжести будет направлена против вращения винта.

На рис. 37 показаны изменение углов атаки лопасти несущего винта за один его оборот и схема сил, действующих на элемент лопасти в четырех азимутальных точках.

Рис. 37. Схема сил и изменение углов атаки лопасти за один ее оборот

На рис. 38 показано изменение установочного угла лопасти под воздействием поводкового механизма автомата-перекоса, называемого регулятором взмаха. Характеристики регулятора взмаха зависят от tg σ_1 = b/a и для существующих вертолетов находятся в пределах от 0 до 1.

Рис. 38. Схема действии регулятора взмаха

Рассмотрим, как устроен несущий винт одновинтового вертолета. Он состоит из втулки и трех шарнирно подвешенных к ней лопастей.

Втулка винта изготовлена из высококачественной стали и укреплена на верхнем выходном валу главного редуктора при помощи шлиц и специальной гайки.

Каждая лопасть подвешена к втулке на трех шарнирах. Горизонтальный шарнир (с горизонтальной осью) обеспечивает колебания лопасти в вертикальной плоскости.

Колебания лопасти относительно горизонтального шарнира ограничиваются верхним и нижним упорами. Верхнего упора лопасть никогда не касается, а на нижний она опирается при неподвижном винте, поэтому этот упор иногда называют ограничителем свеса лопасти (рис. 39).

Рис. 39. Подвеска лопасти:

1 — горизонтальный шарнир; 2 — нижний упор; 3 — вертикальный шарнир; 4 — фрикционный демпфер; 5 — осевой шарнир; 6 — поводок автомата-перекоса

Вертикальный шарнир обеспечивает колебания лопасти в горизонтальной плоскости, вернее в плоскости вращения. Колебания лопасти в плоскости вращения ограничиваются передним и задним упорами. Кроме того, для гашения колебаний лопасти в плоскости вращения на вертикальном шарнире установлен фрикционный демпфер. Дело в том, что жесткость лопасти в этой плоскости гораздо большая, чем в вертикальной, и при отсутствии демпфера возможны удары лопасти об ограничители, что неизбежно привело бы к ее поломке, особенно при раскрутке трансмиссии, когда центробежная сила лопасти очень мала.

Осевой шарнир дает возможность поворачивать лопасть относительно ее продольной оси, изменяя при этом установочный угол, или, как принято говорить, ее шаг.

Повороты лопасти относительно осевого шарнира выполняются поводковым механизмом автомата-перекоса.

Основной силовой деталью лопасти является стальной лонжерон, представляющий собой тонкостенную трубу переменного сечения, изготовленную из высококачественной стали.

На этой трубе при помощи специальных розеток-хомутиков закреплены деревянные нервюры. К нервюрам приклеивается покрытие, состоящее из особой фанеры, которая сверху покрывается авиаполотном и окрашивается.

В носовой части лопасти проходит мощный носовой стрингер из облагороженной древесины и установлен специальный металлический противовес, исключающий возникновение флаттера лопасти при больших скоростях (рис. 40). На поверхности передней кромки установлен противообледенитель.

Рис. 40. Устройство лопасти несущего винта:

1 — лонжерон; 2 — розетка; 3 — нервюра; 4 — носовой стрингер; 5 — противовес; 6 — обшивка; 7 — хвостовой стрингер

Задняя кромка лопасти для уменьшения жесткости лопасти в плоскости вращения разрезана в двух местах. Эти разрезы заклеены кожей и называются кожаными замками.

Рулевой винт вертолета только на висении работает так же, как винт самолета, т. е. в осевом потоке. В поступательном же полете рулевой винт обдувается косым потоком.

Чтобы при этом винт работал нормально и в его конструкции не возникали бы дополнительные опасные напряжения, его лопасти подвешены ко втулке шарнирно — каждая на двух шарнирах.

По аналогии с несущим винтом можно сказать, что лопасти рулевого винта имеют горизонтальные шарниры, позволяющие его лопастям совершать колебания в плоскостях, перпендикулярных к плоскости вращения винта, и осевые шарниры, которые дают возможность изменять установочные углы лопастей.

Лопасти рулевого винта изготовлены целиком из дерева, лонжерон и передняя кромка — из облагороженной древесины, а задняя, хвостовая часть — из специально облегченного заполнителя. Сверху лопасть оклеена фанерой, полотном и несколько раз окрашена.

Лопасти несущего и рулевого винтов такой конструкции исключительно надежны в работе и дешевы в изготовлении. Единственным их недостатком является подверженность воздействию влаги, поэтому на вертолетах последних конструкций лопасти винтов изготавливаются цельнометаллическими.

УПРАВЛЕНИЕ

Управление одновинтового вертолета состоит из трех систем: управления несущим винтом, управления рулевым винтом и управления двигателем.

Управление несущим винтом осуществляется при помощи автомата-перекоса ручкой управления обычного самолетного типа и рычагом «шаг-газ».

Управление рулевым винтом осуществляется обычными педалями ножного управления.

Управление двигателем выполняется тем же рычагом «шаг-газ», которым управляется и несущий винт.

Остановимся подробнее на устройстве автомата-перекоса.

На рис. 41 показана схема управления автоматом-перекосом от ручки управления и рычага «шаг-газ».

Рис. 41. Схема управления автоматом-перекосом:

1 — ручка управления; 2 — рычаг «шаг-газ»; 3 — автомат-перекос; 4 — карбюратор двигателя

На верхней крышке главного редуктора под втулкой несущего винта находится муфта автомата-перекоса, которая при помощи системы тяг и качалок может перемещаться вверх и вниз при соответствующем перемещении рычага «шаг-газ» (рис. 42). В верхней части этой муфты расположены невращающееся и вращающееся кольца автомата-перекоса.

Рис. 42. Автомат-перекос:

1 — муфта; 2 — внутреннее кольцо; 3 — внешнее кольцо; 4 — подшипник; 5 — продольное управление; 6 — поперечное управление; 7 — управление общим шагом; 8 — поводки

Внутреннее, невращающееся кольцо автомата-перекоса подвешено к муфте на карданном подвесе и системой управления связано с ручкой управления вертолетом.

Внешнее кольцо автомата-перекоса поводками связано с каждой лопастью несущего винта и, кроме того, специальным шарниром соединено со втулкой несущего винта, вследствие чего оно вращается вместе с несущим винтом.

Внешнее, вращающееся кольцо автомата-перекоса при помощи шарикового подшипника соединено с внутренним кольцом.

При движении рычага «шаг-газ» вверх муфта автомата-перекоса также будет перемещаться вверх. Подвешенное к ней внутреннее кольцо автомата-перекоса, поднимаясь вместе с муфтой, поднимет за собой укрепленное на нем внешнее, вращающееся кольцо, которое при помощи поводкового механизма увеличит установочные углы всех трех лопастей несущего винта на одинаковую величину. Тяга несущего винта при этом возрастает и, став больше веса вертолета, начинает перемещать его вертикально вверх.

Увеличение установочных углов лопастей несущего винта принято называть увеличением шага, а систему управления — управлением общим шагом несущего винта.

Чтобы при увеличении общего шага несущего винта не уменьшились его обороты, так как при увеличении общего шага винт становится «тяжелее», одновременно увеличивается и мощность двигателя. При движении рычага «шаг-газ» вверх с увеличением общего шага несущего винта специальный механизм, связанный с рычагом «шаг-газ», одновременно открывает дроссельную заслонку двигателя, увеличивая его мощность. Характеристики этого механизма, выбраны такими, чтобы на всех режимах, высотах и скоростях полета обороты несущего винта и двигателя были неизменными — близкими к номинальным.

Для изменения оборотов несущего винта и двигателя при полетах на дальность или при взлете на форсированном режиме работы двигателя на рычаге «шаг-газ» имеется вращающаяся рукоятка коррекции газа двигателя, при помощи которой летчик имеет возможность при неизменном шаге в незначительных пределах изменять мощность, а следовательно, и обороты двигателя в обе стороны от номинальных.

Рычаг «шаг-газ» именуется так потому, что при его перемещении одновременно изменяются шаг винта и мощность (газ) двигателя.

При движении рычага «шаг-газ» вниз установочные углы, или шаг лопастей несущего винта, будут уменьшаться, при этом уменьшится и мощность двигателя. Следовательно, вертолет начнет снижаться.

В самом нижнем положении рычага «шаг-газ» несущий винт будет переведен на малые установочные углы или на режим самовращения, а двигатель — на режим малых оборотов.

На вертолетах старых конструкций рычаг управления общим шагом несущего винта не был связан с управлением двигателя. Управление шагом винта и газом двигателя на этих вертолетах производилось раздельно, что не только значительно усложняло пилотирование вертолета из-за дополнительного рычага, но и требовало от летчика повышенного внимания к оборотам несущего винта.

Ручка управления вертолетом обычного самолетного типа и ее отклонения, так же как и на самолете, изменяют положение вертолета в пространстве. Но если на самолете отклонения ручки управления изменяют только его положение в пространстве, то на вертолете такое отклонение ручки управления сначала вызывает соответствующий наклон вертолета, а затем поступательное движение его в сторону отклонения ручки.

Отклонение ручки управления вертолетом вперед или назад через систему управления заставляет перекашиваться внутреннее кольцо автомата-перекоса относительно поперечной оси вперед или назад. Внутреннее кольцо, изменившее наклон относительно поперечной оси, через шариковый подшипник наклоняет в ту же сторону внешнее кольцо автомата-перекоса, которое при помощи поводкового механизма изменяет установочные углы лопастей несущего винта. Но изменение установочных углов лопастей в отличие от изменения общего шага производится при этом на различную величину. Так, например, при отклонении ручки управления вперед (рис. 43) автомат-перекос также наклоняется вперед. При этом установочный угол лопасти, проходящей впереди, уменьшается, а проходящей сзади — увеличивается. У лопастей несущего винта, проходящих слева и справа, установочные углы при этом отклонении автомата-перекоса не изменяются.

Рис. 43. Схема действия продольного управления

Если ручка управления некоторое время удерживается в отклоненном положении, то при вращении несущего винта все его лопасти за один оборот соответственно изменяют свои установочные углы. При последующих оборотах изменение установочных углов циклически повторяется, поэтому такой вид управления принято называть управлением циклическим шагом несущего винта.

Циклическое изменение установочных углов лопастей вызывает соответствующие изменения их подъемных сил.

У лопасти, проходящей в данный момент впереди, подъемная сила уменьшается, и под воздействием центробежной силы она опускается, а у лопасти, проходящей в это время сзади, подъемная сила увеличивается, и лопасть взмахивает вверх. Лопасти, проходящие справа и слева, не изменившие своих установочных углов, остаются в исходном положении.

Изменение положения лопастей в пространстве в этом случае приводит к наклону всего диска несущего винта вперед, а поскольку сила тяги винта всегда перпендикулярна к его диску, то она также наклонится вперед.

Если до отклонения ручки управления направление тяги несущего винта проходило через центр тяжести вертолета, то после отклонения ручки управления тяга несущего винта будет проходить в стороне от центра тяжести вертолета, что в свою очередь вызовет появление момента, стремящегося опустить нос вертолета.

Отклонение ручки управления циклическим шагом несущего винта в другие стороны вызовет соответствующий наклон его тяги. Возникающий при этом момент будет наклонять вертолет в сторону отклонения ручки управления циклическим шагом, а горизонтальная составляющая тяги несущего винта — перемещать вертолет в соответствующем направлении.

Управление рулевым винтом производится при помощи педалей (рис. 44). Так, например, при отклонении вперед правой педали ее движение через систему управления, состоящую из тяг, качалок и тросов, передается рулевому винту. Установочные углы его лопастей при этом увеличиваются. Возросшая тяга рулевого винта создает момент больший, чем реактивный момент несущего винта, вращающегося на рассматриваемом вертолете по ходу часовой стрелки, и вертолет начинает разворачиваться вправо.

При движении вперед левой педали реактивный момент несущего винта преодолеет уменьшившийся момент рулевого винта и вертолет будет разворачиваться влево.

Рис. 44. Схема управления рулевым винтом

СИЛОВАЯ УСТАНОВКА И ТРАНСМИССИЯ

На одновинтовом вертолете установлен звездообразный поршневой двигатель воздушного охлаждения обычного самолетного типа, поэтому масляная и топливная системы вертолета не отличаются от обычных самолетных. Существенно отличается от самолетной только система охлаждения двигателя и масла.

Так как в полете самолет имеет большую скорость перемещения относительно воздуха, для охлаждения его двигателя, как правило, не требуется специальных устройств.

На вертолете с поршневым двигателем для обеспечения висения его в воздухе приходится устанавливать специальный вентилятор для охлаждения цилиндров двигателя и масла.

Режим висения вертолета для двигателя достаточно напряженный. При этом двигатель работает на режиме, близком к номинальному, а в жаркое время года при полном полетном весе висение вертолета возможно только на номинальном режиме работы двигателя.

К системе охлаждения двигателя и масла на вертолете предъявляются следующие требования: она должна быть простой и легкой, достаточно экономичной и вместе с тем должна обеспечивать нормальные температурные условия работы двигателя при длительном висении вертолета в жаркое время года.

Система охлаждения на одновинтовом вертолете устроена так, что часть воздуха, подаваемого вентилятором, обдувает цилиндры двигателя, а другая часть проходит через маслорадиатор, охлаждая масло, выходящее из двигателя (рис. 45).

Рис. 45. Схема охлаждения силовой установки

Для обеспечения нормальных температурных режимов двигателя в холодное время года или при планировании на больших высотах температура головок цилиндров двигателя и масла регулируется специальными заслонками, которыми летчик управляет из своей кабины.

Почти на всех самолетах с поршневыми двигателями винт закрепляется либо непосредственно на валу двигателя, либо на валу редуктора, который органически входит в конструкцию двигателя.

У большинства вертолетов несущий винт достаточно удален от двигателя, и для передачи мощности от двигателя к винту на вертолетах имеется специальная трансмиссия.

Современные авиационные двигатели, поршневые и тем более турбовинтовые, имеют достаточно большие обороты: поршневые — 2500–4000 в минуту и турбовинтовые — 5000—12 000 в минуту. Условия же работы несущих винтов вертолетов, имеющих довольно большие диаметры, обусловленные необходимостью получения небольших нагрузок на квадратный метр ометаемой поверхности и ограничения окружной скорости концов их лопастей, требуют сравнительно небольших оборотов несущих винтов: 250–400 в минуту на легких и средних вертолетах и 100–200 в минуту на тяжелых.

Для обеспечения таких малых оборотов несущего винта при высокооборотном двигателе в системе трансмиссии вертолета установлен редуктор числа оборотов, который в отличие от редукторов хвостовой трансмиссии называется главным редуктором.

Главный редуктор, передавая значительную мощность при большом передаточном числе и большом крутящем моменте на выходном валу, является сложным и исключительно ответственным устройством, так как от безотказной работы его зависит безопасность полета вертолета.

Вследствие довольно большой степени редукции, которая может изменяться от 0,15 до 0,02, главные редукторы выполняются преимущественно двухступенчатыми с несовмещенными осями или с планетарными (рис. 46).

Рис. 46. Схема главного редуктора

Для обеспечения нормального запуска двигателя вертолета и плавной раскрутки несущего винта и трансмиссии в ней имеется муфта включения. В отличие от аналогичных автомобильных муфт включения, которые вследствие сравнительно небольших передаваемых ими мощностей являются чисто фрикционными, муфты включения на вертолетах, передающие большие мощности, выполняются преимущественно двухступенчатыми: первая ступень — фрикционная, вторая — жесткая.

По конструкции муфты включения бывают механические, гидравлические и центробежные; по методу управления — с ручным приводом, полуавтоматические и автоматические. На описываемом вертолете установлена двухступенчатая механическая муфта включения с ручным управлением (рис. 47).

Рис. 47. Схема муфты включения и свободного хода

Чтобы в случае отказа двигателя была обеспечена нормальная работа несущего винта на режиме самовращения, в трансмиссии каждого вертолета имеется муфта свободного хода, которая устанавливается между двигателем и трансмиссией. Конструктивно она может быть выполнена либо роликовой, подобно велосипедной, либо храповой. На рассматриваемом вертолете муфта свободного хода — храпового типа и конструктивно совмещена с муфтой включения.

В случае отказа двигателя муфта свободного хода автоматически обеспечивает вращение несущего винта и всей остальной трансмиссии вертолета, не требуя вмешательства со стороны летчика.

На одновинтовом вертолете передача мощности от двигателя к рулевому винту осуществляется при помощи длинного хвостового вала, имеющего несколько карданных шарниров, и двух редукторов — промежуточного и хвостового.

Глава II

ЗАПУСК ДВИГАТЕЛЯ И РУЛЕНИЕ

Обучать летчиков полетам на вертолетах целесообразно на легких вертолетах одновинтовой или соосной схемы, так как они наиболее просты в пилотировании.

Учебные вертолеты должны иметь двойное управление, и первые полеты на них, так же как и при обучении полетам на самолетах, должны производиться только с инструктором. Это условие обязательно, так как пилотирование вертолетов имеет свои особенности, резко отличающие его от пилотирования самолета.

Прежде чем приступать к выполнению учебных полетов, необходимо изучить теорию полета на вертолете, его устройство и особенности пилотирования. Кроме того, необходимо точно знать и уметь выполнять все элементы полета на вертолете, вплоть до выключения двигателя на стоянке.

КАБИНА ВЕРТОЛЕТА

Кабина учебного вертолета отличается от кабины обычного вертолета только наличием второго управления. Переднее кресло на учебном вертолете предназначено для обучаемого, а заднее — для инструктора.

Ознакомимся подробнее с кабиной вертолета — расположением рычагов управления, приборов, включателей различных потребителей электроэнергии и их назначением.

Ознакомление с кабиной будем вести в определенном порядке — слева направо, по ходу часовой стрелки (рис. 48).

Рис. 48. Кабина вертолета:

1 — щиток радиостанции; 2 — щиток радиокомпаса; 3 — управление заслонками охлаждения двигателя и включения фар; 4 — управление триммерами; 5 — рычаг «шаг-газ»; 6 — приборная доска; 7 — ручка управления; 8 — педали; 9 — щиток включателей; 10 — рычаг муфты включения: 11 — рычаг тормоза несущего винта

Слева, рядом с креслом обучаемого, расположен рычаг управления общим шагом несущего винта и газом двигателя — рычаг «шаг-газ».

Пользоваться этим рычагом в полете приходится очень часто, особенно при взлете и посадке, а также при изменении режима полета. Расположен он достаточно удобно для пользования им левой рукой.

При стоянке вертолета на земле с выключенным двигателем рычаг «шаг-газ» опущен вниз до упора и находится в горизонтальном положении. Такое положение рычага соответствует малому шагу несущего винта — малым установочным углам его лопастей и малому газу двигателя.

Поднимание рычага «шаг-газ» вверх на себя при работающем двигателе увеличивает шаг несущего винта и мощность двигателя.

В первой трети движения рычага «шаг-газ» вверх обороты двигателя, а следовательно, и несущего винта увеличиваются от минимальных до номинальных, при дальнейшем же увеличении шага несущего винта обороты его остаются практически неизменными. Это обеспечивает достаточно большую окружную скорость лопастей несущего винта на всех режимах полета, от чего зависят устойчивость и управляемость вертолета.

Следует иметь в виду, что рычаг «шаг-газ» на рассматриваемом вертолете имеет механический стопор, который позволяет надежно фиксировать рычаг в любом положении.

Наличие стопора на рычаге «шаг-газ» особенно удобно при длительных полетах, так как при этом заданный режим работы двигателя остается строго неизменным, а сам рычаг может быть использован как опора для левой руки.

Флажок кнопки стопора, расположенный на рукоятке коррекции газа и вращающийся вместе с нею, позволяет определять положение рукоятки коррекции не только зрительно, но и на ощупь, что особенно удобно при ночных полетах.

На полу кабины рядом с рычагом «шаг-газ» находится пожарный кран. Как и на самолетах, пожарный кран необходим для прекращения поступления топлива в двигатель при пожаре или в других случаях.

На левом пульте кабины расположены нажимные включатели управления створками охлаждения двигателя и заслонкой маслорадиатора. Пользуясь ими, летчик может поддерживать температуру головок цилиндров и масла двигателя соответственно режиму полета и температуре окружающего воздуха. На этом же пульте расположен рычажок управления продольным и поперечным триммерами.

В отличие от самолетов, на которых управление продольным и поперечным триммерами производится отдельными рычажками, на вертолете управление обоими триммерами осуществляется одним рычажком. Дело в том, что при изменении режима полета на вертолете резко меняется балансировка по всем трем осям, и для быстрого снятия усилий с ручки управления удобнее пользоваться объединенным триммером[1].

Кроме того, следует помнить, что если на самолете, как правило, триммеры являются аэродинамическими устройствами, которые снимают усилия с рычагов управления самолетом, воздействуя непосредственно на рулевые поверхности, то на вертолете триммеры представляют собой пружинное разгрузочное устройство, которое по желанию летчика принимает на себя часть нагрузки, действующей на ручку управления (рис. 49).

Рис. 49. Схема устройства триммера

Рядом с рычажком объединенного управления триммерами находится рычаг включения форсированного режима работы двигателя, который переводится в нижнее, включенное положение в тех случаях, когда в полете предполагается использование форсажа.

На нижней части левого пульта расположены командные щитки управления радиокомпасом и радиостанцией.

В средней части кабины перед сиденьем обучаемого расположена приборная доска. В левой части приборной доски находятся выключатель зажигания двигателя, кнопка включения пускового зажигания и вольтметр.

В средней части приборной доски расположены пилотажно-навигационные приборы обычного самолетного типа. В отличие от приборной доски самолета указатель наддува и указатель оборотов двигателя входят в группу пилотажных приборов. Это вызвано особенностями пилотирования вертолета и возможностью использования этих приборов в качестве дублирующих при полете по приборам.

Остановимся подробнее на указателе оборотов двигателя. Несмотря на то что одновинтовой вертолет имеет один двигатель, указатель оборотов — двухстрелочный. Стрелка с буквой «М» указывает обороты двигателя, а стрелка с буквой «В» — обороты винта.

Чтобы упростить оцифровку шкалы указателя оборотов, а следовательно, облегчить пользование им, на шкале нанесены числа, соответствующие только оборотам двигателя. Как известно, обороты несущего винта примерно в 10 раз меньше, чем соответствующие обороты поршневого двигателя. На первых вертолетах устанавливались обычно два указателя оборотов — двигателя и несущего винта. Каждый из них имел свою оцифровку. Если бы обороты двигателя и несущего винта всегда соответствовали, то можно было бы обойтись одним, однострелочным указателем оборотов, но в двух случаях обороты двигателя и несущего винта могут сильно отличаться. Первый случай — на земле, когда двигатель уже работает, а несущий винт еще неподвижен; и второй, особенно неприятный случай — в полете при планировании на режиме самовращения несущего винта, когда винт вращается с номинальными оборотами, а двигатель либо не работает, либо работает на малых оборотах.

При выполнении планирования на режиме самовращения несущего винта, особенно в тренировочных или в учебных целях, очень важно знать, точно ли соответствуют обороты несущего винта оборотам двигателя. Если же на приборной доске вертолета два указателя оборотов (несущего винта и двигателя), да еще с различной оцифровкой, определить начало самовращения несущего винта очень трудно.

Замена двух указателей оборотов одним двухстрелочным и оцифровка его только в оборотах двигателя значительно облегчают летчику контроль за нормальной работой двигателя и несущего винта как на земле, так и в полете.

Внизу под приборной доской расположены педали управления рулевым, или, как его еще называют, хвостовым, винтом. По эффекту действия эти педали аналогичны педалям самолета: при движении вперед правой педали вертолет разворачивается вправо, при движении вперед левой педали — влево.

Вместе с тем в пользовании ножным управлением вертолета имеются существенные отличия от пользования ножным управлением на самолетах.

Если на самолете эффективность руля направления заметно зависит от скорости полета, то на вертолете эффективность рулевого винта при отклонении педалей ножного управления не зависит от скорости полета, а изменяется только от оборотов двигателя, что особенно заметно при рулении. Кроме того, если на самолете при прямолинейном полете в диапазоне скоростей от минимальной до максимальной педали все время находятся в нейтральном положении, то на вертолете положение педалей сильно изменяется при прямолинейном полете на различных скоростях и режимах полета.

Так, например, если при висении вертолета на половину своего хода дана вперед правая педаль, то при полете по маршруту педали почти нейтральны, а при планировании на режиме самовращения несущего винта вперед на половину хода дана левая педаль.

Между приборной доской вертолета и сиденьем летчика расположена основная ручка управления вертолетом — ручка управления циклическим шагом несущего винта.

На правом пульте кабины вертолета расположены автоматы защиты и включатели различных приборов специального оборудования вертолета.

Около правого пульта на полу находятся два рычага: рычаг управления муфтой включения трансмиссии и рычаг тормоза трансмиссии.

На рис. 48 они оба находятся в переднем положении, при этом трансмиссия расторможена, а муфта включения включена. Между этими рычагами имеется взаимная блокировка, которая исключает возможность неправильного пользования ими. Так, например, не растормозив трансмиссию (рычаг тормоза в крайнем заднем положении), нельзя включить муфту включения и, наоборот, при включенной муфте включения (рычаг включения муфты в переднем положении) нельзя затормозить трансмиссию.

ЗАПУСК ДВИГАТЕЛЯ И ВКЛЮЧЕНИЕ ТРАНСМИССИИ

Прежде чем приступать к запуску двигателя, необходимо убедиться, что вертолет надежно привязан специальными швартовочными тросами к металлическим кольцам бетонной площадки, на которой он стоит, или к большим металлическим штопорам, ввернутым в грунт. Если на самолете при опробовании двигателя достаточно затормозить колеса или подложить под них специальные колодки, препятствующие перемещению самолета вперед, то для опробования двигателя вертолета последний необходимо надежно пришвартовать к специальным привязным кольцам. При необходимости запустить двигатель на незашвартованном вертолете (например, вне аэродрома) или если швартовка его ненадежна, запуск следует производить очень осторожно, а опробование двигателя выполнять уже на висении. Конечно, в этих случаях проверить работу двигателя перед полетом на номинальном режиме не удастся, не говоря уже о режиме форсажа.

Перед запуском двигателя следует убедиться, что вокруг вертолета на расстоянии полутора — двух диаметров несущего винта отсутствуют различные легкие предметы — чехлы, ящики, ведра и т. п., которые при опробовании двигателя или при рулении могут быть подняты струей воздуха от несущего винта и повредить его лопасти.

Кроме того, летчик должен лично убедиться, что все лопасти несущего винта поставлены на передний упор, т. е. повернуты вокруг вертикального шарнира по ходу до упора. Установка лопастей несущего винта перед запуском двигателя в крайнее переднее положение — на передний упор — необходима для предотвращения их поломки в случае неправильного пользования муфтой включения.

Только после этого можно приступать к запуску двигателя. Запуская двигатель на вертолете, нельзя забывать основную особенность его запуска по сравнению с запуском такого же двигателя на самолете.

Если на самолете запуск двигателя производится под нагрузкой, так как воздушный винт закреплен либо непосредственно на валу двигателя, либо на валу его редуктора и загружает двигатель все время с момента запуска и до максимальных его режимов, то на вертолете двигатель запускается без нагрузки, так как он разобщен с трансмиссией. Однако запуск двигателя без нагрузки опасен тем, что при случайном открытии дроссельной заслонки больше, чем это необходимо, число оборотов двигателя может быстро превысить максимально допустимую величину и двигатель может выйти из строя.

Поэтому, прежде чем приступать к самостоятельному запуску двигателя вертолета, следует несколько раз внимательно проследить, как производит запуск двигателя техник или летчик-инструктор, и только после этого приступать к запуску двигателя. При этом целесообразно несколько первых запусков производить под наблюдением техника или инструктора; такого же порядка следует придерживаться и при обучении раскручиванию трансмиссии.

При запуске двигателя вертолета летчик должен соблюдать такую последовательность действий:

— проверить, находятся ли в заднем положении рычаги муфты включения и тормоза трансмиссии;

— проверить, открыт ли пожарный кран и опущен ли вниз до отказа рычаг «шаг-газ»;

— повернуть рукоятку коррекции газа в ее среднее положение и, подав команду «Провернуть двигатель», произвести его заливку пусковым топливом;

— подав команду «От двигателя», включить зажигание, аккумулятор и нажать пусковую кнопку.

Запуск двигателя легко проконтролировать на слух и по указателю оборотов.

Сразу же после запуска двигателя следует проверить показание манометра масла. Если в течение 15 сек после запуска манометр не покажет нормального давления масла, то двигатель следует немедленно остановить, так как в противном случае возможно повреждение его. На прогреве холодного двигателя останавливаться не будем, так как летчик вертолета, как правило, запускает двигатель уже прогретый и опробованный техником. Убедившись, что давление масла нормальное, летчик должен дать двигателю поработать на малых оборотах 1–2 мин; затем плавным поворотом рукоятки коррекции газа в сторону его увеличения довести обороты двигателя до 1200–1400 в минуту и вести прогрев на этих оборотах. Когда температура масла и головок цилиндров двигателя будет соответствовать условиям раскрутки трансмиссии, летчик приступает к раскрутке.

Следует иметь в виду, что раскручивание трансмиссии при ручном управлении муфтой включения довольно сложно и для правильного его выполнения необходима некоторая тренировка.

Раскручивание трансмиссии на вертолете напоминает трогание автомобиля с места. При резком, неумелом включении муфты сцепления автомобиля он резко, рывками трогается с места. Примерно то же самое происходит с несущим винтом вертолета при резком включении муфты включения. При резком повороте в гулки несущего винта его лопасти, обладая большой массой, отстают от втулки, при этом возможен удар лопастей о задний упор, в результате чего они могут быть повреждены, несмотря на наличие кожаных замков. Лопасти, поставленные перед запуском на передний упор, даже при резком включении муфты не доходят до заднего упора из-за значительно большего угла поворота относительно вертикального шарнира и фрикционного демпфера.

При правильном пользовании муфтой включения раскручивание трансмиссии происходит очень плавно.

Проследим за последовательностью действий летчика при раскручивании трансмиссии.

Установив рукояткой коррекции газа обороты, соответствующие раскрутке трансмиссии, а затем, взявшись правой рукой за рычаг муфты включения и нажав на ее стопор, летчик должен плавно передвинуть рычаг муфты включения вперед на четверть его хода (до первой защелки) и задержать его в этом положении.

Несущий винт при этом начнет плавно увеличивать обороты. Стрелка с буквой «В» на указателе оборотов также отойдет от нулевого положения и будет показывать, что обороты несущего винта увеличиваются. Одновременно у вертолета появится небольшое стремление развернуться влево. Однако отклонять вперед правую педаль ножного управления для парирования этого разворота не имеет смысла, так как обороты, а следовательно, и эффективность рулевого винта очень малы, кроме того, вертолет надежно привязан.

Выждав несколько секунд, пока стрелка, указывающая обороты несущего винта, не подойдет к стрелке оборотов двигателя, который при включении трансмиссии несколько убавил обороты вследствие увеличения нагрузки, рычаг управления муфтой включения плавным движением следует подать полностью вперед и оставить в этом положении.

Проследим, как работала муфта включения при раскрутке трансмиссии.

Когда летчик передвинул рычаг управления муфтой включения на четверть его хода, включилась фрикционная часть муфты. Взаимное проскальзывание ведущей и ведомой частей фрикционной муфты позволяет трансмиссии и несущему винту плавно увеличить обороты до оборотов двигателя.

Но фрикционная часть муфты не может надежно соединить двигатель с трансмиссией, поэтому при перемещении рычага управления муфтой вперед до упора после совпадения оборотов двигателя и несущего винта происходит включение кулачковой части муфты, которая жестко соединяет двигатель с трансмиссией.

Трансмиссия на вертолетах, имеющих полуавтоматические и автоматические муфты включения, раскручивается значительно проще, чем с муфтой, имеющей ручное управление.

Кроме того, автоматические и полуавтоматические муфты включения практически исключают возможность резкого включения при раскручивании трансмиссии.

После включения кулачковой части муфты вертолет готов к опробованию двигателя.

Перед опробованием двигателя летчик обязан еще раз убедиться, что вертолет надежно привязан.

Взявшись левой рукой за рычаг «шаг-газ», а правой за ручку управления вертолетом, можно приступить к пробе двигателя. Для этого, удерживая ручку управления в нейтральном положении, нужно повернуть рукоятку коррекции газа на рычаге «шаг-газ» в сторону увеличения газа до ее среднего положения. Затем, нажав на стопор, плавным, равномерным движением начать перемещать рычаг «шаг-газ» вверх на себя. Взгляд при этом должен быть направлен так, чтобы одновременно с контролем по приборам за работой двигателя хорошо просматривалось пространство впереди вертолета.

На указателе оборотов стрелки двигателя и несущего винта, совместившиеся еще при раскрутке трансмиссии, выглядят как одна стрелка, которая плавно перемещается, указывая, что обороты возрастают, при этом увеличивается и наддув двигателя.

Одновременно с этим все время увеличивается стремление вертолета развернуться влево вследствие возрастания реактивного момента несущего винта. Это стремление вертолета к развороту следует немедленно парировать плавным, но достаточно большим отклонением вперед правой педали ножного управления.

В процессе увеличения оборотов и мощности двигателя необходимо контролировать плавность нарастания оборотов по указателю оборотов и равномерность работы двигателя на слух.

Когда обороты и наддув двигателя достигнут значений, соответствующих номинальной мощности, следует зафиксировать рычаг «шаг-газ» в этом положении, отпустив кнопку стопора, и проверить показания всех остальных приборов контроля работы двигателя. Их показания должны быть в пределах, рекомендованных инструкцией для данного вертолета.

В тихую, безветренную погоду при опробовании двигателя на привязи вертолет ведет себя спокойно. При пробе двигателя при сильном и особенно при порывистом ветре возможны резкие рывки и подергивания всего вертолета.

Если в полете будет использоваться форсированный режим работы двигателя, то после опробования двигателя на номинальном режиме, опустив рычаг «шаг-газ» вниз на половину его хода, следует повернуть рукоятку коррекции газа в сторону его увеличения до упора и, отпустив вниз до упора находящийся на левом пульте рычаг включения форсажа, перевести рычаг «шаг-газ» вверх до получения оборотов и наддува двигателя, соответствующих форсированному режиму. Проверив показания приборов контроля работы двигателя, летчик должен плавным движением опустить рычаг «шаг-газ» вниз. Долго держать двигатель на форсированном режиме работы не следует, так как при этом большие напряжения испытывает весь вертолет и особенно его швартовочные приспособления.

Если в процессе опробования двигателя все было нормально, т. е. двигатель работал без перебоев, а показания всех приборов контроля работы двигателя были в пределах, рекомендованных инструкцией по эксплуатации вертолета, можно дать технику сигнал отшвартовать вертолет.

РУЛЕНИЕ И ЕГО ОСОБЕННОСТИ

На вертолете можно перемещаться по земле в пределах аэродрома или посадочной площадки путем руления или подлета. Вертолет позволяет выполнять руление вперед и назад, а также производить развороты на месте в обе стороны на 360°. Руление производится за счет наклона тяги несущего винта вперед или назад, развороты при рулении влево — за счет реактивного момента несущего винта, вправо — за счет увеличения тяги рулевого винта.

При установке на вертолете шасси со всеми ориентирующимися колесами на нем было бы возможно и руление в стороны, но, как показал опыт, при таком шасси значительно усложняется руление, особенно при сильном, порывистом ветре.

В отличие от большинства самолетов, которым для изменения направления движения при рулении или для остановки требуется достаточно надежный контакт колес шасси с поверхностью земли, вертолеты при рулении используют только аэродинамические силы, а тормоза служат иногда для остановки.

Всем известно, как усложняется руление по скользкой поверхности. на любом самолете, даже на многомоторном с разнесенными двигателями. Между тем на вертолете можно совершенно свободно выполнять руление и все маневры на какой угодно скользкой поверхности.

Вместе с тем руление на вертолете имеет ряд существенных особенностей, неучет которых может привести к серьезным последствиям.

Для обеспечения руления вертолета необходима достаточно большая горизонтальная составляющая силы тяги несущего винта, которая может быть получена при большом наклоне автомата-перекоса либо при большой величине тяги. Однако и то и другое невыгодно: большой наклон автомата-перекоса нежелателен из-за условий его работы и требует больших отклонений ручки управления, что заметно усложняет руление. Большая подъемная сила несущего винта при рулении даже опасна, о чем подробнее будет сказано ниже. Поэтому тяга несущего винта при рулении должна иметь совершенно определенную величину, которая обеспечивается сохранением определенных оборотов двигателя.

При рулении по твердому грунту и в тихую погоду необходимо соблюдать такую последовательность действий. Убедившись, что на пути руления нет никаких препятствий, летчик приступает к рулению. Повернув рукоятку коррекции газа в среднее положение, если она была убрана после пробы двигателя, плавным движением рычага «шаг-газ» вверх летчик устанавливает рекомендованные обороты двигателя, одновременно удерживая вертолет педалями от разворота влево. Затем плавным движением он отклоняет ручку управления вертолетом от себя на половину ее хода и, задержав ее в этом положении, внимательно следит за начавшимся движением вертолета вперед.

По мере увеличения скорости руления ручку управления вертолетом следует плавным движением постепенно брать на себя. При установившейся скорости руления ручка управления должна находиться в среднем положении между нейтральным и отклоненным положениями в начале руления. Скорость руления вертолета по бетонированной дорожке при таком положении ручки управления будет равна 15–20 км/час. При рулении по плотному грунту, покрытому небольшой травой, при таком положении ручки управления скорость будет около 5–7 км/час. Схема сил, действующих при рулении, приведена на рис. 50.

Рис. 50. Схема сил при рулении вертолета:

1 — тяга несущего винта; 2 — горизонтальная составляющая тяги несущего винта; 3 — вертикальная составляющая; 4 — сила тяги хвостового винта; 5 — вес вертолета; 6 — сила трения колес о землю

Руление по мягкому грунту имеет ряд особенностей, которые важно учитывать. Так, например, после установки рычагом «шаг-газ» оборотов, необходимых для руления, и после отклонения ручки управления вперед на половину ее хода очень часто бывает, что вертолет с места не двигается.

Иногда даже после полного отклонения ручки управления от себя вертолет остается на месте. Не следует в этом случае увеличивать обороты двигателя взятием рычага «шаг-газ» вверх, так как это может привести к очень плохим результатам. Необходимо поочередной плавной дачей педалей ножного управления, осторожно поворачивая вертолет вправо и влево, дать возможность его колесам выкатиться из образовавшихся лунок.

Для облегчения руления по такому грунту на значительные расстояния целесообразно дачей от себя триммера снять усилия на ручке.

Руление вертолета по очень вязкому грунту — по грязи, пахоте, глубокому снегу, высокой траве и т. п. — запрещается. В этих случаях для перемещения вертолета в пределах площадки выполняется полет на высоте 2–5 м.

Попытка рулить на вертолете по очень вязкому фунту при рекомендованных для руления оборотах двигателя закончится неудачей, так как даже при полном отклонении ручки управления от себя вертолет с места не сдвинется. Поочередная дача педалей ножного управления в этом случае также не даст желаемого эффекта.

Однако некоторые летчики, пытаясь сдвинуть вертолет с места, увеличивают горизонтальную составляющую тяги несущего винта поднятием рычага «шаг-газ» вверх, т. е. увеличением тяги винта.

В этом случае давление колес шасси на грунт значительно уменьшается и вертолет начинает медленно двигаться вперед. Однако при этом вследствие увеличения реактивного момента несущего винта сильно возрастает и тяга рулевого винта, так как летчик, парируя стремление вертолета развернуться влево, отклоняет вперед правую педаль ножного управления.

Сильно увеличившаяся тяга рулевого винта при уменьшении давления колес вертолета на грунт начинает одновременно с перемещением вертолета вперед сдвигать его влево. Происходит это незаметно для летчика, особенно если он имеет малый опыт полетов на вертолете. При этом с внешней стороны левого колеса шасси на грунте образуется валик, препятствующий сдвигу вертолета влево, и тогда под воздействием кренящего момента рулевого винта (рис. 51) вертолет начинает крениться влево. Попытка парировать это кренение вертолета отклонением ручки управления вправо не всегда может исправить положение. Как показывают расчеты для случая, когда тяга несущего винта при рулении близка по величине к полетному весу вертолета, своевременное полное отклонение ручки управления вправо может быть эффективным только до величины крена влево не более 5°.

Рис. 51. Схема возможного опрокидывания вертолета:

1 — тяга несущего винта; 2 — вес вертолета; 3 — разность тяги винта и силы веса; 4 — плечо этой силы; 5 — сила тяги рулевого винта; 6 — плечо силы тяги рулевого винта; 7 — плечо силы веса при наклонном положении вертолета

Поэтому при рулении по мягкому грунту необходимо всегда помнить о возможности опрокидывания одновинтового вертолета. Если при указанных условиях замечено стремление вертолета накрениться влево, необходимо энергичным движением перевести рычаг «шаг-газ» в нижнее положение. При этом резко упадет тяга несущего винта и вертолет твердо станет на колеса.

Если же накренение вертолета будет замечено слишком поздно и крен достигнет большой величины, целесообразно энергичным увеличением шага несущего винта и газа двигателя поднять вертолет с земли, убрав тем самым опору из-под левого колеса и, следовательно, уничтожив опрокидывающий момент.

При уменьшении шага несущего винта, парируя стремление вертолета опрокинуться, полезно одновременно дать вперед не менее чем на половину хода левую педаль ножного управления.

При опускании рычага «шаг-газ» резко уменьшатся подъемная сила несущего винта и его реактивный момент, однако обороты несущего и рулевого винтов будут уменьшаться медленно, поэтому дачей вперед левой педали будет ликвидирована тяга рулевого винта, не будучи уже уравновешенной реактивным моментом несущего винта.

Следует иметь в виду, что опрокидыванию вертолета одновинтовой схемы при рулении может способствовать ветер. Для рассматриваемого одновинтового вертолета опаснее ветер справа.

При боковом ветре конус (тюльпан) несущего винта отклоняется по ветру и горизонтальная составляющая тяги несущего винта, наклонившаяся набок, может способствовать опрокидыванию вертолета. Поэтому при рулении на вертолете с сильным боковым ветром справа целесообразно отклонять ручку управления в сторону ветра примерно на треть ее хода. При боковом же ветре слева отклонять ручку управления влево нет надобности, так как в этом случае ветер предохраняет вертолет от опрокидывания.

Сильный порывистый ветер может заметно усложнить руление вертолета и по твердому грунту, сильно изменяя эффективность ножного управления в зависимости от направления ветра относительно направления руления вертолета. Поэтому при рулении в сильный ветер для увеличения эффективности рулевого винта рулить следует при повышенных (на 50 об/мин) оборотах двигателя за счет поворота рукоятки коррекции газа в сторону его увеличения.

Необходимо помнить еще об одном опасном явлении, которое может быть при рулении вертолета — это так называемый «земной резонанс».

«Земной резонанс» протекает примерно в такой последовательности: вертолет начинает покачиваться из стороны в сторону на неровностях почвы, затем эти колебания нарастают и достигают такой величины, что при раскачивании вертолет начинает ударяться то правым, то левым колесом шасси о землю. Величина крена при этом все возрастает, и вертолет при этик ударах может не только сломать шасси или задеть лопастями несущего винта за землю, но и просто опрокинуться (рис. 52). Попытки парировать раскачивание вертолета соответствующими отклонениями ручки управления в этом случае бесполезны.

Рис. 52. Схема «земного резонанса»

Как и в предыдущем случае, прекратить «земной резонанс» можно либо резким переводом рычага «шаг-газ» вниз, либо энергичным поднятием его вверх для отрыва вертолета от земли.

Конечно, разумнее уменьшить шаг несущего винта, в этом случае вертолет прочно станет на колеса. Взлет после «земного резонанса» нецелесообразен, так как опасно оказаться в воздухе с поврежденными лопастями несущего винта; повреждены они могут быть не только у концов, но и у комля (при резких раскачиваниях вертолета).

«Земной резонанс» может возникнуть только при следующих условиях: при достаточно быстром рулении по неровной поверхности аэродрома; при слабой, ниже нормы, затяжке фрикционных демпферов лопастей несущего винта; при очень мягкой амортизации шасси вертолета и при оборотах несущего винта, соответствующих условиям резонанса.

В процессе руления следует непрерывно просматривать местность, лежащую в полосе руления. При этом необходимо следить как за препятствиями на пути руления вертолета, так и за состоянием поверхности аэродрома, в особенности если руление производится по посадочной площадке.

Для остановки вертолета в намеченном месте при рулении необходимо, не изменяя положения рычага «шаг-газ», т. е. при неизменных оборотах двигателя, плавным движением взять ручку управления вертолетом на себя не менее чем на половину ее хода от нейтрального положения. Отклонять ручку управления на себя на большую величину не следует, так как при этом вертолет может перевалиться на хвост и коснуться земли хвостовой опорой. Это допустимо, но нежелательно.

После взятия ручки управления на себя вертолет начнет заметно убавлять скорость. При взятии ручки управления на себя тяга несущего винта отклонится и ее горизонтальная составляющая затормозит вертолет.

Торможение вертолета для остановки его в намеченном месте следует начинать заранее. Величина этого упреждения зависит от скорости руления и темпа торможения, т. е. от величины отклонения ручки управления на себя. Как только вертолет остановится в намеченном месте, ручку управления следует перевести в нейтральное положение, так как, если после остановки вертолета оставить ее в отклоненном для торможения положении, вертолет начнет двигаться назад, т. е. хвостом вперед. Этой особенностью вертолета очень часто пользуются в тех случаях, когда требуется установить его очень точно на маленькой площадке, особенно после неудачного заруливания.

При обучении полетам на вертолете многие летчики на первых порах, выполняя руление, допускают одну характерную ошибку, которая в некоторых случаях может привести даже к летному происшествию. Так, например, если при рулении вертолета на его пути неожиданно появляется препятствие, то, стремясь быстро остановить вертолет, по укоренившейся привычке летчик резко убирает газ, а следовательно, и обороты двигателя. В результате, если руление производилось по бетонной полосе, неуправляемый вертолет по инерции продолжает движение в прежнем направлении; при создавшихся условиях летчик даже не может отвернуть вертолет в сторону вследствие потери эффективности управления вертолетом из-за малых оборотов, а тормозами рассматриваемый вертолет, как указывалось, не оборудован.

Следует помнить, что для обеспечения управляемости вертолета на рулении необходимо всегда иметь рекомендуемые обороты двигателя; в этом случае вертолет легко остановить перед любым препятствием или в крайнем случае отвернуть его в сторону от препятствия.

Способность вертолета взлетать без разбега (с места) позволяет производить взлет непосредственно со стоянки; в этом случае надобность в рулении отпадает. Однако в случае базирования вертолетов на одном аэродроме с самолетами взлет и посадку вертолетов следует производить на общей ВПП.

Глава III

ВЗЛЕТ И ВИСЕНИЕ У ЗЕМЛИ

Висение вертолета у земли — очень важный элемент полета «, как правило, встречается во всяком полете. Висение перед полетом позволяет летчику проверить работу двигателя и исправность управления вертолетом. При висении вертолета на малой высоте можно при помощи лебедки и троса брать на борт людей или грузы без посадки, например с водной поверхности или с болота; при тех же условиях можно производить выгрузку людей и грузов.

Поэтому обучение висению и маневрам у земли является одним из основных разделов программы обучения полетам на вертолете.

ВЗЛЕТ И ВИСЕНИЕ У ЗЕМЛИ. «ВОЗДУШНАЯ ПОДУШКА»

Зарулив на вертолете на середину взлетного квадрата и остановившись, необходимо развернуть его строго против ветра. Для этого, удерживая ручку управления в нейтральном положении, плавным нажимом на педаль ножного управления следует развернуть вертолет в нужную сторону.

На всяком летательном аппарате наиболее прост взлет точно против ветра. В этом отношении самолеты находятся в невыгодном положении по сравнению с вертолетами.

Как известно, всякому самолету для разбега перед взлетом нужна взлетная полоса достаточно большой дайны. Хотя взлетно-посадочные полосы строятся с учетом розы ветров, все же ветер довольно редко дует вдоль полосы. Поэтому взлет на самолете очень часто приходится выполнять при боковом ветре. Выполнение взлета при этом заметно усложняется в зависимости, от скорости и направления ветра, а также особенностей самолета.

Взлет на вертолете, как правило, производится без разбега, вертикально, поэтому его всегда можно выполнять строго против ветра независимо от его направления.

Рассмотрим подробнее вертикальный взлет и висение у земли на вертолете. Установив вертолет строго против ветра и убедившись, что вблизи вертолета нет никаких препятствий, следует еще раз проверить показания приборов контроля работы двигателя, которые должны быть в рекомендованных пределах.

В жаркое время года перед взлетом следует полностью открыть заслонки охлаждения двигателя и масла для того, чтобы при висении не отвлекаться от пилотирования вертолета. В холодное время года заслонки следует открыть на такую величину, чтобы температура двигателя и масла была в нужных пределах. Величина открытия заслонок зависит от температуры окружающего воздуха и легко подбирается при повторных висениях.

Перед взлетом следует проверить положение триммеров по их указателям; если они не находятся во взлетном положении, необходимо установить их в это положение.

Удерживая вертолет от перемещений плавными отклонениями ручки управления, летчик равномерным движением рычага «шаг-газ» вверх начинает увеличивать обороты двигателя и шаг несущего винта. Одновременно соразмеренным движением правой педали ножного управления вперед необходимо удерживать вертолет от разворота влево.

По мере увеличения шага несущего винта и газа двигателя у вертолета может появиться стремление начать движение вперед или назад. Соответствующим небольшим, но достаточно энергичным отклонением ручки управления следует удержать вертолет на месте.

Когда тяга несущего винта станет несколько больше веса вертолета, он плавно отделится от земли. Отрыв вертолета от земли можно определить по удалению поверхности земли и по покачиванию вертолета в боковом направлении. Кроме того, очень часто в момент отрыва вертолет начинает двигаться влево, иногда с одновременным разворотом влево или вправо.

Пока вертолет стоит на земле, сила тяги рулевого винта не может двинуть его влево. Сразу же после прекращения связи его колес с землей эта сила начинает перемещать взлетевший вертолет влево.

Стремление вертолета начать разворот в сторону после отрыва объясняется тем, что, парируя возросший реактивный момент несущего винта при увеличении общего шага и газа двигателя, летчик не может очень точно отклонить вперед правую педаль, так как часть реактивного момента несущего винта воспринимается шасси вертолета, соприкасающимся с землей. После же взлета вертолет начинает медленно разворачиваться влево, если педаль была недодана, или вправо, если она была передана.

Перемещение вертолета влево после отрыва от земли легко парируется небольшим отклонением ручки управления вправо, а разворот — соответствующим движением педалей ножного управления.

Как только взлетевший вертолет наберет высоту 1,5–2 м, следует несколько уменьшить мощность двигателя, чтобы вертолет прекратил набор высоты и завис на этой высоте (рис. 53).

Рис. 53. Схема сил при висении вертолета

При взлете и висении на вертолете смотреть на землю приходится несколько иначе, чем при взлете на самолете. При взлете на самолете взгляд приходится бросать далеко вперед на быстро набегающую землю, так как только при этом можно увидеть поверхность земли и определить расстояние до нее. На вертолете при вертикальном взлете и висении у земли смотреть на землю следует почти под собой, изредка бросая взгляд вперед на выбранный ориентир для выдерживания направления. Такое направление взгляда обеспечивает точное определение расстояния до земли и позволяет замечать малейшие перемещения вертолета в любом направлении, так как поверхность земли относительно вертолета перемещается очень медленно.

Характерной особенностью пилотирования вертолета при висении является некоторое запаздывание реагирования вертолета на отклонение ручки управления. Это приводит к тому, что для сохранения нормального положения вертолета при висении летчику приходится делать двойные движения ручкой управления, довольно большие по величине.

Возвращение ручки управления после ее отклонения обусловлено тем, что отклонившаяся в результате движения ручки управления сила тяги несущего винта создает соответствующий момент, который будет действовать на вертолет все время, пока отклонена ручка.

Для предотвращения излишних отклонений вертолета от нормального положения ручка управления после отклонения должна быть возвращена почти в первоначальное положение.

Если вертолет слегка опустил нос и начал очень медленно перемещаться вперед, необходимо отклонить ручку управления на себя примерно на треть ее хода и сразу же, не ожидая подъема его носа до прежнего положения и остановки вертолета, возвратить ее почти в нейтральное положение. После этого вертолет поднимет нос и остановится. Если бы это отклонение и перемещение вертолета исправлялись плавным и небольшим движением ручки управления на себя, как это обычно производится на самолете, то вертолет опустил бы нос еще ниже, продолжая перемещаться вперед быстрее, и только при дальнейшем отклонении ручки управления начал бы поднимать нос.

Подняв нос и остановившись, вертолет продолжал бы поднимать нос и далее, несмотря на возврат ручки в нейтральное положение. Короче говоря, при «самолетном» методе управления вертолетом на висении он висел бы, раскачиваясь и перемещаясь в разные стороны.

Но этой причине управление вертолетом на висении, когда он менее устойчив, чем в поступательном полете, требует упреждающих движений ручкой управления, отклонения которой должны быть двойными и достаточно большими по величине, несколько большими, чем при поступательном полете. Двойные движения ручкой управления обеспечивают четкое и достаточно простое по пилотированию выполнение заданного маневра.

Запаздывание действия управления вертолетом наблюдается не только на висении, но и на всех остальных режимах полета, правда, в несколько меньшей степени.

Следует обратить внимание на несколько необычное положение педалей ножного управления вертолетом при висении с точки зрения летчика, летавшего на самолете. При висении без разворотов более чем на половину хода отклонена вперед правая педаль. Происходит это потому, что при висении вертолета двигатель работает на режиме, близком к номинальной мощности. Реактивный же момент несущего винта, как известно, равен по величине крутящему моменту на выходном валу главного редуктора, который может быть определен по формуле

Мкр = 716∙N/n

Из формулы видно, что реактивный момент несущего винта будет иметь наибольшую величину, когда двигатель будет работать ка наибольшей мощности, т. е. при вертикальном наборе высоты. Тем более, что система «шаг-газ» на одновинтовом вертолете, как уже говорилось, выполнена так, что почти на всех режимах полета, исключая лишь взлет на форсаже и полет на дальность, обороты несущего винта остаются практически неизменными.

Характеристики рулевого винта и отклонение педалей ножного управления выбираются такими, чтобы было обеспечено управление вертолетом в путевом отношении на всех режимах полета от вертикального набора высоты до планирования на режиме самовращения несущего винта.

При этом следует отметить, что мощность, необходимая для висения вертолета у поверхности земли, оказывается несколько меньше мощности, потребной для висения на высоте, вследствие влияния земли, или, как иногда говорят, «воздушной подушки».

Влияние «воздушной подушки» тем больше, чем ближе несущий винт к поверхности земли. Практически можно считать, что при висении вертолета у земли, когда расстояние от несущего винта до поверхности земли равно его диаметру, влияние «воздушной подушки» настолько мало, что им можно пренебречь. При расстоянии же от несущего винта до земли, равном его радиусу, прирост подъемной силы при неизменной мощности двигателя составит около 10–15 % (рис. 54).

Рис. 54. График влияния земли в зависимости от высоты висения

Общеизвестно, что на многих вертолетах, имеющих большие нагрузки на 1 л. с., невозможно выполнять висение на высоте, вместе с тем на них успешно выполняются вертикальные взлеты и посадки, а также висение вблизи поверхности земли с использованием эффекта «воздушной подушки».

ВЗЛЕТ

Выполнив контрольное висение и убедившись, что двигатель вертолета работает нормально и управление им в порядке, после приземления можно приступать к нормальному взлету.

Нормальным взлетом считается взлет, при котором вертолет вертикально отделяется от земли на высоту 2–3 м, затем с небольшим набором высоты совершает разгон до скорости, соответствующей наибольшей скороподъемности, после чего переходит в набор высоты.

Проверив еще раз показания приборов контроля работы двигателя, положение триммеров и заслонок охлаждения, следует убедиться, что вертолет стоит против ветра и в направлении взлета нет никаких препятствий.

Техника перемещения вертолета в пределах площадки или аэродрома подлетом на высоте 2–5 м очень похожа на технику висения вертолета у земли при небольшом перемещении. Выполнение перемещения подлетом на высоте 2–5 м имеет следующие основные особенности:

1. Летчик должен сохранять скорость перемещения вертолета не более скорости быстро идущего человека, т. е. около 10 км/час, определяя ее по поверхности земли.

2. При подлете вертолета от летчика требуется повышенное внимание и пилотирование без резких движений ручкой, педалями и рычагом «шаг-газ», особенно при сильном или при порывистом ветре.

3. Летчик должен строго учитывать скорость и направление ветра, так как, определяя скорость движения вертолета по перемещению поверхности земли, он не имеет представления о скорости перемещения вертолета относительно воздушной среды; между тем коэффициент полезного действия и подъемная сила несущего винта вертолета в значительной степени зависят от скорости полета.

Поэтому, например, выполняя подлет со скоростью перемещения относительно поверхности земли около 10 км/час против ветра, имеющего скорость 8 м/сек, вертолет по существу будет иметь скорость относительно воздушной среды около 40 км/час. Если в этом случае надо будет выполнить разворот у земли на 180° (т. е. лететь в обратном направлении), летчик, не учитывающий направление и скорость ветра, допустит ошибку при выполнении разворота: стараясь сохранить неизменной скорость перемещения вертолета относительно поверхности земли, он будет вынужден в процессе разворота брать ручку управления на себя и тем самым тормозить вертолет. И если он одновременно не увеличит мощность двигателя, вертолет, снизившись, неизбежно резко коснется земли.

4. Летчик должен строго учитывать рельеф местности. Дело в том, что при подлете на высоте 2–5 м вертолет летит, используя эффект «воздушной подушки»; следовательно, если по пути приходится пересекать глубокие овраги или котлованы, приближаясь к ним, необходимо увеличить мощность двигателя небольшим поднятием рычага «шаг-газ» вверх. Если этого не сделать, то, оказавшись над оврагом, вертолет начнет резко снижаться вследствие исчезновения «воздушной подушки» и может потерпеть аварию.

Подлет над площадкой, покрытой пылью или свежевыпавшим снегом, практически невозможен, так как пыль или снег, поднятые струей несущего винта, окружают вертолет непроницаемой для взгляда пеленой.

Взлет для последующего набора высоты производится в такой последовательности. Расстопорив рычаг «шаг-газ», плавным, но более энергичным движением, чем при взлете для последующего висения, следует передвинуть его вверх, одновременно удерживая вертолет от разворота влево.

Темп взятия рычага «шаг-газ» вверх должен быть медленным в начале движения с некоторым ускорением к крайнему положению для обеспечения нормальной приемистости двигателя. Рукоятка коррекции газа должна быть установлена вправо.

Удерживая вертолет от кренов и боковых перемещений, необходимо одновременно плавным, но довольно энергичным движением сразу же после отделения от земли отдать ручку управления от себя примерно на треть ее хода и, как только вертолет начнет опускать нос, вернуть ее назад, несколько не доведя до первоначального положения. Набрав высоту 2–3 м, вертолет начнет разгон. При правильном выполнении разгона вертолет должен производить его достаточно энергично без набора высоты либо с небольшие набором. Даже небольшое снижение вертолета при разгоне после отрыва недопустимо.

Снижение вертолета в процессе разгона может произойти вследствие малого наддува двигателя (меньше номинального) либо излишне резкого разгона. Многие летчики, обучающиеся полетам на вертолете, исправляют эту ошибку пилотирования взятием ручки управления на себя, как на самолете, причем делают это резко, что усугубляет ошибку и может привести к раскачиванию вертолета на малой высоте.

Заметив снижение вертолета при разгоне, надо плавным движением рычага «шаг-газ» вверх на один-два зуба стопора увеличить наддув двигателя и шаг несущего винта.

Разгон зависит от наклона продольной оси вертолета, поэтому для облегчения выполнения правильного разгона при взлете следует заметить положение линии горизонта на переднем стекле кабины летчика.

Схема сил при разгоне и траектория правильного взлета приведены на рис. 55.

Рис. 55. Схема взлета вертолета

При отрыве вертолета и разгоне летчик должен изменять направление взгляда в такой последовательности: при отрыве и до начала разгона смотреть на землю вблизи вертолета, на указатель шага и ориентир взлета, в процессе разгона с увеличением поступательной скорости взгляд следует постепенно переносить все более вперед и к моменту перехода в набор взгляд должен иметь такое же направление, как при взлете на самолете.

Перевод вертолета в набор высоты производится небольшим плавным взятием ручки управления на себя таким же двойным движением, как и при разгоне.

Перевод в набор высоты следует выполнять по достижении вертолетом скорости полета на 5—10 км/час меньше наивыгоднейшей скорости набора высоты. За время перехода в набор высоты вертолет успеет еще слегка увеличить скорость, и она будет точно соответствовать заданной.

Для облегчения сохранения заданной скорости при наборе высоты следует заметить положение линии горизонта на переднем стекле, так же как и при разгоне; конечно, при наборе высоты нос вертолета будет находиться несколько выше, чем при разгоне.

В процессе разгона вертолета в диапазоне скоростей 20–30 км/час наблюдается кратковременная повышенная Тряска его. Величина этой тряски и ее продолжительность зависят от полетного веса вертолета и темпа разгона. Чем меньше полетный вес и быстрее разгон, тем меньше тряска. При нормальном полетном весе и нормальном темпе разгона тряска эта практически незаметна.

Причина этой тряски пока еще не выяснена полностью. Существует такое толкование ее возникновения: при висении вертолета несущий винт работает в осевом потоке, закручивая его в сторону своего вращения. При полете с поступательной скоростью несущий винт работает в косом потоке, в этом случае, как и у крыла самолета, у концов диска несущего винта имеются уже два вихря (рис. 56).

Рис. 56. Схема воздушного потока за винтом:

1 — при висении; 2 — в поступательном полете

Предполагается, что в процессе разгона, когда поток за несущим винтом начинает перестраиваться, из одного вихря образуются два, появляется повышенная тряска несущего винта. Если разгон совершается интенсивно, то эта перестройка потока протекает быстро и тряска не успевает достигнуть значительной величины. При вялом разгоне тряска становится заметной, а в некоторых случаях, особенно у тяжелых вертолетов, она может быть даже неприятной.

Длительный полет на режиме, сопровождающемся тряской, нежелателен, так как напряжения в лопастях несущего винта на этом режиме близки к напряжениям при максимальной скорости.

Поэтому при взлете следует считать правильным интенсивный разгон, при котором, как уже указывалось, тряска практически незаметна.

Наиболее характерными ошибками при взлете являются слишком малая или большая высота начала разгона и неправильный темп разгона.

Малая высота начала разгона обычно бывает в тех случаях, когда летчик либо слишком рано отдает от себя ручку управления — еще до отрыва, либо не дает номинального наддува двигателю при взлете. Малая высота при разгоне опасна тем, что вертолет может задеть колесами шасси за землю, что особенно недопустимо при взлетах вне аэродрома.

Излишняя высота разгона бывает в тех случаях, когда летчик запаздывает с отдачей от себя — ручки управления либо отклоняет ее слишком вяло и на малую величину. Излишняя высота начала разгона, так же как и вялый разгон, нежелательна потому, что вертолет может оказаться на значительной высоте (25–30 м) при малой поступательной скорости. Эта ошибка, кроме ухудшения и усложнения взлета, опасна при отказе двигателя, так как в этом случае не обеспечивается безопасная посадка на режиме самовращения несущего винта (рис. 57).

Рис. 57. Схема взлетов при различных ошибках:

1 — малая высота начала разгона; 2 — вялый разгон; 3 — резкий разгон

Слишком резкий разгон опасен тем, что даже при нормальной высоте начала разгона в результате резкого снижения вертолет может задеть колесами за землю, а кроме того, при резком разгоне усложняется его пилотирование.

Некоторые летчики, имеющие достаточно большой опыт полетов на вертолетах, выполняют взлет на вертолете несколько иначе. При отрыве вертолета они сразу не дают двигателю номинального наддува, а выполняют взлет, как для последующего висения. После отрыва вертолета слегка убавляют наддув и зависают на 2–3 сек, а затем одновременно с отдачей от себя рычага «шаг-газ» в процессе разгона увеличивают мощность двигателя до номинальной.

Такой порядок выполнения взлета хотя и не ведет к происшествиям, все же является неправильным, так как подобное зависание на взлете, помимо некоторого усложнения пилотирования вертолета, увеличивает время взлета, что недопустимо в реальной обстановке, особенно боевой. Поэтому выполнять взлеты таким способом, а следовательно, «и привыкать к ним нецелесообразно.

ВЗЛЕТЫ В ОСОБЫХ СЛУЧАЯХ

К взлетам в особых случаях можно отнести: взлет на вертолете с вязкого фунта (с пахоты, глубокого снега), особенно в сильный ветер, взлет с высокогорной площадки, взлет с перегрузочным весом и, наконец, взлет с площадки, ограниченной высокими препятствиями.

Взлет с вязкого грунта по технике выполнения практически не отличается от нормального взлета. Особенностями взлета являются необходимость установки вертолета строго против ветра и выдерживание вертикальности отрыва вертолета до тех пор, пока колеса шасси не оторвутся от грунта.

Если при взлете с глубокого снега, особенно с достаточно плотного или покрытого прочным настом, будет нарушена вертикальность отделения и вертолет, не отделившись полностью от снежного покрова, начнет перемещаться в какую-либо сторону, это может привести к опрокидыванию его. Особенно сложно выполнить строго вертикальный отрыв при сильном и порывистом ветре.

В этик условиях наиболее простым способом взлета, обеспечивающим безопасность, является интенсивный отрыв вертолета от земли. Взлет в этом случае выполняется так же, как и в обычных условиях, с тем лишь отличием, что темп взятия рычага «шаг-газ» вверх, особенно во второй половине его хода, надо значительно увеличить. Конечно, перед таким взлетом двигатель вертолета должен быть хорошо прогрет для обеспечения приемистости.

При взлете с особо вязкого грунта (с болота, глубокой мягкой пахоты) или с полным полетным весом для обеспечения безопасности взлета целесообразно использовать форсированную мощность двигателя. Порядок пользования форсажем указан выше.

Взлет с перегрузочным полетным весом в обычных условиях должен, как правило, выполняться на форсированном режиме работы двигателя.

В жаркое время года, особенно в южных районах, взлет при полном полетном весе и особенно при перегрузочном следует выполнять очень плавно. В этом случае особое внимание необходимо обращать на плавность разгона вертолета после отрыва его от земли. Попытка выполнить разгон с обычным темпом может привести к резкому снижению вертолета и касанию колесами земли, что особенно нежелательно в случае неровной поверхности.

Взлет вертолета с площадки, расположенной высоко над уровнем моря, следует выполнять особенно осторожно. Чем выше над уровнем моря расположена взлетная площадка, тем труднее производить взлет. Особенно это относится к площадкам, расположенным на высоте, превышающей статический потолок вертолета.

Пилотирование при взлете с таких площадок усложняется потому, что одновременно с уменьшением располагаемой мощности двигателя падает и подъемная сила несущего винта вследствие малой плотности воздуха.

Кроме того, необходимо помнить, что при взлете с высокогорных площадок отсутствует возможность использовать форсированный режим двигателя.

Для обеспечения безопасности взлет в описываемых условиях следует в отдельных случаях (при больших высотах) производить с неполным полетным весом вертолета. Особенно большое значение это условие имеет для грузовых вертолетов.

Взлет вертолета с высокогорных площадок по технике выполнения и темпу разгона очень похож на взлет в жаркое время с перегрузочным полетным весом.

В случаях когда необходимо взлетать с высокогорной площадки при полном или при перегрузочном полетном весе вертолета, если позволяют размеры и состояние ее поверхности, взлет можно выполнить так же, как на самолете, с предварительным разбегом.

Техника выполнения взлета с разбегом очень похожа на взлет самолета. Установив рычагом «шаг-газ» максимально возможный наддув двигателя на данной высоте при рукоятке коррекции, повернутой до отказа в сторону увеличения газа, отклонением ручки управления от себя следует начать разбег строго против ветра. На скорости 40–50 км/час вертолет отделится от земли. После отрыва от земли необходимо выдержать вертолет на высоте 0,5–1 м до набора скорости, соответствующей наибольшей скороподъемности на этой высоте, а затем перевести его в набор высоты (рис. 58).

Рис. 58. Взлет вертолета с разбегом

Для овладения взлетом по-самолетному необходимо в процессе обучения полетам на вертолете выполнить несколько взлетов с предварительным разбегом.

Порядок выполнения таких тренировочных взлетов на одновинтовом вертолете следующий: установив вертолет на бетонной полосе или на аэродроме с твердым ровным грунтом строго против ветра, летчик должен убедиться, что в полосе взлета нет препятствий. Проверив положение заслонок регулировки температур, триммеров и показания приборов контроля двигателя, летчик приступает к взлету. Для этого, расстопорив рычаг «шаг-газ», плавным движением он перемещает его вверх, удерживая, вертолет от разворота влево правой педалью. Рычаг «шаг-газ» следует застопорить при получении наддува двигателя, примерно на 50–70 мм рт. ст. превышающего наддув, потребный для выполнения горизонтального полета на скорости, соответствующей наибольшей дальности полета. Затем плавным движением летчик отклоняет ручку управления примерно на половину хода от себя. Вертолет начнет разбег. Выдерживая прямолинейность разбега, летчик продолжает его до тех пор, пока вертолет не начнет слегка подпрыгивать на неровностях почвы, скорость при этом будет около 40–50 км/час.

Плавным и очень небольшим движением летчик должен передвинуть ручку управления на себя, как иногда говорят, немного «подобрать ручку». При этом движении вертолет отделится от земли. Дав ему набрать высоту около 0,5–1 м, летчик выдерживает его на этой высоте и по достижении наивыгоднейшей скорости переводит в набор высоты. Схема сил, действующих на вертолет, при разбеге по-самолетному такая же, как и при рулении.

Наиболее сложными по выполнению являются взлеты на вертолете с площадок, ограниченных высокими препятствиями.

Если размеры площадки, ограниченной высокими препятствиями, достаточно велики, то взлет на вертолете с такой площадки выполняется обычным порядком, т. е. с набором высоты на поступательной скорости, так как пилотирование вертолета при наборе высоты с поступательной скоростью проще, чем при вертикальном наборе.

Если же площадка, которую ограничивают высокие препятствия, по размерам мала, то взлет с такой площадки придется. производить с вертикальным набором высоты после отрыва вертолета от земли.

Размеры площадки, обеспечивающие безопасный взлет, зависят в первую очередь от высоты окружающих ее препятствий. При высоте препятствий не более 5 м размеры площадки для взлета рассматриваемого одновинтового вертолета в тихую погоду должны быть не менее 30–35 м. Это условие относится к летчикам средней квалификации, хорошо овладевшим пилотированием вертолета. При высоте препятствий до 10–15 м размеры площадки должны быть не менее 40–45 м.

Для определения размеров площадки, обеспечивающих безопасный взлет вертолета в зависимости от высоты препятствий, можно воспользоваться графиком, помещенным в главе VII.

Порядок взлета с таких площадок следующий: установив вертолет точно посередине площадки носом против ветра, дующего над препятствиями, и проверив положение заслонок, триммеров и показания приборов, летчик приступает к выполнению взлета. Темп взятия рычага «шаг-газ» вверх должен быть достаточно плавным, чтобы легче было удерживать вертолет на месте. В процессе увеличения мощности двигателя и после отрыва особенно тщательно следует удерживать вертолет посередине площадки, не допуская резких раскачиваний. Движения ручкой управления должны быть при этом особенно точными и соразмеренными для предупреждения стремления вертолета сместиться в какую-либо сторону.

После отрыва, продолжая увеличивать наддув двигателя, летчик плавным перемещением рычага «шаг-газ» до номинального наддува выполняет вертикальный набор высоты. Наиболее трудным при этом является сохранение вертикальности набора высоты. Несоблюдение этого условия может привести к задеванию концами лопастей за препятствия и к аварии вертолета.

Соблюдение вертикальности набора высоты после отрыва усложняется тем, что взгляд летчика, направленный на поверхность площадки, невертикален, вследствие чего по мере набора высоты точка падения взгляда перемещается (рис. 59); поэтому вертикальность набора приходится дополнительно контролировать по расстоянию до препятствий.

Рис. 59. Схема взлета вертолета с площадки, ограниченной высокими препятствиями

После вертикального набора высоты, превышающей не менее чем на 10 ж препятствия, окружающие площадку, следует, плавно выполнив разгон, перевести вертолет в набор высоты с поступательной скоростью.

Взлет с подобных площадок усложняется тем, что скороподъемность вертолета при вертикальном наборе высоты меньше, чем при наборе высоты с поступательной скоростью.

Кроме того, следует иметь в виду, что устойчивость вертолета при вертикальном наборе заметно хуже, чем при наборе с поступательной скоростью, вследствие чего значительно усложняется его пилотирование на этом режиме.

Еще более усложняется взлет вертолета с площадки, ограниченной высокими домами или деревьями, при сильном ветре, так как вертолет, вертикально набирающий высоту, вблизи этих препятствий подвергается воздействию нисходящего потока и завихрений в зоне перехода от неподвижного воздуха у поверхности земли к потоку воздуха, перемещающемуся с большой скоростью над препятствиями.

Поэтому в случае взлета с площадки, ограниченной препятствиями, в сильный ветер особенно внимательно следует пилотировать вертолет на высоте набора, равной высоте препятствий.

Следует также иметь в виду, что, если площадка окружена деревьями, надо обязательно учесть возможность их раскачивания не только ветром, но и струей от несущего винта.

Для обеспечения безопасности взлета при сильном ветре размеры площадки должны быть по крайней мере на 10 м больше, чем при взлете в тихую, безветренную погоду.

Для овладения взлетом с площадок, ограниченных высокими препятствиями, в процессе обучения полетам на вертолете необходимо выполнить ряд тренировочных полетов.

Тренировочные полеты целесообразно выполнять примерно в такой последовательности:

— вертикальные взлеты до высоты 5 м с последующим разгоном на открытой площадке;

— вертикальные взлеты до высоты 10 м с последующим разгоном на открытой площадке;

— вертикальные взлеты с площадки, ограниченной препятствиями высотой не более 5 м;

— вертикальные взлеты с площадки, ограниченной препятствиями высотой до 10 м.

Каждое упражнение следует выполнять до полного усвоения, строго соблюдая указанную последовательность.

Глава IV

НАБОР ВЫСОТЫ И ПОТОЛОК НАБОР ВЫСОТЫ

Как уже известно из предыдущей главы, набор высоты на вертолете можно производить двумя способами: с поступательной скоростью по пологой траектории я вертикально.

Набор высоты на вертолете преимущественно производится с поступательной скоростью, так как при таком наборе, помимо большей скороподъемности, проще и пилотирование вертолета вследствие его несколько лучшей устойчивости, чем при вертикальном наборе без поступательной скорости.

Ознакомимся подробнее с этими режимами полета. Рассмотрим график кривых потребной мощности для горизонтального полета вертолета и располагаемой мощности установленного на вертолете двигателя в зависимости от скорости полета (рис. 60).

Рис. 60. График располагаемой и потребной мощностей для горизонтального полета вертолета

Нижняя кривая показывает изменение потребных мощностей горизонтального полета вертолета в зависимости от его скорости. Необычный, несколько своеобразный характер этой кривой объясняется тем, что коэффициент полезного действия несущего винта вертолета при косой обдувке в поступательном полете значительно выше, чем при осевой обдувке на висении, вследствие резкого уменьшения индуктивных потерь. Возрастание потребной мощности горизонтального полета при дальнейшем увеличении скорости полета, несмотря на продолжающееся уменьшение индуктивных потерь, правда менее интенсивное, объясняется ростом профильного сопротивления, а главное — резким возрастанием вредного сопротивления вертолета. Такое интенсивное возрастание вредного сопротивления вертолета с ростом скорости полета объясняется увеличением наклона оси фюзеляжа к горизонту по мере увеличения скорости полета, что в свою очередь заметно увеличивает мидель фюзеляжа и ухудшает условия его обтекания (рис. 61).

Рис. 61. Изменение миделя фюзеляжа на большой скорости полета

Верхняя кривая дает представление об изменении располагаемой мощности на несущем винте вертолета в зависимости от скорости полета.

Располагаемая мощность на несущем винте отличается от располагаемой мощности двигателя, которая не зависит от скорости полета, на величину мощностей, затрачиваемых на «рулевой винт, охлаждение двигателя и трение в трансмиссии. Мощность, расходуемая на охлаждение двигателя, практически не зависит от скорости полета, а мощность, затрачиваемая на рулевой винт, на средних скоростях полета слегка уменьшается за счет увеличении его коэффициента полезного действия, а затем вновь начинает возрастать; по этой причине располагаемая мощность на несущем винте также слегка изменяется.

Как известно, в случае равенства потребной и располагаемой мощностей летательный аппарат способен выполнять горизонтальный полет.

Из графика видно, что располагаемая и потребная мощности вертолета равны в точке их пересечения (точка В).

Эта точка соответствует максимальной скорости горизонтального полета, так как при дальнейшем увеличении скорости потребная мощность становится больше располагаемой; следовательно, вертолет может продолжать полет на этой скорости только со снижением.

В точке А потребная мощность горизонтального полета (скорость полета здесь равна нулю) меньше располагаемой; следовательно, вертолет вследствие избытка мощности способен набирать высоту вертикально. Скороподъемность вертолета может быть определена по формуле

Vу = 75∙ΔN/G

где ΔN — избыток мощности;

G — полетный вес вертолета.

Из формулы видно, что чем больше ΔN, тем больше и Vу. Из графика следует, что с ростом скорости полета вертолета ΔN вначале растет до какой-то скорости (точка Б), а затем начинает уменьшаться и становится равным нулю в точке В.

Следовательно, максимальная скороподъемность вертолета будет при скорости полета, соответствующей точке Б, на номинальном режиме работы двигателя.

Точка Б с достаточной точностью может быть найдена путем проведения касательной, параллельной оси скоростей, к кривой потребных мощностей горизонтального полета данного вертолета.

Проследим последовательность действий летчика при наборе высоты с поступательной скоростью.

Выполнив взлет и разгон до скорости, несколько меньшей, чем наивыгоднейшая скорость набора высоты, небольшим плавным движением ручки управления на себя (движение ручки должно быть двойным) летчик, приподняв нос вертолета, переводит его в набор высоты.

В процессе взлета и разгона следует очень внимательно контролировать на слух плавность работы двигателя. При переводе вертолета в набор высоты необходимо по приборам контроля работы двигателя проверить наддув и обороты, а также давление масла, бензина и температуры головок цилиндров и масла. Если наддув и обороты двигателя соответствуют номинальному режиму и показания остальных приборов нормальны, можно продолжать набор высоты. В тех случаях, когда наддув двигателя или его обороты отличаются от номинальных, следует привести их к номинальным величинам.

Порядок действия при) этом должен быть следующим: 1) если обороты двигателя номинальные, а наддув меньше номинального, следует, не поворачивая рукоятки коррекции газа, немного поднять рычаг «шаг-газ» вверх; 2) если наддув номинальный, а обороты больше или меньше номинальных, следует при излишних оборотах, повернув рукоятку коррекции газа в сторону уменьшения газа, убавить обороты до номинальных; при меньших оборотах следует, повернув рукоятку коррекции в сторону увеличения газа, увеличить обороты до номинальных. В обоих случаях при изменении наддува двигателя вследствие поворота рукоятки коррекции нужно довести его до номинального значения соответствующим перемещением рычага «шаг-газ».

Как уже говорилось ранее, выдерживание наивыгоднейшей скорости набора высоты, так же как и на самолете, облегчается в том случае, если летчик запоминает положение фюзеляжа вертолета в пространстве при этом режиме полета, ориентируясь по положению линии естественного горизонта на переднем стекле кабины летчика.

Следует отметить, что запоминание положения фюзеляжа любого летательного аппарата — вертолета, самолета или планера — на любом режиме полета практикуется всеми летчиками в визуальных полетах (при видимости горизонта и земной поверхности).

Четкое представление о положении летательного аппарата относительно естественного горизонта на всех режимах полета не только значительно упрощает его пилотирование, но и является необходимым условием выполнения полета в случае отказа указателя скорости или приборов контроля работы двигателя.

Так как на рассматриваемом одновинтовом вертолете установлен высотный двигатель, то обороты двигателя, а следовательно, и несущего винта по мере набора высоты при неизменном положении рычага «шаг-газ» и рукоятки коррекции начинают возрастать. Разберем это явление подробнее.

Высотным называется такой двигатель, мощность которого сохраняется до известной высоты. У обычного невысотного двигателя по мере набора высоты мощность все время уменьшается вследствие уменьшения с высотой плотности воздуха (рис. 62).

Рис. 62. График изменения мощности двигателя в зависимости от высоты полета

Для сохранении мощности двигателя на высоте его снабжают специальным нагнетателем воздуха, который обеспечивает нормальное давление воздуха на входе в двигатель до заданной высоты.

Нагнетатель, установленный на двигателе, снабжается автоматически работающим регулятором постоянного давления (РПД) воздуха на выходе его из нагнетателя.

Это необходимо для того, чтобы у земли, где воздуха достаточно и без нагнетателя, двигатель не имел «перенаддува», т. е. чтобы в двигатель не подавался воздух с чрезмерно большим избыточным давлением. «Перенаддув» опасен для двигателя вследствие возрастания его мощности.

Изменение мощности двигателя в зависимости от высоты показано на рис. 62. Из графика видно, что мощность высотного двигателя с увеличением высоты не только сохраняется неизменной, но даже слепка возрастает. Происходит это потому, что с увеличением высоты уменьшается противодавление на выхлопе двигателя и понижается температура окружающего воздуха при неизменном давлении его на всасывании.

Высота, на которой мощность двигателя достигает максимума, называется границей высотности двигателя, или расчетной высотой.

Здесь уместно упомянуть, что форсирование двигателя на взлете производится за счет отключения РПД и принудительного открытия дроссельной заслонки карбюратора. При взлете с высокогорной площадки, имеющей высоту, близкую к границе высотности двигателя, нельзя поэтому получить форсированную мощность двигателя, так как в этом случае заслонка карбюратора уже на номинальной мощности открыта полностью.

При взлете с высокогорных площадок, лежащих на высотах ниже границы высотности двигателя, использование его форсированной мощности возможно, но увеличение мощности при этом будет значительно меньше, чем на уровне моря.

Возрастание мощности высотного двигателя с набором высоты при одновременном падении плотности окружающего воздуха, вследствие чего несущий винт становится «легче», т. е. испытывает меньшее сопротивление, приводит к увеличению оборотов. Набор высоты на повышенных оборотах нежелателен, так как при этом повышается износ двигателя, сокращается срок его службы и значительно ухудшается коэффициент полезного действия несущего винта.

Поддержание постоянных оборотов двигателя при наборе высоты загружает внимание летчика и отвлекает его от пилотирования.

Для обеспечения пилотирования вертолета при наборе высоты и обеспечения нормальной скороподъемности может быть рекомендован следующий способ сохранения средних номинальных оборотов двигателя.

Выполнив взлет и переведя вертолет в набор высоты, следует сразу же установить обороты двигателя на 30–50 в минуту менее номинальных при номинальном наддуве. Когда вертолет наберет высоту, на которой обороты двигателя возрастут и превысят номинальные на 30–50 в минуту, следует, расстопорив рычаг «шаг-газ», поднять его вверх до получения оборотов на 30–50 в минуту менее номинальных и зафиксировать его в этом положении. При повторном возрастании оборотов двигателя следует опять увеличить шаг и проделывать это до расчетной высоты двигателя. Перестановка рычага «шаг-газ» при этом производится примерно через 1000 м высоты. При наборе высоты выше границы высотности двигателя рычаг «шаг-газ» должен оставаться в неизменном положении, так как обороты двигателя при дальнейшем наборе высоты возрастать уже не будут вследствие падения мощности. Высота, на которой начнется падение наддува, и будет границей высотности двигателя. Кривые изменения наддува двигателя и скороподъемности вертолета при этом способе показаны на рис. 63.

Рис. 63. График изменения наддува и оборотов двигателя и скороподъемности при наборе высоты

Следует остановиться еще на одной особенности пилотирования вертолета при наборе высоты.

Наивыгоднейшая скорость набора высоты неодинакова для различных высот. На вертолете с высотным двигателем наивыгоднейшая приборная скорость должна сохраняться неизменной до границы высотности двигателя. При дальнейшем наборе высоты ее следует уменьшать на 10 км/час на каждую 1000 м. Уменьшать скорость надо плавно в течение всего времени набора высоты выше границы высотности.

Истинная наивыгоднейшая скорость набора высоты несколько отличается от приборной, так как на вертолете установлен обычный указатель скорости, не дающий показаний истинной скорости. На рис. 64 приведен график изменения приборной и истинной наивыгоднейших скоростей набора высоты, из которого видно, что истинная наивыгоднейшая скорость набора высоты все время плавно увеличивается, а выше границы высотности начинает понемногу уменьшаться.

Рис. 64. График изменения приборной и истинной скоростей набора высоты в зависимости от высоты полета

Точное выдерживание приборной наивыгоднейшей скорости по графику обеспечивает максимальную скороподъемность вертолета.

Говоря о наборе высоты на вертолете, мы все время имели в виду набор высоты с поступательной скоростью, т. е. под углом к горизонту. Такой вид набора высоты является основным для всех вертолетов, так как в случае набора высоты с поступательной скоростью скороподъемность любого вертолета в 1,5–2 раза больше, чем при вертикальном наборе.

Способность вертолета при необходимости производить набор высоты вертикально является важным преимуществом этого летательного аппарата.

Необходимо лишь иметь в виду, что вертикальный набор высоты на вертолете можно производить от земли до 10 м и от 150 м до статического потолка.

Следует избегать набора высоты по вертикали в диапазоне высот 10—150 м, так как в случае отказа двигателя в пределах этих высот не обеспечена безопасная посадка на режиме самовращения несущего винта. На этом вопросе подробнее остановимся в главе VI (раздел «Самовращение несущего винта. Опасная зона»).

В обычных условиях набор высоты по вертикали, как правило, не производится вследствие худшей устойчивости вертолета на этом режиме полета и значительно меньшей скороподъемности.

Вертикальные взлеты с последующим набором высоты без поступательной скорости производятся лишь в особых случаях, например при взлете с площадки, ограниченной очень высокими препятствиями, из ущелья в горах; конечно, в этом случае опасная зона 10—150 м может быть пройдена только вертикально, что хотя и рискованно, но оправдано обстановкой.

ПОНЯТИЕ О ПОТОЛКЕ

Для всякого самолета понятие о потолке совершенно ясно и определенно — это максимальная высота, которую может набрать данный самолет. Для вертолета существуют три понятия о потолке.

Первое понятие «статический потолок» — это наибольшая высота, которую может достигнуть вертолет при наборе высоты вертикально, без поступательной скорости.

Более точно понятие «статический потолок» можно сформулировать так: это наибольшая высота, на которой вертолет может выполнять висение, т. е. полет без поступательной скорости.

В чем же разница между первой и второй формулировками статического потолка?

Вернемся опять к потолку самолета.

У самолета, набирающего высоту, по мере приближений к потолку все время уменьшается скороподъемность, а пока она еще есть, самолет может набирать высоту.

Высота, которую сможет набрать самолет к тому моменту, когда его скороподъемность станет (равной нулю, будет называться теоретическим потолком самолета, так как достигнуть его практически невозможно. Практическим потолком самолета принято называть высоту, котирую может набрать самолет к тому времени, когда его вертикальная скороподъемность уменьшится до 0,5 м/сек.

Если на вертолете начать набирать высоту по вертикали, то в этом случае, так же как и на самолете, можно будет достигнуть только практического статического потолка, так как теоретический статический потолок будет недосягаем.

Но в отличие от самолета на вертолете можно достигнуть статического потолка, подойдя к нему сверху — с поступательного полета, так как статический потолок в 2–3 раза меньше динамического потолка для данного вертолета.

Таким образом, можно утверждать, что на вертолете всегда можно достигнуть теоретической величины статического потолка. Поэтому целесообразно оставить лишь одно понятие — «статический потолок», исключив термины «теоретический» и «практический».

Вторым понятием о потолке для вертолета является «динамический потолок». Практическим динамическим потолком вертолета называется наибольшая высота, которую может набрать данный вертолет, совершая набор высоты по наклонной траектории, к тому времени, когда его скороподъемность упадет до 0,5 м/сек. Теоретического динамического потолка вертолет достигнуть не может (рис. 65).

Рис. 65. График скоростей набора высоты вертикально и с поступательной скоростью

Набор высоты по наклонной траектории на вертолете следует выполнять на скорости, соответствующей максимальной скороподъемности. Для рассматриваемого типа вертолета эта скорость близка к экономической скорости, при которой избыток мощности является наибольшим.

Следует иметь в виду, что полет на высоте, большей статического потолка для данного вертолета, может совершаться только с поступательной скоростью.

На рис. 66 показано, как с увеличением высоты изменяются кривые располагаемых и потребных мощностей для вертолета с высотным двигателем.

Рис. 66. График изменения располагаемой и потребной мощностей в зависимости от высоты полета

Из графика видно, что располагаемая мощность двигателя до расчетной высоты слегка увеличивается, а затем начинает уменьшаться; потребная же мощность лая горизонтального полета все время увеличивается. Поэтому с увеличением высоты полета уменьшается не только разница между располагаемой и потребной мощностями, но и диапазон скоростей, на которых имеется избыток мощности.

Следовательно, минимальная скорость горизонтального полета у вертолета с увеличением высоты до статического потолка будет равна нулю; далее она начнет все время увеличиваться; максимальная скорость горизонтального полета до расчетной высоты двигателя будет все время возрастать, а затем начнет уменьшаться.

На динамическом потолке, где нет избытка мощности, т. е. располагаемая и потребная мощности равны между собой, полет возможен только на экономической скорости (рис. 67).

Рис. 67. График изменения минимальных и максимальных скоростей полета вертолета в зависимости от высоты полета:

а — зимой; б — летом

Совершая полет на динамический потолок, летчик легко может проверить, достиг ли он потолка, плавно изменяя скорость полета в сторону ее увеличения или уменьшения; на динамическом потолке в обоих случаях при изменении скорости вертолет начнет снижаться.

Выполнение полета до потолка — один из наиболее напряженных режимов полета вертолета. Длительная работа двигателя на номинальной мощности требует от летчика тщательного и непрерывного контроля как за выдерживанием этого режима, так и за сохранением нормальных температурных режимов двигателя.

Кроме того, с увеличением высоты полета усложняется и пилотирование вертолета. Так, например, при полете на статический потолок без поступательной скорости по мере подхода вертолета к потолку увеличивается отклонение правой педали вперед, так как реактивный момент несущего винта в это время имеет максимальную величину, а эффективность рулевого винта заметно уменьшается вследствие уменьшения плотности воздуха на высоте. Это требует от летчика особо тщательно удерживать вертолет от разворота влево; если будет допущено вращение вертолета влево, удержать его от разворота уже не удастся.

Следует также помнить, что плохая устойчивость вертолета при полете без поступательной скорости сильнее проявляется вблизи статического потолка вследствие ухудшения управляемости на высоте.

При полете на динамический потолок вследствие еще большего уменьшения плотности окружающего воздуха заметно ухудшаются устойчивость и управляемость вертолета по всем трем осям.

Пилотируя вертолет вблизи динамического потолка, летчик ощущает, что вертолет стал более неустойчивым и хуже реагирует на отклонения органов управления. Поэтому пилотирование вертолета вблизи потолка и на потолке требует от летчика особо внимательного контроля за его поведением и своевременных действий органами управления при попытках вертолета изменить режим полета.

Третьим понятием о потолке является «статический потолок с учетом влияния земли». Как известно, вертолет не может выполнять висение на высоте, превышающей статический потолок. Однако вертолет допускает вертикальные взлеты и посадки с горных площадок, находящихся на высоте большей, чем статический потолок, вследствие увеличения тяги несущего винта за счет «воздушной подушки». Влияние земли расширяет технические возможности вертолета, позволяя ему производить висение вблизи земли выше статического потолка.

Таким образом, статическим потолком с учетом влияния земли называется высота площадки над уровнем моря, над которой данный вертолет еще может производить висение, используя эффект «воздушной подушки».

Глава V

ПЕРЕХОДНЫЕ РЕЖИМЫ. ГОРИЗОНТАЛЬНЫЙ ПОЛЕТ. УСТОЙЧИВОСТЬ И УПРАВЛЯЕМОСТЬ

ПЕРЕХОДНЫЕ РЕЖИМЫ. ПИЛОТАЖ

Переходными режимами мы будем называть все изменения полета, связанные с переходом от одного режима полета к другому. К переходным режимам следует также отнести разгон после взлета и торможение перед посадкой, но их мы относим соответственно к взлету и посадке, поэтому в этом разделе будем рассматривать переходные режимы, выполняемые в полете.

Наиболее часто встречающимися переходными; режимами являются переходы от набора высоты к горизонтальному полету и от горизонтального полета к планированию.

Кроме того, вертолет позволяет выполнять ряд переходных режимов, более сложных по пилотированию; к ним можно отнести торможение от большой поступательной скорости до зависания и разгон от висения до максимальной скорости при неизменной высоте, переход от набора высоты к планированию, от планирования к набору высоты и ряд других.

Остановимся подробнее на особенностях пилотирования вертолета при выполнении переходных режимов.

Переход от набора высоты к горизонтальному полету на заданной высоте необходимо начинать заранее, пока еще не достигнута нужная высота. Величина этого упреждения зависит от вертикальной скорости набора высоты и темпа выполнения переходного режима.

Следует иметь в виду, что все переходные режимы необходимо выполнять плавно, особенно при малом опыте.

Переход производится обычно плавным опусканием рычага «шаг-газ» вниз из положения, соответствующего номинальной мощности двигателя при наборе высоты, до положения, соответствующего мощности двигателя, потребной для горизонтального полета.

О мощности двигателя можно судить по величине наддува, так как обороты несущего винта и двигателя остаются практически неизменными во всем полете, исключая планирование на режиме самовращения несущего винта, когда обороты несущего винта остаются номинальными, а обороты двигателя меньше номинальных.

Для упрощения выполнения всех переходных режимов очень важно помнить величины наддува двигателя и шага несущего винта для основных режимов полета.

При изменении мощности двигателя заметно изменяется балансировка по всем трем осям, поэтому после перехода вертолета в горизонтальный полет необходимо снять усилия на ручке управления при помощи триммеров. Резкое изменение режима работы двигателя вызывает резкое изменение балансировки вертолета, что значительно усложняет его пилотирование.

При переходе от горизонтального полета к зависанию, так же как и при выполнении ряда других подобных маневров, следует стараться сохранить неизменной высоту полета.

Выполнение торможения или разгона без этого условия в значительной степени проще, но вместе с тем это упрощение не способствует лучшему овладению вертолетом. Чтобы в совершенстве овладеть вертолетом, торможение и разгоны следует выполнять, стараясь точно выдерживать заданную высоту полета.

Для перехода от горизонтального полета к зависанию следует плавным движением опустить вниз рычаг «шаг-газ», соответствующими отклонениями ручки и педалей удерживая вертолет в горизонтальном прямолинейном полете. По мере гашения скорости плавным движением ручки управления на себя следует сохранять заданную высоту полета. Медленное взятие ручки управления на себя приведет к потере высоты, более энергичное взятие ручки на себя, особенно в начале торможения, заставит вертолет набирать высоту. По мере уменьшения скорости придется начинать увеличивать газ двигателю плавным подниманием рычага «шаг-газ» вверх, так как;в противном случае, даже несмотря на энергичное взятие ручки на себя, вертолет начнет терять высоту. При увеличении газа надо особенно тщательно выдерживать прямолинейность и горизонтальность полета, так как при этом опять начнет изменяться балансировка вертолета. Темп увеличения газа должен возрастать по мере уменьшения скорости полета.

При достижении скорости 20–25 км/час по прибору следует начать уменьшать темп торможения, так как вертолет при этом охотно переходит на кабрирование и его труднее будет удержать. Уменьшение темпа торможения осуществляется путем небольшого вначале отклонения ручки управления от себя с увеличением его по мере уменьшения скорости. Гашение скорости следует производить так, чтобы она не упала менее 10–15 км/час, так как указатель скорости, установленный на вертолете, не обеспечивает правильных показаний на меньших скоростях полета.

Попытка получить на указателе скорости нулевое ее значение может привести к тому, что вертолет после зависания перейдет к полету назад. Перемещение вертолета назад на высоте определить очень трудно; поэтому такой полет недопустим и опасен, особенно при малом опыте пилотирования вертолета.

Разгон с висения выполняется в порядке, обратном торможению. Плавным движением ручки управления слегка опускается нос вертолета, и он без снижения за счет небольшого увеличения газа переводится в поступательный полет. По мере возрастания скорости придется уменьшать мощность (газ) двигателя плавным опусканием рычага «шаг-газ» вниз до значения наддува, необходимого для горизонтального полета на заданной скорости. Когда же скорость полета превысит наивыгоднейшую (экономическую), мощность двигателя придется снова увеличивать.

Темп выполнения торможения и разгона при сохранении постоянной высоты полета зависит от темпа изменения мощности двигателя. Первые разгоны и торможения следует выполнять особенно плавно.

Переход с горизонтального полета на планирование выполняется путем плавного опускания рычага «шаг-газ» вниз, в некоторых случаях — до упора. При опускании рычага «шаг-газ» уменьшается мощность двигателя и сильно изменяется балансировка вертолета, поэтому при выполнении этого маневра необходимо, сохраняя заданную скорость, которая должна быть близкой к наивыгоднейшей, удерживать вертолет от разворота вправо отклонением вперед левой педали.

Наиболее сложными по выполнению являются переходы от набора высоты к планированию и от планирования к набору высоты.

Подобные маневры могут часто встречаться в повседневных полетах, например когда при наборе высоты надо быстро перейти в планирование или при заходе на посадку необходимо уйти на второй круг. Эти маневры выполняются аналогично предыдущим при сохранении неизменной скорости. Основная сложность при этом заключается в сильном изменении балансировки вертолета.

В понятие «пилотаж» во всех учебниках по пилотированию самолетов обычно включается выполнение различных эволюций в полете. Для самолетов пилотаж разделяется на простой, сложный, высший.

Не перечисляя подробно, какие эволюции относятся к пилотажу, отметим только, что простой пилотаж может выполняться на самолетах всех типов, а сложный и высший пилотаж — только на спортивных самолетах и истребителях.

Понятие «пилотаж» применительно к вертолету включает некоторые новые значения.

Если исходить из классификации самолетного пилотажа, то вертолет следует отнести к группе летательных аппаратов, допускающих только простой пилотаж.

Обучаясь полетам на самолете, летчик вначале овладевает горизонтальным полетом, взлетом и посадкой и только после этого приступает к пилотажу сначала простому, а затем по мере овладения самолетом — к сложному и, наконец, к высшему пилотажу.

При обучении полетам на вертолете наиболее простым и легко усваиваемым для летчика, ранее летавшего на самолете, будет полет с поступательной скоростью, а затем взлет и посадка. После полного овладения этим наиболее простым видом полета на вертолете можно приступать к обучению различным маневрам у земли и на высоте.

Применительно к вертолетам вследствие ряда специфических особенностей их полета понятие «пилотаж» следует рассматривать с иной точки зрения, чем для самолетов.

По-видимому, целесообразнее понятие «пилотаж» на вертолете разделить в зависимости от высоты полета на пилотаж у земли и пилотаж на высоте.

В пилотаж у земли входят:

— перемещение вперед;

— перемещение в стороны;

— перемещение назад;

— развороты на месте.

Пилотаж на высоте включает:

— набор высоты под разными углами к горизонту;

— мелкие и глубокие виражи и развороты;

— боевые развороты;

— висение на высоте;

— моторное планирование под разными углами к горизонту, включая вертикальное;

— планирование на режиме самовращения несущего винта.

Остановимся подробнее на пилотаже у земли.

Пилотаж у земли следует выполнять в начале обучения только в тихую погоду над ровным и достаточно твердым фунтом. Эти полеты необходимо выполнять вдалеке от различных препятствий, лучше всего в районе взлетно-посадочного квадрата. Паче аэродрома или площадки должно быть тщательно осмотрено, чтобы на нем не было никаких посторонних предметов, которые могли бы быть подняты струей воздуха, отбрасываемого несущим винтом, и повредить его. Следует иметь в виду, что даже поленья длиной до 1 м и диаметром до 20 см могут быть подняты в воздух струей несущего винта, не говоря о более мелких и легких предметах.

Кроме того, необходимо, чтобы эти полеты контролировались руководителем полетов либо его помощником во избежание столкновения вертолета с внезапно появившимися препятствиями (автомашинами, людьми и т. п.).

Первые полеты на маневрирование у земли должны обязательно выполняться с инструктором на вертолете с двойным управлением.

Полет вперед выполняется в такой последовательности.

Выполнив взлет и зависнув над взлетным квадратом, следует проверить показания приборов контроля работы двигателя и работу двигателя на слух.

Пилотажно-навигационными приборами в этом полете пользоваться не придется, можно использовать лишь радиовысотомер на первом диапазоне.

Плавно отдав ручку управления от себя примерно на четверть ее хода, следует сейчас же возвратить ее почти до прежнего положения, лишь слегка не доведя до него. Вертолет опустит нос и начнет медленно двигаться вперед (рис. 68). Рекомендуется рычаг «шаг-газ» при выполнении всех маневров у земли не ставить на стопор, так как иногда при неожиданных ошибках в пилотировании или при порывах ветра может появиться необходимость либо быстро сбросить шаг, либо также быстро, увеличив его, отойти от земли.

Рис. 68. Схема управления вертолетом при движении вперед у земли

Для этого кнопку стопора следует держать все время нажатой большим пальцем левой руки. При плавном перемещении вертолета вперед, назад и в стороны необходимости в использовании рычага «шаг-газ» обычно нет.

При энергичном разгоне, когда вертолет может начать резко снижаться, следует очень небольшим плавным движением рычага «шаг-газ» вверх сохранять заданную высоту.

Скорость перемещения вперед не должна превышать при этом скорости быстро идущего человека. Скорость полета определяется по набеганию поверхности земли Для остановки вертолета почти таким же движением ручки управления, как и при трогании вперед, следует взять ее на себя. Вертолет несколько поднимет нос и начнет замедлять свое движение. Как только он полностью остановится, ручку управления следует двойным движением переместить в нейтральное положение.

Движение вертолета в стороны производится соответствующими отклонениями ручки управления влево или вправо. Отклонения ручки должны иметь такой же двойной характер, как и при движении вертолета вперед (рис. 69).

Рис. 69. Схема управления вертолетом при движении в сторону

Характерной особенностью при движении рассматриваемого одновинтового вертолета вбок является заметное изменение эффективности ножного управления.

Если при движении вертолета вперед эффективность ножного управления практически не изменяется, то при движении вправо он сразу же получает стремление начать разворот в ту же сторону.

Для парирований этого разворота приходится довольно заметно отклонить вперед левую педаль ножного управления. Чем больше скорость перемещения вертолета вбок, тем большее отклонение педали потребуется для удержания его от разворота.

При перемещении вертолета вбок не следует превышать скорости медленно идущего человека. Перемещение вертолета влево потребует дополнительного отклонения вперед правой педали ножного управлении.

При перемещении вертолета в стороны следует особенно тщательно выдерживать заданную высоту (2–3 м), так как если при перемещении вертолета вперед случайное касание колесами о землю ничем не грозит, хотя это и является ошибкой, то такое же касание при боковом перемещении может привести к опрокидыванию вертолета.

Перемещение вертолета назад выполняется так же, как и вперед, таким же движением ручки управления на себя. Конечно, скорость перемещения назад должна быть меньше, чем вперед, вследствие значительно худшего обзора и необычности для летчика полета назад.

Еще более необычным для летчика является необходимость смотреть в полете назад. Умение пилотировать вертолет, глядя назад, требует, помимо хорошего овладения вертолетом при обычном направлении взгляда, достаточно большой тренировки в таких полетах.

Выполнение разворотов при висении у земли — наиболее сложный вид пилотажа. Необходимо иметь в виду, что развороты при висении надо выполнять достаточно медленно. Угловая скорость при таком маневре не должна превышать 20° в секунду, т. е. вертолет должен совершать разворот на 360° не менее чем за 18 сек.

Более быстрый разворот на висении может настолько усложнить пилотирование, что будет очень трудно сохранить при этом нормальное положение вертолета и необходимую высоту висения. Следует иметь в виду также и то, что при больших угловых скоростях разворотов на висении возникают повышенные напряжения на лопастях рулевого винта.

Кроме того, необходимо помнить, что выполнять развороты при висении можно только в тихую, спокойную погоду, особенно при первых тренировках. При сильном и порывистом ветре выполнять такие маневры у земли нельзя, так как пилотирование вертолета настолько усложняется, что трудно гарантировать благополучное окончание такого вида пилотажа.

Осваивая этот вид пилотажа у земли, надо помнить, что наш вертолет охотнее разворачивается влево и несколько хуже вправо. Происходит это потому, что разворот влево производится за счет реактивного момента несущего винта путем уменьшения тяги рулевого винта, а разворот вправо — за счет увеличения тяги рулевого винта, преодолевающей реактивный момент несущего винта. По этой же причине при левом развороте вертолет слегка набирает высоту за счет высвобождения мощности, затрачиваемой двигателем на рулевой винт. При правом развороте вертолет начинает терять высоту за счет загрузки двигателя возросшей мощностью рулевого винта. Поэтому для точного выдерживания высоты разворота следует корректировать ее соответствующими отклонениями рычага «шаг-газ».

Разберем выполнение пилотажа на высоте.

Как правило, всякий набор высоты следует производить на номинальном режиме работы двигателя. В этом случае углы наклона траектории набора высоты будут зависеть лишь от поступательной скорости.

Следовательно, установив рычагом «шаг-газ» номинальный режим работы двигателя и сохраняя любую заданную скорость — от несколько меньшей, чем максимальная, до скорости 10–15 км/час по прибору, можно выполнять набор высоты под любым углом к горизонту (рис. 70).

Рис. 70. Зависимость траектории набора высоты от поступательной скорости вертолета и схема сил, действующих на вертолет при наборе высоты

Следует иметь в виду, что при скоростях набора меньших чем 60 км/час несколько ухудшается устойчивость и заметно уменьшается скороподъемность вертолета.

Выполнение мелких и глубоких виражей на вертолете незначительно отличается от их выполнения на самолете. Так же как и на самолетах, перед вводом вертолета в вираж необходимо установить заданную скорость и сбалансировать вертолет триммерами.

В процессе ввода в вираж, сохраняя заданную скорость, увеличить наддув двигателя до величины, обеспечивающей выполнение виража без набора высоты и снижения.

Скорость, крен и высота на вираже выдерживаются так же, как и на самолете.

Схема сил, действующих на вертолет в процессе виража, приведена на рис. 71.

Рис. 71. Схема сил, действующих на вертолет при вираже

Боевые развороты выполняются на вертолетах так же, как и на самолетах, но вследствие незначительного набора высоты в процессе боевого разворота выполнение его на вертолете нецелесообразно.

Пилотаж в вертикальной плоскости — петля, переворот и полупетля — на рассматриваемом одновинтовом вертолете запрещен.

Следует различать два вида висения вертолета: неподвижное висение относительно поверхности земли и висение относительно воздушной среды.

Висение у земли выполняется только относительно земной поверхности. Близость поверхности земли при таком висении исключает необходимость пользования пилотажно-навигационными приборами. Пилотировать вертолет в этом случае легче, ориентируясь только по поверхности земли.

Вследствие того что безветренной погоды практически не бывает, то, повиснув против ветра неподвижно относительно поверхности земли, вертолет как бы летит поступательно, перемещаясь относительно набегающей на него массы воздуха. Особенно это заметно при висении в сильный ветер 7—12 м/сек, когда скорость по указателю достигает 45 км/час.

На высоте выполняется висение двух видов: висение относительно воздушной среды и висение относительно поверхности земли.

Неподвижное висение относительно поверхности земли на значительной высоте выполнить на вертолете практически невозможно. Сложность такого вида висения объясняется, во-первых, значительным удалением поверхности земли, вследствие чего очень трудно уловить небольшие по величине перемещения вертолета, и, во-вторых, отсутствием данных о скорости и направлении ветра на высоте.

Неподвижное висение относительно поверхности земли на значительной высоте (500 м и выше) может быть успешно выполнено только в том случае, если известно направление ветра на высоте висения и если вертолет оборудован устройством, позволяющим летчику легко определять перемещение относительно земли.

Поэтому на высоте преимущественно выполняется висение относительно воздушной среды. В этом случае летчика совершенно не интересуют скорость и направление ветра, так как вертолет остается неподвижным относительно окружающего воздуха. Но для наблюдателя, находящегося на земле, вертолет в этом случае не будет неподвижным, так как он перемещается вместе с воздухом по ветру.

Только несовершенство указателя скорости, установленного на вертолете, не позволяет выполнять на нем висение со скоростью, равной нулю. По этой же причине при висении на высоте недопустимы перемещения вертолета назад и в стороны, так как в этих случаях летчик не может определить скорости перемещения вертолета.

Следует помнить, что висение на высоте относительно воздушной среды — достаточно сложный вид полета вследствие заметного ухудшения устойчивости вертолета на этом режиме, а также потому, что двигатель в этом случае работает на повышенной мощности. Наддув двигателя при висении на высоте заметно больше, чем при висении у земли, из-за отсутствия эффекта «воздушной подушки».

Планирование вертолета, как моторное, т. е. с использованием мощности двигателя, так и на режиме самовращения несущего винта, может выполняться под различными углами к горизонту — от вертикального снижения на малых скоростях до планирования на скоростях, близких к максимальной. Подробно пилотирование вертолета на этих режимах рассматривается в следующей главе.

МАКСИМАЛЬНАЯ СКОРОСТЬ. ДАЛЬНОСТЬ И ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТЬ ПОЛЕТА

Прежде чем разбирать особенности пилотирования вертолета на больших скоростях полета, остановимся подробнее на особенностях работы несущего винта при этих скоростях.

Как уже известно, лопасти несущего винта при поступательном полете работают в совершенно различных условиях.

В то время как наступающая лопасть, взмахивая вверх, уменьшает свой угол атаки, чтобы ограничить величину избыточной подъемной силы, отступающая лопасть взмахивает вниз, сильно увеличивая угол атаки для сохранения подъемной силы. Темп взмаха лопастей и разность углов атаки у отступающей и наступающей лопастей пропорциональны скорости полета и зависят также от окружной скорости конца лопасти несущего винта.

Отношение скорости полета вертолета к окружной скорости конца лопасти несущего винта выражается величиной

μ = Vпол/Vокр

Эта величина характеризует условия работы несущего винта вертолета. Если при висении μ = 0, то при полете на максимальной скорости для современных вертолетов величина μ колеблется в пределах 0,35—0,40.

С ростом числа μ возрастают маховые движения лопастей несущего винта, при этом углы атаки у конца отступающей лопасти не только достигают критической величины, но иногда и превышают ее. В результате на конце отступающей лопасти развивается срыв потока. На рис. 72 показано, как развивается зона срыва потока на несущем винте вертолета по мере увеличения скорости его полета.

Комлевая часть отступающей лопасти тоже не участвует в создании подъемной силы, так как в этой части профиль лопасти обтекается с хвостика. Комлевая зона обратного обтекания также увеличивается с ростом скорости полета вертолета.

Рис. 72. Развитие зоны срыва на несущем винте вертолета в зависимости от скорости полета

Из приведенных схем видно, что с ростом скорости полета размеры этих зон все время увеличиваются и при некоторой скорости работа несущего винта настолько ухудшается, что дальнейший нормальный полет вертолета становится невозможным. Вертолет начинает резко раскачиваться в продольном и поперечном направлениях, перестает реагировать на отклонения органов управления, т. е. становится неуправляемым. Такое поведение вертолета сигнализирует о том, что значительно превышена максимально допустимая скорость полета. В подобном случае единственным средством, обеспечивающим благополучное окончание полета, является немедленный перевод вертолета на режим самовращения несущего винта с последующим уменьшением скорости полета.

Условимся в дальнейшем для больших скоростей полета вертолета применять следующую терминологию:

1. Максимальная скорость горизонтального полета, т. е. наибольшая скорость горизонтального полета вертолета на номинальной мощности двигателя.

2. Максимально допустимая скорость полета, т. е. скорость полета (не обязательно горизонтального), ограниченная уровнем вибраций, нарушением устойчивости или управляемости, а иногда и прочностью лопастей несущего винта. Для правильно спроектированных вертолетов, имеющих достаточные запасы прочности лопастей несущего винта, максимально допустимая скорость всегда больше максимальной скорости горизонтального полета. Однако встречаются вертолеты, у которых максимально допустимая скорость меньше максимальной скорости горизонтального полета.

3. Критическая скорость, т. е. скорость полета, при которой заметно ухудшаются устойчивость и управляемость вертолета, а тряска становится неприятной. Даже небольшое превышение критической скорости приводит к срыву потока на несущем винте и к потере управляемости.

Совершая полеты на больших скоростях, никогда не следует превышать максимально допустимой скорости полета своего вертолета.

Усиление тряски и ухудшение устойчивости сигнализируют летчику о том, что он достиг или превысил максимально допустимую скорость.

Выполняя полеты на больших скоростях, всегда следует сохранять обороты двигателя и несущего винта не менее номинальных, так как с уменьшением оборотов несущего винта увеличивается μ и уменьшается величина критической скорости.

Кроме тот, следует иметь в виду, что критическая скорость зависит также и от полетного веса: чем больше вес вертолета, тем меньше критическая скорость.

Так же как и максимальная скорость, максимально допустимая и критическая скорости уменьшаются с увеличением высоты полета вертолета. Происходит это потому, что по мере набора высоты приходится все время увеличивать установочные углы лопастей несущего винта для сохранения постоянства его оборотов, а при этом увеличиваются и углы атаки лопастей, в результате срыв на отступающей лопасти начинается на меньших скоростях.

На нашем вертолете установлен обычный указатель скорости, который не имеет стрелки истинной скорости. У земли приборная и истинная (фактическая) скорости одинаковы. С ростом же высоты полета разница между показаниями прибора скорости и фактической скоростью полета все время увеличивается. С достаточной точностью можно считать, что фактическая скорость полета рассматриваемого вертолета больше приборной на столько десятков километров в час, сколько километров составляет высота его полета. Например, если на высоте 3000 м скорость по прибору 170 км/час, то фактическая скорость полета будет 200 км/час.

Следует отметить, что вредное сопротивление вертолета, возрастающее с ростом скорости полета, требует все большего наклона диска несущего винта вперед для увеличения горизонтальной составляющей его тяги. Наклон диска несущего винта вперед вызывает наклон вперед всего вертолета. А так как ось главного редуктора на нашем вертолете перпендикулярна к продольной оси фюзеляжа, то при полете с поступательной скоростью фюзеляж вертолета все время наклонен вперед и чем больше скорость, тем больше угол наклона.

На больших скоростях полета этот угол достигает довольно большой величины и вызывает некоторые неудобства для летчика. Для устранения этого недостатка на современных вертолетах ось главного редуктора заранее наклоняют вперед на некоторый угол, подбирая его таким образом, чтобы на режиме наибольшей дальности продольная ось вертолета была горизонтальна (рис. 73).

Рис. 73. Наклон продольной оси фюзеляжа вертолета в горизонтальном полете с одинаковой скоростью:

1 — для вертолета с вертикальной осью главного редуктора; 2 — для вертолета, у которого ось редуктора наклонена вперед

Остановимся теперь на вопросе дальности и продолжительности полета вертолета.

Наибольшая дальность полета вертолета, так же как и самолета, при определенном запасе топлива достигается на том режиме полета, которому соответствует минимальный километровый расход топлива. Наибольшая продолжительность полета соответствует режиму полета с минимальным часовым расходом топлива.

На рис. 74 приведен график дальности и продолжительности полета. Такой график составляется с учетом расхода топлива на взлет и набор высоты, на выполнение полета по кругу перед посадкой и резервного запаса топлива. Резервный запас топлива составляет 10–15 % общего запаса топлива и зависит от количества вертолетов, летящих одновременно, от условий полета и т. д. Дальность и продолжительность полета вертолета зависят от оборотов двигателя и высоты полета.

Рис. 74. График дальности (L) и продолжительности (τ) полета. Определение скоростей наибольшей дальности и продолжительности полета вертолета

Минимальные километровые и часовые расходы топлива, так же как и на самолете, могут быть достигнуты только при пониженных оборотах двигателя.

Высота, соответствующая наибольшей дальности и продолжительности полета, для вертолета с высотным двигателем будет близка к границе высотности двигателя. Для вертолета с невысотным двигателем наибольшие дальность и продолжительность могут быть получены при полете у земли.

Последовательность действий летчика при полете на дальность примерно следующая. После набора высоты на режиме максимальной скороподъемности метров за пятьдесят до заданной высоты следует начать перевод вертолета в горизонтальный полет.

Так как скорость полета на дальность больше скорости набора высоты, переводить вертолет в горизонтальный полет в этом случае следует иначе, чем обычно.

Уменьшать вертикальную скорость при подходе к заданной высоте сначала необходимо не убавлением газа двигателя, а увеличением скорости полета.

Достигнув заданной скорости полета, плавным поворотом рукоятки коррекции в сторону уменьшения газа убавить наддув и обороты двигателя. Когда рукоятка коррекции будет повернута до упора, обороты двигателя должны соответствовать заданным, но не быть ниже минимально допустимых. Однако наддув двигателя в этом случае не будет соответствовать потребному для полета на дальность, поэтому соответствующим перемещением рычага «шаг-газ» следует установить требуемый наддув и после этого сбалансировать вертолет, сняв нагрузку с ручки управления триммерами.

Установлению заданного режима полета может помочь указатель шага несущего винта; но при этом необходимо помнить величину шага для данной высоты полета. При некотором навыке установление заданного режима полета производится очень легко путем одновременного поворота рукоятки коррекции газа и соответствующего перемещения рычага «шаг-газ».

При ознакомлении с режимом работы двигателя для полета вертолета на дальность летчику, ранее летавшему на самолетах, бросается в глаза одна особенность — довольно большие обороты двигателя.

Дело в том, что при полете на дальность самолета с поршневым двигателем обороты двигателя устанавливаются минимально возможные, исходя только из условий устойчивой его работы. При полете вертолета на дальность минимально допустимые обороты двигателя зависят от минимально допустимых оборотов несущего винта, так как передаточное число редуктора постоянно. Минимум оборотов несущего винта выбирается из двух условий: во-первых, из условий сохранения необходимого μ, т. е. недопущения срыва потока на несущем винте, и, во-вторых, из условий надежного перевода вертолета на режим самовращения несущего винта в случае отказа двигателя.

Конечно, повышенные обороты двигателя заметно уменьшают дальность полета вертолета, поэтому для увеличения дальности полета целесообразно было бы устанавливать на нем двухскоростной главный редуктор.

При полете на дальность следует точно выдерживать заданный режим работы двигателя. Колебания высоты полета необходимо исправлять не изменением режима работы двигателя, а изменением скорости полета.

В первой половине полета, когда горючее еще не выработано и полетный вес больше среднего полетного веса, скорость полета будет несколько меньше наивыгоднейшей. Во второй половине полета, когда полетный вес вертолета станет меньше среднего веса, скорость увеличится и превысит наивыгоднейшую.

При необходимости продержаться в воздухе наибольшее время полет следует выполнять на режиме наибольшей продолжительности.

Скорости, соответствующие режимам наибольшей дальности и продолжительности полета, могут быть определены с достаточной точностью из графика располагаемых и потребных мощностей для данного вертолета. Скорость, соответствующая наибольшей дальности, — наивыгоднейшая — может быть определена путем проведения касательной из начала координат к кривой потребных мощностей горизонтального полета (см. рис. 66).

Скорость, соответствующая наибольшей продолжительности полета, — экономическая — определяется путем проведения касательной, параллельной оси скоростей, к кривой потребных мощностей горизонтального полета (см. рис. 66).

Все полеты по маршрутам и перелеты следует выполнять только на режиме максимальной дальности полета.

В случае встречного ветра на маршруте скорость полета следует держать несколько большей, чем наивыгоднейшая, при попутном ветре — несколько меньшей. Величину скорости при попутном или при встречном ветре можно определить по графику потребной мощности горизонтального полета (см. рис. 66) путем проведения касательных из точек, соответствующих скорости ветра. Измененные скорости в этих случаях все же не должны отличаться от наивыгоднейшей более чем на ±20–25 км/час в зависимости от направления ветра и его скорости.

Уместно напомнить, что если при перелетах современных реактивных самолетов, скорость которых превышает 800 км/час, влиянием ветра на маршруте можно пренебречь, то при перелетах на вертолетах, скорость которых обычно не превышает 200 км/час, влияние ветра необходимо строго учитывать.

В визуальном полете следует вести ориентировку, своевременно внося нужные поправки в курс. При полете в облаках или за облаками для определения своего местоположения следует использовать радиосредства.

При окончании перелета переход с крейсерокого режима выполняется в обратном порядке. Одновременно с увеличением газа поворотом рукоятки коррекции в нейтральное положение следует уменьшить шаг несущего винта опусканием рычага «шаг-газ» до получения номинальных оборотов двигателя.

Попытка перевода вертолета на планирование только опусканием рычага «шаг-газ» вниз без поворота рукоятки коррекции в нейтральное положение может привести к временному падению оборотов несущего винта ниже минимально допустимых.

Наиболее часто встречаются следующие ошибки при переходе от набора высоты к полету по маршруту и наоборот:

— некоординированные движения рукояткой коррекции и рычагом «шаг-газ», в результате чего не сразу удается установить необходимый режим; это усложняет пилотирование, так как отвлекается внимание летчика;

— изменения режима работы двигателя в процессе полета для сохранения заданных высоты и скорости, что приводит к повышенному расходу топлива и уменьшению дальности полета.

При полетах по маршруту и перелетах следует периодически проверять показания приборов контроля работы двигателя и постоянно контролировать остаток топлива по бензиномеру.

УСТОЙЧИВОСТЬ И УПРАВЛЯЕМОСТЬ

Вертолет, как и все летательные аппараты, должен обладать некоторой устойчивостью и управляемостью.

Под устойчивостью летательного аппарата принято понимать его способность без вмешательства со стороны летчика восстанавливать равновесие, нарушенное какой-либо внешней причиной, иными словами, способность летательного аппарата самостоятельно сохранять заданный режим полета.

Те летательные аппараты, у которых без вмешательства летчика с ростом скорости полета появляются моменты, стремящиеся перевести аппарат на кабрирование, являются устойчивыми.

Летательные аппараты, у которых при этих же условиях возникают моменты, стремящиеся перевести аппарат в пикирование, являются неустойчивыми.

Для удобства анализа устойчивости летательных аппаратов условно различают статическую и динамическую устойчивость.

Статической устойчивостью принято называть стремление летательного аппарата вернуться к нарушенному режиму полета после исчезновения возмущения благодаря наличию восстанавливающих сил и моментов.

Под динамической устойчивостью принято понимать весь процесс возмущенного движения летательного аппарата относительно положения равновесия после его нарушения.

Повторяем, что это разделение устойчивости условное, так как на практике трудно разделить устойчивость на статическую и динамическую, особенно для вертолетов.

Управляемость — способность летательного аппарата реагировать на действия летчика, т. е. на отклонения органов управления.

Между устойчивостью и управляемостью существует тесная зависимость.

Совершенно естественно, что более устойчивый летательный аппарат, т. е. такой, для нарушения режима полета которого потребуются более мощные внешние импульсы, потребует и больших отклонений органов управления для изменения режима полета.

Следовательно, более устойчивый аппарат при прочих равных условиях будет обладать худшей управляемостью.

Становится ясным, что попытки создания чрезмерно устойчивого летательного аппарата приведут к тому, что этот аппарат будет обладать плохой управляемостью, а поэтому будет сложным в пилотировании.

Необходимое соответствие между устойчивостью и управляемостью летательных аппаратов должно выбираться из условий их назначения и особенностей эксплуатации. Так, например, нельзя требовать одинаковой устойчивости или одинаковой управляемости транспортного и спортивного самолетов. Дальний бомбардировщик, совершающий длительные полеты, должен обладать достаточно большой устойчивостью — и не нуждается в высокой маневренности — управляемости. Фронтовой истребитель, в задачи которого входит бой с истребителями, естественно, не должен быть излишне устойчивым, так как это ухудшит его маневренность, зато он должен обладать прекрасной управляемостью.

По степени устойчивости все летательные аппараты можно разделить на устойчивые, нейтральные и неустойчивые.

Устойчивыми аппаратами называются такие, которые без участия летчика восстанавливают нарушенный режим полета после прекращения действия возмущения.

Нейтральными называются такие аппараты, которые после исчезновения причин, нарушивших исходный режим полета, сохраняют новый режим.

Неустойчивыми называются летательные аппараты, которые после исчезновения причин, вызвавших нарушение режима полета, все больше уходят в одну или в другую сторону от исходного режима полета.

Все эти рассуждения чисто теоретического характера. Как правило, не существует летательных аппаратов, которые могли бы быть целиком отнесены к одному из видов устойчивости.

Устойчивость большинства летательных аппаратов зависит от их центровки, скорости и режима полета. Многие летательные аппараты обладают всеми видами устойчивости при различных центровках, режимах и скоростях полета; при одних условиях они устойчивы, при других — нейтральны, а при некоторых могут быть и неустойчивыми.

Управляемость, так же как и устойчивость, может изменяться в широких пределах в зависимости от условий полета.

Следует оговориться, что если у самолета изменение центровки — положения центра тяжести самолета относительно САХ (средней аэродинамической хорды) — является очень эффективным средством, влияющим на характеристики его устойчивости, то на одновинтовом вертолете изменение его центровки влияет на устойчивость в значительно меньшей степени.

При изменении центровки вертолета, т. е. изменении положения его центра тяжести относительно оси несущего винта, вследствие различной его загрузки «ли выгорания топлива в полете изменится лишь наклон оси фюзеляжа, а также положение автомата-перекоса и ручки управления Так, например, при отсутствии пассажиров в кабине вертолета его центровка станет более задней и он будет летать с опущенным хвостом так, чтоб>ы тяга несущего винта проходила через центр тяжести; ручка управления при этом будет отклонена вперед. Наоборот, при наличии пассажиров и выгорании большей части горючего центровка вертолета станет более передней и для обеспечения равновесия моментов он должен летать с опущенным носом; в этом случае ручка управления уйдет на себя (рис. 75).

Рис. 75. Полет вертолета при задней (1) и передней (2) центровке

Допустимые эксплуатационные центровки вертолета получаются из условия необходимых отклонений ручки управления, обеспечивающих управление им при предельных центровках.

Из сказанного ясно, что изменения центровки у одновинтового вертолета не должны быть очень большими, так как при предельных центровках значительно усложняется его пилотирование.

Остановимся несколько подробнее на понятии «центровка вертолета».

Под центровкой вертолета принято понимать положение его центра тяжести относительно оси и плоскости! вращения несущего винта, выраженное в миллиметрах.

Центром тяжести (ЦТ) вертолета (самолета) называется точка приложения равнодействующей всех сил веса деталей и грузов вертолета (рис. 76).

Рис. 76. Центр тяжести вертолета

Напомним, что у вертолетов, как и у самолетов, различают устойчивость и управляемость по трем осям: продольную, поперечную и путевую.

Чтобы вертолет (самолет) был простым в пилотировании, он должен быть достаточно устойчивым и управляемым по всем трем осям. Кроме того, очень важно, чтобы устойчивость и управляемость по всем трем осям имели определенное соотношение. Так, например, большая поперечная устойчивость при малой путевой или малая поперечная устойчивость при большой путевой может сделать полет на летательном аппарате не только неприятным, но в некоторых случаях и очень сложным. То же самое можно сказать и об управляемости.

Вследствие взаимной зависимости между поперечной и путевой устойчивостью и управляемостью их часто объединяют под общим понятием боковой устойчивости и управляемости.

Между продольной и боковой устойчивостью и управляемостью также необходимо соблюдать определенное, выработанное практикой соотношение.

Наиболее современные модели вертолетов обладают некоторыми запасами устойчивости и достаточно хорошей управляемостью на основных режимах полета.

Рассматриваемый одновинтовой вертолет по устойчивости на основных (режимах полета можно отнести к машинам нейтральным, так как запас устойчивости у него очень мал. Кроме того, его управляемость характерна заметным запаздыванием. Причина запаздывания управления кроется в самом принципе управления вертолетом.

Если на самолете моменты, необходимые для управления им, создаются сравнительно небольшими рулевыми поверхностями, находящимися на больших плечах относительно центра тяжести самолета, то на вертолете такие же моменты создаются при малых плечах большой силой — тягой несущего винта (рис. 77).

Рис. 77. Силы и моменты, используемые для управления самолетом и вертолетом

Естественно, что, отклоняя любую рулевую поверхность на самолете, очень легко изменить направление движения небольшой массы воздушного потока, которая почти сразу меняет свое направление, а следовательно, эффект управления проявляется немедленно после отклонения ручки управления самолетом.

Отклонение ручки управления на вертолете вызывает соответствующий наклон автомата-перекоса, который, изменяя установочные углы лопастей несущего винта, заставляет наклониться в нужную сторону его плоскость вращения. В результате изменяется направление движения большой массы воздуха, отбрасываемой несущим винтом.

Для изменения положения в пространстве лопастей несущего винта, имеющих большие размеры и вес, и изменения направления потока воздуха необходимо некоторое время, которое и обусловливает эффект запаздывания управления.

Летчик, выполняющий свой первый полет на вертолете, с удивлением замечает, что, несмотря на все его старания удержать вертолет от раскачивания, ему это не удается, особенно и поперечном направлении.

Покачивания вертолета в этом случае не принимают угрожающего характера, но неприятны вследствие ощущения беспомощности, так как первое время их не удается парировать.

Любой самолет реагирует на отклонения органов управления практически без запаздывания, и у летчика, ранее летавшего на самолетах, выработалась привычка к управлению такого типа.

Выполняя же полет на вертолете, управление которым обладает заметным запаздыванием, летчик первое время пытается управлять им плавными движениями ручки управления, характерными для самолета, что и является причиной раскачивания.

Устойчивость вертолета зависит от моментных характеристик несущего винта, фюзеляжа, рулевого винта и остальных частей вертолета.

Как известно, с ростом скорости поступательного полета вертолета маховые движения лопастей несущего винта увеличиваются, следовательно, увеличивается «завал» несущего винта назад. Плоскость, или, как иногда говорят, «тюльпан», несущего винта как бы сдувается назад встречным потоком воздуха (рис. 78). В результате несущий винт с ростом скорости полета вертолета создает кабрирующий момент. Таким образом, несущий винт устойчив по скорости.

Рис. 78. Завал «тюльпана» несущего винта при полете с поступательной скоростью

Фюзеляж одновинтового вертолета с ростом скорости полета создает пикирующий момент, следовательно, он неустойчив по скорости. Направление вращения рулевого винта выбрано таким, что он создает кабрирующий момент, несколько улучшая устойчивость вертолета.

Однако устойчивость рассматриваемого одновинтового вертолета в результате суммирования моментов всех его частей очень близка к нейтральной.

Если проследить, как изменяется устойчивость одновинтового вертолета в зависимости от скорости полета, то по его балансировочной кривой видно, что на малых скоростях он нейтрален, так как усилие на ручке с изменением скорости почти не меняется; на средних скоростях вертолет устойчив, так как увеличение скорости требует увеличения усилия на ручке управления от себя; на больших скоростях он опять становится нейтральным и даже неустойчивым, так как усилия на ручке управления с ростом скорости полета уменьшаются.

Для увеличения продольной устойчивости вертолета на нем устанавливают стабилизатор. Создавая кабрирующий момент, стабилизатор улучшает характеристики устойчивости вертолета. Естественно, что при висении стабилизатор не улучшает устойчивость вертолета.

Балансировочная кривая для рассматриваемого одновинтового вертолета со стабилизатором показывает, что его устойчивость с ростом скорости остается все время положительной.

Выполняя полеты на различных вертолетах, можно судить об их устойчивости и управляемости, сравнивая их между собой.

Кроме того, об устойчивости некоторых вертолетов (самолетов) можно судить по отклонению, или, как говорят, по расходу, ручки управления в зависимости от скорости полета. Если с увеличением скорости полета ручку все время приходится отклонять от себя, это значит, что вертолет устойчив. Такими характеристиками обладают вертолеты со стабилизаторами. В этих случаях и градиент усилий на ручке управления по скорости полета также говорит об устойчивости вертолета.

Если же при увеличении скорости полета для балансировки вертолета ручку управления приходится брать на себя даже незначительно, это сигнализирует о том, что вертолет неустойчив (рис. 79).

Рис. 79. Балансировочные кривые вертолета:

1 — без стабилизатора; 2 — со стабилизатором, 3 — неустойчивого вертолета

Об управляемости вертолета можно судить по чувствительности управления. Чувствительностью управления называется угловая скорость вращения вертолета относительно какой-либо его оси при отклонении на 1° автомата-перекоса или при изменении шага рулевого винта.

Следует также помнить еще об одной особенности устойчивости и управляемости вертолета одновинтовой схемы.

Боковая сила несущего винта, появляющаяся при полете с поступательной скоростью вследствие его «завала» вбок, которая не может быть уравновешена тягой рулевого винта на всех режимах полета, заставляет выполнять прямолинейный полет либо с соответствующим креном, либо со скольжением (рис. 80).

Эту особенность пилотирования одновинтового вертолета особенно следует учитывать при полетах по приборам.

Рис. 80. Положение фюзеляжа вертолета при полете с поступательной скоростью:

1 — скольжение; 2 — крен

Глава VI

ПЛАНИРОВАНИЕ

МОТОРНОЕ ПЛАНИРОВАНИЕ. ВИХРЕВОЕ КОЛЬЦО

Моторным планированием мы будем называть планирование вертолета с частичным использованием мощности двигателя для регулирования вертикальной скорости снижения.

Как уже известно из предыдущей главы, моторное планирование может производиться под различными углами к горизонту — от очень пологого до отвесного, в диапазоне скоростей от максимальной до 10–15 км/час.

При моторном планировании на больших скоростях не следует превышать максимально допустимую скорость полета.

Не следует также превышать вертикальную скорость снижения 4–5 м/сек по вариометру при отвесном моторном планировании.

Схемы сил при моторном планировании с поступательной скоростью и при отвесном планировании показаны на рис. 81.

Рис. 81. Моторное планирование с поступательной скоростью (1) и отвесное (2)

Устойчивость вертолета на режиме моторного планирования изменяется почти так же, как и в горизонтальном полете. Обороты несущего винта при моторном планировании следует сохранять в диапазоне от номинальных до минимально допустимых.

Производя моторное планирование с больших высот или в холодное время года, необходимо особенно внимательно следить за температурными режимами двигателя во избежание его переохлаждения.

Остановимся подробнее на режиме вихревого кольца.

При висении вертолета масса воздуха, проходящая через диск несущего винта, отбрасывается вниз с достаточно большой скоростью, вследствие чего тяга несущего винта равна весу вертолета. Некоторые потери имеют место в этом случае из-за перетекания небольшого количества воздуха у концов лопастей снизу, из зоны с повышенным давлением в зону пониженного давления. Подходя к винту сверху с достаточно большой скоростью, эта часть воздушного потока практически не участвует в создании подъемной силы.

При отвесном снижении вертолета с вертикальной скоростью 3–5 м!сек спектр обтекания несущего винта несколько изменяется.

Снижаясь с работающим двигателем, вертолет увлекает с собой и массу воздуха, протекающую через несущий винт, причем над винтом разрежение увеличивается, а отбрасываемый вниз воздух, встречая лежащие ниже невозмущенные слои воздуха, выполняющего роль своеобразного клина, изменяет направление своего движения, и уже большая его часть начинает участвовать в создании кольцевого вихря вокруг несущего винта. Потери на винте резко возрастают, и скорость снижения увеличивается.

Возросшая скорость снижения (6—10 м/сек) приводит к тому, что резко возрастает разрежение над несущим винтом и еще большее количество воздуха начинает принимать участие в вихревом кольце вокруг несущего винта.

Увеличение мощности двигателя в этом случае не увеличивает подъемной силы несущего винта, и вертолет, окруженный вихревым кольцом, опускается в невозмущенные слон воздуха, раздвигая их подобно своеобразному клину.

В результате окружающая масса воздуха вообще перестает участвовать в создании подъемной силы, а скорость снижения возрастает, несмотря на полную мощность двигателя (рис. 82).

Рис. 82. Вихревое кольцо:

1 — висение вертолета; 2 — малая скорость снижения; 3 — большая скорость снижения

При снижении вертолета в режиме вихревого кольца ухудшаются его устойчивость и управляемость и возникает интенсивная тряска всего вертолета.

Режим вихревого кольца до настоящего времени еще недостаточно исследован, однако для вывода вертолета из этого опасного режима достаточно перевести его на режим самовращения несущего винта. В этом случае вихревое кольцо «исчезает и вертолет начинает устойчиво снижаться на режиме самовращения. Вертикальное снижение на режиме самовращения не обеспечивает безопасного приземления из-за большой скорости снижения. Поэтому, переведя вертолет на режим самовращения опусканием рычага «шаг-газ» вниз до получения устойчивых оборотов несущего винта, равных номинальным, следует плавным отклонением ручки управления от себя перевести вертолет в поступательный полет.

САМОВРАЩЕНИЕ НЕСУЩЕГО ВИНТА. ОПАСНАЯ ЗОНА

Режим самовращения несущего винта (авторотация) — самый интересный режим его работы. На этом режиме несущий винт вертолета, не потребляя мощность двигателя, не только вращается, сохраняя необходимые обороты, но и создает тягу, обеспечивающую безопасное планирование и управляемость.

Необходимым условием самовращения несущего винта является прохождение воздушного потока снизу вверх через диск несущего винта, поэтому этот режим возможен только при снижении вертолета и напоминает режим планирования самолета с задросселированным двигателем.

Планировать на режиме самовращения несущего винта можно на всех скоростях — от максимальной до отвесного планирования.

Вертикальная скорость снижения вертолета зависит от скорости планирования. Кривая, показывающая зависимость вертикальной скорости снижения от поступательной скорости полета на режиме самовращения несущего винта, называется указательницей глиссад планирования (рис. 83).

Рис. 83. Указательница глиссад планирования вертолета

Поступательную скорость, соответствующую наименьшей скорости снижения, можно найти, проведя касательную к кривой, параллельную оси поступательной скорости. Скорость, соответствующую наибольшему качеству вертолета, т. е. скорость, при которой вертолет пролетит наибольшее расстояние, планируя с данной высоты, можно определить, проведя касательную из начала координат.

Режим самовращения несущего винта имеет огромное значение для вертолета, так как он обеспечивает выполнение посадки в случае отказа двигателя.

На этом режиме полета вертолет как бы превращается в автожир, и подъемная сила несущего винта при этом возникает за счет скоса потока, протекающего через диск несущего винта снизу вверх (рис. 84).

Рис. 84. Схема сил, действующих на вертолет при планировании на режиме самовращения несущего винта

Какая же причина заставляет вращаться несущий винт вертолета на этом режиме?

Многие считают, что несущий винт в этом случае должен вращаться в сторону, обратную первоначальному вращению, т. е. хвостиком вперед, так как его лопасти имеют положительный установочный угол. Однако, как увидим дальше, это мнение справедливо только при двух условиях: 1) если вертолет начнет снижение с остановленным винтом, что невозможно, и 2) если лопасти несущего винта вертолета будут иметь установочные углы, превышающие критические углы профиля лопастей.

Следует сказать, что для обеспечения устойчивого режима самовращения несущего винта необходимо уменьшить установочные углы его лопастей до некоторой малой величины путем опускания рычага «шаг-газ» вниз. Этот процесс очень похож на перевод самолета в режим планирования.

Рассмотрим схему сил, действующих на элемент лопасти несущего винта (рис. 85).

Рис. 85. Схема сил, действующих на элемент лопасти несущего винта при работе его на режиме самовращения:

1 — установившийся режим; 2 — рост оборотов; 3 — падение оборотов

Как известно, подъемная сила профиля Y всегда перпендикулярна к потоку, а лобовое сопротивление профиля X направлено по потоку. Полная аэродинамическая сила элемента лопасти Rэл будет равна геометрической сумме сил Y и X. Когда полная аэродинамическая сила элемента лопасти Rэл перпендикулярна к плоскости вращения несущего винта, то этот случай соответствует установившемуся режиму самовращения несущего винта.

В случае уменьшения оборотов несущего винта по какой-либо причине окружная скорость Rэл элемента лопасти уменьшится, при этом увеличится угол атаки α, а следовательно, наклонится вперед. Появившаяся горизонтальная составляющая, направленная в сторону вращения несущего винта, начнет разгонять лопасть. Как только окружная скорость элемента лопасти достигнет исходной величины, полная аэродинамическая сила Rэл снова станет перпендикулярной к плоскости вращения несущего винта.

При случайном увеличении оборотов несущего винта угол атаки элемента лопасти уменьшится, Rэл наклонится назад, появится горизонтальная составляющая, тормозящая вращение лопасти, и обороти вновь упадут до равновесных.

Следовательно, необходимым условием установившихся оборотов режима самовращения для элемента лопасти является равенство φ = α — Θ.

График изменения (α — Θ) по α носит название графика запаса самовращения профиля (рис. 86).

Рис. 86. График запаса самовращения

Проводя прямую, параллельную оси α, для угла φ_0, соответствующего нашему установочному углу, получим две точки A_1 и А_2. Тогда заштрихованная часть графика будет представлять область, в которой возможно самовращение для нашего профиля при φ_0.

Однако практически может быть использована только левая часть кривой от точки A_1 до точки Б, соответствующая устойчивому, установившемуся самовращению, в нашем случае — точка A_1, соответствующая углу атаки α_1.

В самом деле, если по какой-либо причине несущий винт замедлит вращение, то угол а увеличится и появятся силы, ускоряющие вращение винта, так как α — Θ в этом случае станет больше, чем φ_0. Ускорение вращения будет протекать до тех пор, пока α — Θ не станет равной φ_0.

Если же несущий винт увеличит обороты, то угол а уменьшится, α — Θ станет меньше φ_0 и замедление будет продолжаться до тех пор, пока не наступит равенство α — Θ = φ_0.

Для правой части кривой от точки Б до А_2 режим самовращения не будет устойчивым, например, при случайном замедлении вращения несущего винта в точке А_2, соответствующей углу атаки α_2, α увеличится, но так как при этом α — Θ уменьшится, то будет продолжаться замедление вращения и несущий винт выпадет из режима самовращения.

Следует остановиться еще на одной особенности самовращения несущего винта. Вследствие различных окружных скоростей элементов лопасти, расположенных на разных радиусах, углы атаки их будут различными. Угол атаки концевого элемента лопасти, где окружная скорость наибольшая, будет малым; у комлевого элемента, где окружная скорость мала, угол атаки будет большим, а для промежуточного элемента лопасти угол атаки будет средним. Таким образом, промежуточный элемент лопасти несущего винта, расположенный примерно на 0,7∙r, будет работать в режиме установившегося самовращения. Концевой элемент лопасти будет иметь полную аэродинамическую силу Rэл наклоненную назад, против вращения, т. е. будет ведомым, а корневой, у которого Rэл наклонена вперед, будет ведущим, т. е. создающим крутящий момент, необходимый для вращения всего несущего винта в режиме самовращения (рис. 87).

Рис. 87. Наклон векторов полной аэродинамической силы в различных сечениях лопасти несущего винта на режиме самовращения

Остановимся теперь на понятии «опасная зона». Как известно, вертикальная скорость снижения вертолета на режиме самовращения несущего винта в сильной степени зависит от поступательной скорости полета на этом режиме.

При вертикальном снижении на режиме самовращения несущего винта у многих вертолетов, в том числе и у рассматриваемого одновинтового вертолета, вертикальная скорость снижения очень велика, вследствие чего не гарантирована благополучная посадка на этом режиме даже при использовании общего шага несущего винта.

Практикой установлено, что для обеспечения благополучной посадки вертолета, выполняющего висение, в случае отказа двигателя могут быть приняты две безопасные высоты — 10 м и 150 м.

В случае отказа двигателя на вертолете, висящем на высоте до 10 м, летчик практически не в силах что-либо предпринять, поэтому вертолет просто упадет на землю. Вместе с тем вследствие большой массы и инерции несущего винта последний будет убавлять обороты не мгновенно, поэтому и подъемная сила несущего винта исчезнет не сразу, а будет убывать постепенно в течение нескольких секунд. В случае отказа двигателя при висении вертолета на предельной высоте 10 м ему в худшем случае грозит небольшая поломка, так как вертикальная скорость приземления не превысит при этом расчетной скорости для шасси.

При отказе двигателя вертолета, висящего на высоте 150 м, летчик имеет возможность, переведя вертолет на режим самовращения несущего винта, успеть за время потери высоты разогнать вертолет до наивыгоднейшей скорости, при которой гарантируется безопасное приземление.

Отказ двигателя на вертолете, висящем в диапазоне высот от 10 до 150 м, чреват неприятными последствиями, поэтому этот диапазон высот носит название опасная зона.

Совершенно естественно, что, чем больше скорость полета вертолета отличается от скорости висения, тем меньше потребуется времени, чтобы набрать наивыгоднейшую скорость в случае отказа двигателя, а следовательно, уменьшатся размеры опасной зоны (рис. 88).

Рис. 88. Опасная зона

ВЫПОЛНЕНИЕ РЕЖИМА САМОВРАЩЕНИЯ НЕСУЩЕГО ВИНТА В ТРЕНИРОВОЧНЫХ ЦЕЛЯХ

Самовращение несущего винта является очень важным режимом, так как в случае отказа двигателя он обеспечивает не только безопасное снижение вертолета, но и выполнение посадки.

Как известно, планирование на режиме самовращения несущего винта — самый спокойный и простой с точки зрения пилотирования режим полета. Вследствие того что двигатель или не работает, или задросселирован и работает на малых оборотах, вибрации вертолета несколько меньше, чем при работающем двигателе, так как в этом случае нет вибраций, создаваемых двигателем.

Вместе с тем этот режим полета имеет ряд особенностей, к которым необходимо привыкнуть, для чего следует пройти специальную тренировку. Для овладения этим режимом полета приходится преднамеренно выполнять планирование на режиме самовращения несущего винта.

Вследствие того что ввод в режим самовращения и вывод из него требуют некоторой потери высоты, а само планирование должно быть достаточно продолжительным, первые полеты для обучения и тренировки планированию на режиме самовращения несущего винта следует выполнять только в зоне. Ввод в режим самовращения следует начинать не ниже 1000 м, а вывод — не ниже 500 м. Потери высоты в 500 м вполне достаточно для обучения вводу, планированию и выводу из него.

После того как летчик усвоит все элементы планирования на режиме самовращения в зоне, можно перейти «планированию на меньших высотах с выводом из него на высоте не ниже 100 м. Только после овладения этими полетами можно переходить к обучению посадкам на режиме самовращения несущего винта. Выполнение посадок будет разобрано в главе VII.

Остановимся подробнее на выполнении ввода в режим самовращения несущего винта, планирования на этом режиме и вывода из него.

Набрав заданную высоту и установив необходимую скорость, следует плавным движением рычага «шаг-газ» начать уменьшение шага несущего винта при неизменном положении рукоятки коррекции газа. Обороты двигателя и несущего винта при этом останутся неизменными, а наддув двигателя уменьшится до наддува, соответствующего малым оборотам двигателя при работе его на земле. Обе стрелки указателя оборотов останутся вместе и будут указывать номинальные обороты.

После того как рычаг «шаг-газ» дойдет до своего нижнего положения (до упора), необходимо плавным поворотом рукоятки коррекции убрать газ полностью. В этом случае двигатель перейдет на малые обороты и стрелка оборотов двигателя на указателе оборотов отстанет от стрелки оборотов несущего винта.

Вертолет переведен на режим самовращения несущего винта. Необходимо иметь в виду, что при переводе вертолета на этот режим сильно изменяется его балансировка по всем прем осям, поэтому в процессе ввода необходимо сохранять заданную скорость планирования и прямолинейное направление. По окончании перевода вертолета на режим самовращения несущего винта следует снять нагрузку с ручки управления триммерами.

При первых тренировочных полетах перевод вертолета на режим самовращения следует выполнять особенно плавно, чтобы уменьшить резкость изменения балансировки вертолета.

Переводя вертолет на режим самовращения на высоте более 1000 м, рычаг «шаг-газ» не следует опускать вниз до упора, так как в этом случае обороты несущего винта превысят номинальные. Рычаг «шаг-газ» следует опускать вниз до тех пор, пока обороты несущего винта не превысят номинальные на 30–50 в минуту; оставив его в этом положении, необходимо следить за оборотами несущего винта.

По мере снижения обороты несущего винта будут уменьшаться, и когда они упадут на 30–50 об/мин ниже номинальных, дальнейшим опусканием рычага «шаг-газ» увеличить их до прежнего значения. Это необходимо проделывать до тех пор, пока рычаг «шаг-газ» не станет на нижний упор.

В холодное время года или при планировании с больших высот перед переводом вертолета на режим самовращения следует закрыть заслонки охлаждения двигателя.

При переводе вертолета на режим самовращения некоторые летчики допускают следующие ошибки:

1) резкий перевод на режим самовращения; при этом сильно усложняется пилотирование и затрудняется сохранение заданной скорости, что особенно нежелательно при первых полетах;

2) убирание коррекции газа одновременно с опусканием рычага «шаг-газ»; эта ошибка может привести к уменьшению оборотов несущего винта ниже минимально допустимых;

3) длительное планирование на режиме самовращения без балансировки вертолета триммерами; повторение этой ошибки создает у летчика неуверенность в этом режиме полета.

Следует помнить, что наиболее сложным вследствие очень резкого изменения балансировки вертолета является энергичный переход на режим самовращения с набора высоты на номинальном и особенно на форсированном режимах работы двигателя.

Планирование на режиме самовращения несущего винта можно выполнять от пологого планирования на наивыгоднейшей скорости до крутого планирования на больших и малых скоростях. При наивыгоднейшей скорости планирования качество рассматриваемого одновинтового вертолета равно примерно 4–4,5, т. е. с высоты 1000 м он может пролететь на режиме самовращения около 4–4,5 км.

При скоростях больших или меньших, чем наивыгоднейшая, качество вертолета и дальность планирования уменьшаются (см. рис. 83).

Необходимо помнить, что при планировании на режиме самовращения с очень малыми скоростями поступательного полета скорости вертикального снижения получаются большими, что может сильно усложнить посадку.

Устойчивость и управляемость вертолета при планировании на режиме самовращения несущего винта по всем осям хорошие.

Особенностью управляемости рассматриваемого одновинтового вертолета на планировании является очень большой расход (отклонение) левой педали ножного управления, в результате чего на этом режиме несколько труднее выполнять левый разворот.

Если при продолжительном планировании на режиме самовращения двигатель интенсивно охлаждается, несмотря на закрытые заслонки, следует по достижении минимально допустимой температуры головок цилиндров прекратить планирование и перейти в горизонтальный моторный полет для подогрева двигателя.

Следует помнить, что для вывода вертолета из режима самовращения несущего винта требуется некоторое время, в результате чего при выводе вертолет теряет высоту. При неумелом выводе вертолет может потерять до 200 м высоты и даже более, при правильном выводе потеря высоты может составить всего 30–50 м.

Так же как и при переходе на режим самовращения, при выводе из него сильно изменяется балансировка вертолета по всем трем осям. Однако вывод вертолета из режима самовращения существенно отличается от ввода. Если при соответствующей тренировке перевести вертолет на режим самовращения можно очень быстро (рычаг «шаг-газ» можно опустить вниз за 0,1 сек), то при выводе из режима самовращения резкая дача газа совершенно недопустима, так как она может привести к резкому удару в момент включения муфты свободного хода с последующим повреждением несущего винта и трансмиссии вертолета.

Для обеспечения плавного безударного включения муфты свободного хода увеличивать газ двигателя для вывода вертолета из планирования следует в такой последовательности. Вначале плавным поворотом рукоятки коррекции газа увеличить обороты двигателя до такой величины, чтобы стрелка оборотов двигателя на указателе оборотов плавно подошла к стрелке оборотов несущего винта. При этом не должен ощущаться удар при включении муфты свободного хода. После того как стрелки совместились, можно плавным подъемом рычага «шаг-газ» вверх увеличить наддув двигателя до необходимой величины. Появившийся при этом реактивный момент следует парировать отклонением вперед правой педали ножного управления, а затем снять усилия на ручке управления триммерами и открыть заслонки охлаждения двигателя.

РЕЖИМ САМОВРАЩЕНИЯ В ОСОБЫХ СЛУЧАЯХ

Под особыми случаями следует понимать различные отказы материальной части вертолета и другие обстоятельства, вынуждающие летчика использовать режим самовращения несущего винта.

К отказам материальной части можно отнести: полный отказ двигателя; неустойчивую работу двигателя — колебания его оборотов, приводящие к ударам в трансмиссии, сильному усложнению пилотирования и не гарантирующие целость несущего винта; ненормальности поведения вертолета в полете, когда летчику еще не ясны их причины.

Летчик может воспользоваться режимом самовращения несущего винта также при следующих обстоятельствах: при нападении воздушного противника, когда необходимо в кратчайшее время потерять высоту; при вынужденном выключении двигателя вследствие возникновения на нем пожара и т. п.

Из перечисленных случаев наиболее тяжелым и сложным для летчика является внезапная резкая остановка двигателя. При этом летчик, как правило, осознает, что произошел отказ двигателя не столько в результате слуховых ощущений, сколько по резкому изменению поведения вертолета. Вследствие мгновенного исчезновения реактивного момента несущего винта вертолет начинает энергично разворачиваться вправо с одновременным сильным нарушением балансировки в продольном и поперечном отношениях.

Летчик, имеющий малый опыт полетов на вертолете и, конечно, не ожидавший отказа двигателя, в этом случае, инстинктивно стараясь сохранить нормальное положение вертолета в пространстве и прямолинейность полета, может просто забыть опустить вниз до упора рычаг «шаг-газ» для перевода вертолета на режим самовращения несущего винта.

Ненормальности в поведении вертолета в момент отказа двигателя протекают тем резче, чем больше мощность, на которой работал двигатель перед отказом. Следовательно, наиболее сложен и опасен случай отказа двигателя при наборе высоты, когда он работает на номинальной и особенно на форсированной мощности. В этих случаях, помимо того, что реактивный момент несущего винта имеет наибольшую величину, а следовательно, и наиболее резко будут протекать все явления, сопутствующие отказу двигателя, несущий винт вертолета, имея большие установочные углы лопастей, очень быстро будет терять обороты, что при некотором запаздывании летчика с уменьшением общего шага может привести к потере управления вертолетом и к невозможности перевода винта на режим самовращения.

Опыт полетов показывает, что при отказе двигателя на высоте полета около 1000 м, если он перед отказом работал на режиме 0,8–0,9 номинальной мощности, запаздывание в сбросе шага до 3 сек обеспечивает нормальный переход вертолета на режим самовращения. Естественно, что при отказе двигателя на номинальной или на форсированной мощности перевод вертолета на режим самовращения надо выполнять за меньшее время.

Перевод вертолета. на режим самовращения в случае отказа двигателя выполняется так же, как и при тренировочных полетах. Перемещение рычага «шаг-газ» вниз в этом случае может быть быстрым (до 0,1 сек); при этом, чем раньше после отказа двигателя будет произведен сброс шага несущего винта, тем меньшие возмущения появятся в поведении вертолета, тем проще будет его пилотирование.

При переводе вертолета на режим самовращения в случае отказа двигателя летчик, сбрасывая общий шаг, должен стараться удержать вертолет в нормальном положении.

Планирование на режиме самовращения с неработающим двигателем ничем не отличается от планирования на этом режиме с задросселированным двигателем.

После перевода вертолета на режим самовращения при отказе двигателя, если позволяет высота полета, надо сбалансировать вертолет триммерами, сняв усилия на ручке управления, выключить зажигание, муфту включения и закрыть пожарный кран.

В случае неустойчивой работы двигателя в полете, когда он резко меняет обороты, что приводит к толчкам и ударам в трансмиссии, могущим ее повредить, перевод вертолета на режим самовращения надо производить так же, как при тренировочных планированиях.

Если все попытки выяснить причины неустойчивой работы двигателя и наладить его работу после перехода на режим самовращения не дали положительных результатов, следует остановить двигатель, выключить муфту включения и закрыть пожарный кран. Попытка использовать неустойчиво работающий двигатель при вынужденной посадке может привести к аварии вертолета.

Следует, конечно, помнить, что после перевода вертолета на режим самовращения в случае отказа двигателя необходимо, установив наивыгоднейшую скорость планирования и используя имеющуюся высоту полета, подыскать наиболее подходящее место для посадки.

Летчику, летающему на вертолетах, всегда следует иметь в виду, что наиболее спокойным режимом полета является планирование на режиме самовращения несущего винта. Поэтому, если в любом полете он заметит какие-либо ненормальности в поведении вертолета (повышенную тряску, толчки и удары, резкое ухудшение устойчивости или управляемости и т. п.), причины которых еще не ясны, следует, не раздумывая, перевести вертолет на режим самовращения, если, конечно, позволяет высота полета.

Ненормальности в поведении вертолета могут быть результатом нарушения регулировки несущего винта, неисправности трансмиссии или нарушения работы двигателя. Переводя вертолет на режим самовращения, летчик тем самым исключает влияние двигателя и частично трансмиссии, что позволит быстрее выяснить причину ненормального поведения вертолета. Кроме того, многие ненормальности в работе несущего винта сильнее проявляются при его работе на больших установочных углах, поэтому перевод несущего винта на режим самовращения во многих случаях может дать положительные результаты.

В случае пожара на двигателе следует немедленно перевести вертолет на режим самовращения, выключить двигатель, закрыть пожарный кран и привести в действие противопожарное устройство. Планирование на посадку производить так же, как и в случае отказа двигателя.

В тех случаях, когда необходимо потерять высоту в кратчайшее время по тактическим или по другим причинам, снижение следует выполнять только на режиме самовращения. Перевод вертолета на режим самовращения следует производить так же, как и при тренировочных полетах. Выключать двигатель при этом не следует. В холодное время года после перехода на планирование необходимо сохранять температурный режим двигателя во избежание переохлаждения его.

Если после планирования летчик намерен произвести посадку с использованием двигателя, то вывод из планирования следует начинать на высоте не ниже 100 м. Следует помнить, что перевод вертолета на режим самовращения в зависимости от обстановки можно производить и очень плавно и очень энергично; перевод же вертолета из режима самовращения в моторный полет во всех случаях требует достаточно плавных движений рукояткой коррекции и рычагом «шаг-газ».

Глава VII

ПОСАДКА

В отличие от самолетов посадку на вертолетах можно выполнять несколькими способами.

На самолетах старых типов с хвостовым колесом посадку можно было производить на три точки или на колеса.

На современных самолетах с носовым колесом посадка выполняется только одним способом — на главные колеса с последующим опусканием на носовое колесо.

Во всех этих случаях после приземления самолет выполняет пробег для гашения скорости. В зависимости от типа самолета и величины его посадочной скорости пробег может достигать очень большой величины; для некоторых самолетов он превышает 2 км.

На вертолетах посадку можно выполнять не только с пробегом, как на самолете, но и без пробега — по-вертолетному. Хотя пробег вертолета гари посадке по-самолетному очень мал (50—100 м) и обычно почти не зависит от типа вертолета, основным видом посадки вертолета является посадка по-вертолетному. При такой посадке вертолет приземляется без поступательной скорости — вертикально и пробег его равен нулю.

Следует отметить еще одну особенность вертолета: оба вида посадки, как с пробегом, так и без него, можно выполнять с использованием двигателя или после планирования на режиме самовращения несущего винта.

Способность вертолета выполнять посадку без пробега делает этот вид летательного аппарата независимым от аэродромов, вследствие чего он находит самое широкое применение.

ПОСАДКА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ДВИГАТЕЛЯ

При нормальной эксплуатации посадка на любом вертолете, как правило, выполняется без поступательной скорости по-вертолетному даже при наличии хорошего аэродрома. Такая посадка всегда производится с использованием двигателя для зависания вертолета перед приземлением.

Разберем, как выполняется эта посадка на одновинтовом вертолете.

Подойдя к пункту посадки на заданной высоте и наметив точку приземления, следует перевести вертолет на режим планирования.

В зависимости от обстановки и задания планирование может производиться либо по пологой траектории со значительной поступательной и малой вертикальной скоростями, либо по крутой траектории, когда поступательная скорость мала, а вертикальная близка к максимально допустимой величине. В обоих случаях снижение может производиться как с использованием двигателя, так и на режиме самовращения.

Перевод вертолета в планирование и само планирование выполняются так, как это описано в предыдущей главе.

Следует отметить лишь некоторые особенности планирования перед посадкой. Если снижение для посадки производится с небольшой высоты, то можно не закрывать заслонки охлаждения двигателя и не балансировать вертолет на планировании. Если же снижение производится со значительной высоты, то заслонки следует закрыть (особенно зимой), а вертолет сбалансировать триммерами.

Если подходы к месту посадки открытые, то планирование производится на наивыгоднейшей скорости, чтобы в случае отказа двигателя иметь наилучшие условия для перевода вертолета на режим самовращения.

Прежде чем переводить вертолет в планирование, необходимо, так же как и на самолете, выполнить так называемый расчет на посадку, т. е. нужно так построить маршрут захода на посадку, чтобы приземление было выполнено в намеченной точке. Расчет в большинстве случаев выполняется разворотом на 90° с предварительным полетом по кругу, как и на всех самолетах.

Следует отметить, что выполнение расчета на вертолете гораздо проще, чем на любом самолете. Так, например, на самолете очень легко исправить недолет, произведя подтягивание на двигателе, т. е. увеличив его мощность. Ошибку в расчете «перелет» исправить на самолете гораздо труднее, особенно если перелет очень велик или обнаружен на малой высоте. Между тем на вертолете оба вида ошибок в расчете исправляются очень просто: недолет, так же как и на самолете, — увеличением мощности двигателя, а перелет — убавлением поступательной скорости вплоть до вертикального снижения.

Разберем последовательность действий на посадке при нормальном расчете.

Выполняя планирование после четвертого разворота на скорости, близкой к наивыгоднейшей, необходимо до высоты 50 м, если вертолет был сбалансирован на режиме планирования, установить триммеры в положение, соответствующее висению (по указателям). Если этого не сделать на планировании, то при зависании перед посадкой, когда мощность двигателя будет увеличена, сильно изменится балансировка вертолета, при этом пилотирование его усложнится. Следует иметь в виду, что при достаточной тренировке, когда летчик полностью овладеет посадкой, это условие необязательно.

На высоте 20–15 м плавным небольшим взятием на себя ручки управления следует начать гашение поступательной скорости. Вертикальная скорость снижения при этом также уменьшится. Если ручку управления взять на себя энергично, то вертолет может не только прекратить снижение, но даже и взмыть, т. е. временно перейти в набор.

При правильном темпе гашения скорости полета вертолет, постепенно снижаясь, начнет подходить к поверхности земли. На высоте 7–5 м плавным поднятием рычага «шаг-газ» вверх следует увеличить мощность двигателя в таком темпе, чтобы вертолет завис на высоте 1–2 м. Желательно, чтобы точка зависания была в 2–4 м от площадки приземления. Это позволит хорошо осмотреть место приземления вертолета (рис. 89).

Рис. 89. Посадка вертолета без пробега с использованием двигателя

При переходе от планирования к зависанию в момент увеличения наддува двигателя вибрация вертолета может возрасти и летчик будет ощущать стремление вертолета к кабрированию, которое надо парировать. После зависания тряска исчезнет и ручку управления придется отклонить слегка от себя, так как в противном случае вертолет начнет двигаться назад.

Внимательно осмотрев при висении место приземления, необходимо небольшим отклонением ручки управления от себя, как это указывалось ранее, подать вертолет к середине площадки.

Надо всегда иметь в виду, что заход на посадку и, самое главное, приземление следует производить строго против ветра. Это условие особенно важно при первых полетах.

Выполнив зависание над серединой площадки и удерживая вертолет от перемещений, очень плавным движением рычага «шаг-газ» нужно дать вертолету возможность начать снижение. Перед самым приземлением таким же небольшим движением рычага «шаг-газ» вверх следует слегка поддержать вертолет. Приземление при этом произойдет очень мягко.

Как только летчик почувствует, что вертолет приземлился, особенно не задерживаясь, довольно энергичным движением следует опустить рычаг «шаг-газ» вниз до упора, чтобы вертолет надежно стал на колеса.

Для определения расстояния до земли при выполнении посадки по-вертолетному целесообразно смотреть на землю в такой последовательности. На планировании и при гашении скорости, так же как и на самолете, взгляд должен быть направлен вперед прямо или вперед слегка влево.

По мере гашения скорости взгляд на землю следует переносить ближе к вертолету. После зависания, так же как и при висении после взлета, смотреть на землю следует в непосредственной близости к вертолету, изредка бросая взгляд вперед на горизонт и ориентир для удержания вертолета строго против ветра.

Последовательность действий при заруливании после посадки такая же, как и при выруливании.

Посадка по-самолетному, т. е. с поступательной скоростью и с пробегом после приземления, выполняется на вертолете обычно только в тренировочных целях. Однако такая посадка может быть единственно возможной при некоторых неисправностях вертолета, например при отказе в полете управления рулевым винтом. В этом случае обычная посадка по-вертолетному невозможна, а посадку с поступательной скоростью выполнить можно.

Необходимость выполнить посадку по-самолетному может возникнуть также при эксплуатации вертолета на высокогорных площадках или при полетах с перегрузочным полетным весом в условиях высокой температуры окружающего воздуха, когда мощности двигателя для зависания вертолета перед посадкой может оказаться недостаточно.

Посадка по-самолетному в целях тренировки выполняется в следующем порядке. Планирование на посадку производится на наивыгоднейшей скорости. Расчет выполняется разворотом на 90°. Двигатель вертолета следует задросселировать так, чтобы скорость снижения по вариометру не превышала 3–4 м/сек.

При выполнении такой посадки рычаг «шаг-газ» остается неподвижным в процессе всей посадки. Приземление производится, как и на самолете, с использованием ручки управления.

Выравнивание следует начинать на высоте 6–8 м плавным движением ручки управления на себя. Темп взятия ручки управления должен быть таким, чтобы вертолет без взмываний, с постепенно уменьшающейся скоростью снизился до высоты 0,5–0,25 м. На этой высоте его следует выдержать. Перед самым приземлением полезно ручку еще слегка подобрать на себя, это позволит выполнить приземление очень мягко.

Для уменьшения длины пробега ручку управления следует удерживать в том же положении, при котором произошло приземление. При этом условии вертолет совершит пробег на основных колесах шасси и после уменьшения скорости опустит нос (рис. 90).

Рис. 90. Посадка вертолета с пробегом

Следует иметь в виду, что резко переваливать вертолет на хвост опасно, так как это может привести к поломке хвостовой опоры и повреждению рулевого винта.

Легкое касание хвостовой опорой земли допустимо и ничем не грозит.

При выполнении посадки с поступательной скоростью смотреть на землю надо так же, как при посадке на самолете, т. е. вперед прямо или вперед влево. Посадку такого типа желательно производить против ветра.

ПОСАДКА НА РЕЖИМЕ САМОВРАЩЕНИЯ

Посадка на режиме самовращения несущего винта выполняется при отказе двигателя и в тренировочных целях. Такая посадка может выполняться как с поступательной скоростью по-самолетному, так и без пробега.

Посадка на режиме самовращения по-самолетному без использования общего шага несущего винта сложна по выполнению, вследствие чего при такой посадке возможны значительные перегрузки, которые могут привести к поломке вертолета. Поэтому такая посадка, как правило, не производится.

Посадка на режиме самовращения без пробега выполняется только в аварийных случаях, при посадке вне аэродрома. В тренировочных целях такая посадка обычно не производится из-за сравнительно большой сложности ее выполнения.

Посадка на режиме самовращения для тренировки летного состава производится только с использованием общего шага несущего винта, однако при этом не ставится цель произвести приземление без пробега, так как это условие значительно усложняет выполнение самой посадки.

Разберем подробнее порядок выполнения посадки тренировочного типа на режиме самовращения несущего винта. Такие посадки следует выполнять только на аэродроме или на посадочной площадке, имеющей ровную поверхность, плотный грунт, открытые подходы и достаточные размеры. Старт в этом случае должен быть разбит строго против ветра.

Перед первой посадкой, которая должна производиться обязательно с инструктором, необходимо выполнить контрольное планирование на режиме самовращения без приземления для уточнения расчета. Иногда приходится выполнить несколько таких планирований подряд, если после первого или после второго контрольного планирования летчику не удалось уточнить расчет на посадку.

Точный расчет необходим потому, что при посадке на режиме самовращения выполнение расчета резко отличается от обычного расчета при моторном планировании, а самое главное, потому, что ошибка в расчете, допущенная при планировании на режиме самовращения, не может быть исправлена, так как двигатель при этом обязательно должен быть выключен.

Полеты для контрольных планирований и посадок на режиме самовращения должны выполняться по кругу на строго одинаковой высоте, в противном случае контрольные планирования перед посадкой просто потеряют смысл. Высота полета по кругу в этих случаях должна быть 200–400 м. Большие высоты полетов по кругу при выполнении тренировочных посадок на режиме самовращения невыгодны, так как более продолжительное планирование для обучающегося посадкам ничего не дает, а время, необходимое на один полет, с увеличением высоты резко возрастает, кроме того, сильно увеличивается расход топлива.

Контрольные планирования для уточнения расчета на посадку производятся в такой последовательности. Выполнив взлет и набрав заданную высоту, следует установить скорость горизонтального полета, равную наивыгоднейшей скорости планирования на режиме самовращения.

Совершая полет от второго разворота к третьему с курсом, обратным посадочному, следует все внимание уделять определению места выполнения третьего разворота. Для облегчения расчета на посадку могут быть рекомендованы два способа расчета.

Расчет первым способом выполняется следующим образом: если при обычном расчете третий разворот выполняется при таком удалении от посадочного «Т», когда оно визируется под углом около 45° от продольной оси вертолета (рис. 91), то при рекомендуемом расчете этот угол должен быть не менее 65–70°. Выполнив третий разворот без потерн высоты, перевод вертолета на режим самовращения следует начать, пролетев несколько больше половины расстояния между третьим и четвертым разворотами.

Рис. 91. Схема расчета при тренировочных посадках на режиме самовращения несущего винта

При таком расчете создается впечатление, что расчет выполнен неправильно — с большим перелетом, но бояться этого не следует, так как обычно все первые расчеты такого типа бывают с недолетом.

Перевод вертолета на режим самовращения выполняется обычным путем: удерживая вертолет в прямолинейном полете на заданной скорости, плавным движением опустить рычаг «шаг-газ» вниз до упора, после этого рукояткой коррекции убрать газ двигателя до расхождения стрелок указателя оборотов, т. е. до того момента, когда стрелка оборотов двигателя начнет отставать. Как только будет замечено отставание оборотов двигателя, вращением рукоятки коррекции следует увеличить газ до схождения стрелок; делается это для того, чтобы планирование производилось на режиме самовращения, но двигатель при этом не отставал от несущего винта; это необходимо для обеспечения быстрого ухода на второй круг.

При соблюдении этих условий к моменту схождения стрелок указателя оборотов высота планирования будет 250–220 м (при высоте полета по кругу 300 м), а вертолет будет находиться на четвертом развороте.

После выполнения четвертого разворота вертолет должен быть на высоте 170–150 м. Планируя по прямой на заданной скорости, до высоты 100—70 м, уже следует уточнить расчет и на высоте не ниже 50 м плавным подъемом рычага «шаг-газ» перевести вертолет в набор высоты.

Темп взятия рычага «шаг-газ» должен быть таким, чтобы при уходе на второй круг вертолет не опустился ниже высоты 20–30 м до поверхности земли. Пользоваться триммерами для балансировки вертолета после перевода его на планирование и после ухода на второй круг не имеет смысла, так как все это протекает довольно быстро, а усилия на ручке управления не так уж велики (рис. 92).

Рис. 92. Планирование и уход на второй круг при контрольном расчете на посадку

Описанный способ расчета на посадку имеет один недостаток, который несколько усложняет пилотирование вертолета.

Как известно, особенностями пилотирования рассматриваемого одновинтового вертолета на режиме самовращения являются несколько худшие характеристики при развороте влево по сравнению с разворотом вправо, а полеты по кругу обычно выполняются с левым кругом, т. е. с левыми разворотами. Следовательно, четвертый разворот придется выполнять влево, планируя на режиме самовращения.

Второй способ расчета, который можно рекомендовать, свободен от этого недостатка, однако выполнение самого расчета более сложно.

При втором способе расчета третий разворот выполняется на том же месте, что и при обычных полетах по кругу, т. е. при угле визирования на «Т» 45°. Но в отличие от обычного полета и описанного расчета перевод вертолета на режим самовращения производится лишь после четвертого разворота, который должен быть выполнен без потери высоты (300 м). На режим самовращения вертолет переводится после вывода из четвертого разворота так же, как и при первом способе расчета.

После того как контрольным планированием уточнен расчет при данных условиях, выполняется полет по кругу для захода на посадку одним из рекомендованных способов, но обязательно тем, которым выполнялось контрольное планирование.

Выполнение расчета и перевода вертолета на режим самовращения такое же, как и при контрольном планировании, с той лишь разницей, что после отставания моторной стрелки на указателе оборотов рукоятка коррекции убирается полностью, а двигатель выключается.

Выполняя все эти действия, следует точно выдерживать скорость планирования и нормальное положение вертолета в пространстве.

Подходя к земле, на высоте 20–15 м необходимо небольшим (на треть хода) плавным движением ручки управления на себя начать гасить скорость планирования вертолета, при этом слегка уменьшится и вертикальная скорость снижения.

На высоте 10—8 м очень плавным и медленным движением следует начать подъем рычага «шаг-газ» вверх, при этом заметно уменьшится вертикальная скорость снижения. Темп подъема рычага «шаг-газ» должен быть таким, чтобы вертолет, плавно снизившись до высоты 1–0,5 м, летел на этой высоте, медленно приближаясь к земле. Поступательная скорость вертолета при этом тоже очень мала.

Полезно перед самым моментом приземления еще более увеличить шаг несущего винта путем дальнейшего подъема рычага «шаг-газ». Для создания посадочного угла тангажа и во избежание касания хвостовой опорой о землю необходимо на высоте 1–0,5 м несколько отдать ручку управления от себя. Приземление при этом произойдет очень мягко, а пробег не превысит 10–15 м (рис. 93).

Рис. 93. Тренировочная (комбинированная) посадка на режиме самовращения несущего винта

Следует иметь в виду, что эффективность действия рычага «шаг-газ» сильно уменьшается по мере его подъема. Так, например, эффективность первой четверти его хода равна эффективности оставшейся части хода. Происходит это потому, что в начале движения рычага «шаг-газ» вверх обороты несущего винта велики, следовательно, прирост подъемной силы большой. По мере увеличения шага обороты несущего винта быстро уменьшаются, резко уменьшается и его подъемная сила. Вследствие этого темп движения рычага «шаг-газ», очень медленный в первой части своего хода, в процессе посадки все время плавно увеличивается.

Следует отметить, что в технической литературе о вертолетах при описании посадки такого типа нередко применяется термин «посадка с подрывом», а многие даже рекомендуют при таких посадках резко увеличивать шаг несущего винта. Это может привести только к аварии вертолета. Мы считаем, что такую посадку следует именовать посадкой с использованием общего шага, что гораздо точнее и более соответствует действительности.

Наиболее характерными ошибками, часто встречающимися при обучении посадке на режиме самовращения, являются:

— слишком резкое и большое по величине взятие ручки управления на себя, в результате чего вертолет не только перестает снижаться, а иногда даже может взмыть;

— слишком раннее (на большой высоте) и резкое движение рычагом «шаг-газ» вверх, что может привести к аварии вертолета;

— большой задир вертолета и неотдача ручки от себя перед приземлением, в результате чего может быть сломана хвостовая опора и поврежден рулевой винт.

ПОСАДКА В ОСОБЫХ СЛУЧАЯХ

К посадкам в особых случаях можно отнести:

— посадку на вязкий грунт — пахоту, глубокий снег, болото и высокую траву;

— посадку на пыльный грунт или на свежий снежный покров;

— посадку на площадку, ограниченную высокими препятствиями (деревьями, домами и пр.);

— посадку вне аэродрома вследствие отказа двигателя в полете.

Посадка на вязкий грунт отличается от посадки на плотный грунт только приземлением.

Заход на посадку, планирование, торможение и зависание выполняются так же, как и при обычной посадке. В этом случае необходимо особенно строго соблюдать условия посадки точно против ветра. Приземление должно быть строго вертикальным, без каких-либо перемещений вертолета, особенно в стороны. Приземление должно быть более энергичным, т. е. должно производиться с большей вертикальной скоростью, чем обычно.

Перед приземлением на вязкий грунт необходимо особенно тщательно осмотреть поверхность площадки в месте приземления, чтобы исключить возможность попадания одного из колес шасси в яму или в борозду, что может привести к опрокидыванию вертолета.

При посадке на незнакомую площадку, когда неровности почвы скрыты, например высокой травой, приземление рекомендуется выполнять плавно, не уменьшая сразу оборотов двигателя, чтобы при кренении вертолета иметь возможность оторвать его от земли и произвести посадку в другом месте.

Руление после посадки на вязкий грунт недопустимо, так как попытки руления неизбежно приведут к опрокидыванию вертолета. В случае необходимости перемещение вертолета следует производить подлетом на высоте 2–5 м.

При посадке на пыльный грунт или на свежевыпавший снег необходимо иметь в виду, что при обычном подходе на посадку с зависанием вертолета на высоте 1–2 м пыль или снег, поднятые струей несущего винта, окружают вертолет сплошным облаком. В результате резко ухудшается видимость вблизи вертолета и летчик может потерять представление о его пространственном положении.

Подход к месту посадки в этом случае следует выполнять выше, чем обычно, и строго против ветра, а первое зависание производить на высоте 5–7 м. Удерживая вертолет на этой высоте, следует небольшими перемещениями его вперед, назад и в стороны развеять пыль или снег на большей площади. Если поднявшаяся пыль сильно мешает наблюдать за горизонтом и поверхностью земли, надо несколько увеличить высоту висения и маневра. По мере улучшения видимости можно начать снижение вплоть до посадки (рис. 94). Следует иметь в виду, что поверхность земли лучше просматривается ближе к вертикали; поэтому взгляд необходимо переносить ближе к вертолету.

Рис. 94. Посадка на площадку, покрытую пылью или свежевыпавшим снегом

При выполнении посадок на незнакомые площадки, покрытые глубоким снегом, для обеспечения благополучного приземления рекомендуется, зависнув на малой высоте, высадить одного из членов экипажа, который, убедившись, что под снегом нет ям или больших неровностей, даст сигнал о возможности посадки. Проверять поверхность площадки в этом случае удобно с помощью рейки длиной 1–1,5 м.

Посадка на площадку, ограниченную высокими деревьями или сооружениями, наиболее сложна по выполнению. Подходить к такой площадке надо против ветра на высоте, превышающей окружающие площадку препятствия не менее чем на 10 м. Снижение и посадка на такую площадку усложняются при ветре. Чем сильнее ветер, тем сложнее выполнение снижения и посадки из-за изменения скорости ветра по высоте и наличия нисходящих потоков над площадкой (рис. 95).

Рис. 95. Посадка на площадку, ограниченною высокими препятствиями

Нисходящие потоки и необходимость зависания вертолета на высоте, где эффект «воздушной подушки» отсутствует, сильно усложняют выполнение посадки на площадку, ограниченную высокими препятствиями, поэтому посадку в этих случаях необходимо выполнять особенно внимательно и осторожно.

В жаркое время года посадку на такую площадку следует выполнять при полетном весе вертолета менее максимального, что особенно важно для грузовых вертолетов.

Размеры площадок, обеспечивающие безопасную посадку рассматриваемого одновинтового вертолета, в зависимости от высоты препятствий могут быть определены по графику (рис. 96). Чем больше высота препятствий, тем больших размеров должна быть площадка. Сплошная кривая дает размеры площадки при ветре до 5 м/сек, пунктирная — при ветре до 10 м/сек.

Рис. 96. График для определения размеров площадок, ограниченных высокими препятствиями, в зависимости от их высоты и скорости ветра

Размеры площадок с препятствиями, полученные из приведенного графика, обеспечивают безопасную посадку вертолета при пилотировании его летчиком средней квалификации.

Летчики, имеющие большой опыт полетов на вертолетах, могут выполнять посадки на площадки несколько меньших размеров, но это требует особого внимания.

Следует иметь в виду, что в тех случаях, когда площадка ограничена высокими деревьями, особенно с развесистыми кронами, ее размеры должны определяться по расстоянию между кронами, а не между стволами.

Перед полетом с посадкой на площадку с высокими препятствиями очень важно знать ее размеры и высоту препятствий. Лучше всего, если летчик, которому предстоит выполнять посадку, перед вылетом побывает на этой площадке лично.

Рассмотрим порядок выполнения посадки на площадку, окруженную высокими домами, при скорости ветра 10 м/сек; в этих условиях выполнение посадки усложняется наличием завихрении.

Как уже упоминалось ранее, подходить к площадке следует против ветра. Очень важно перед выполнением посадки хорошо осмотреть площадку и окружающие ее препятствия. Для этого на высоте 75—100 м от земли, но не ниже чем 25–30 м над препятствиями, следует пролететь над площадкой. Полет над площадкой рекомендуется выполнять на скорости 60–70 км/час по прибору, пролетая над правой стороной площадки. При этом следует определить размеры и состояние поверхности площадки. Если при первом пролете не удалось хорошо все осмотреть, следует произвести второй полет над площадкой. После осмотра площадки летчик, выполни© полет по малому кругу, должен с небольшим снижением подойти к середине площадки.

Заход для посадки надо выполнять с плавным гашением поступательной скорости таким образом, чтобы зависание вертолета было точно над серединой площадки. В процессе торможения необходимо своевременно увеличивать мощность двигателя в таком темпе, чтобы вертолет прошел над препятствиями, окружающими площадку, с превышением над ними около 10 м.

После зависания над площадкой плавным движением рычага «шаг-газ» вниз нужно перевести вертолет на снижение со скоростью около 0,5 м/сек. При снижении основное внимание следует обращать на строгое выдерживание вертикальности снижения, немедленно парируя все попытки вертолета сместиться в какую-либо сторону.

Наиболее трудно удерживать вертолет при переходе из воздушного потока над препятствиями в зону затенения, так как в этом месте резко меняется скорость перемещения вертолета относительно воздушной среды. Для сохранения неизменного положения относительно середины площадки могут потребоваться довольно энергичные движения ручкой управления.

Дальнейшее снижение вертолета будет более спокойным. Приземление не отличается от приземления в обычных условиях.

Дать какой-либо рецепт для выполнения вынужденной посадки вне аэродрома в случае отказа двигателя, конечно, невозможно. Тем не менее можно дать некоторые рекомендации по выполнению посадки такого типа.

Как уже говорилось ранее, отказ двигателя вертолета можно обнаружить не только по звуку, но и по резкому изменению поведения вертолета. В этом случае необходимо, не задерживаясь, опусканием рычага «шаг-газ» вниз перевести вертолет на режим самовращения, одновременно удерживая его в нормальном положении.

После перевода вертолета на режим самовращения необходимо немедленно установить наивыгоднейшую скорость планирования и направить вертолет к ближайшей площадке, которая может обеспечить безопасную посадку. При этом предпочтение следует отдать той площадке, подход к которой и посадка будут выполняться против ветра.

Если позволяет высота полета, следует попытаться выяснить причину отказа двигателя, а если удастся — то и запустить его. При невозможности запустить двигатель необходимо выключить зажигание, закрыть пожарный кран и отключить муфту включения.

Подходить к земле следует на наивыгоднейшей скорости. На высоте 25–20 м. достаточно большим и энергичным движением ручки управления на себя начать гасить поступательную скорость полета. Темп взятия ручки должен быть таким, чтобы вертолет уменьшил скорость снижению и завис на высоте 7–5 м только от взятия ручки управления. При таком задирании вертолета угол между продольной осью фюзеляжа и горизонтом будет около 25–30°. Обороты несущего винта при этом заметно возрастут.

Как только после кратковременного зависания вертолет начнет продолжать снижение, одновременно с плавным поднятием вверх рычага «шаг-газ» следует отклонить от себя ручку управлении, чтобы вертолет занял горизонтальное положение для обеспечения нормального приземления и сохранения рулевого винта от поломки (рис. 97).

Рис. 97. Посадка вне аэродрома при отказе двигателя

Следует помнить, что при посадке на вязкий и неровный грунт очень важно выполнить посадку без пробега даже ценой поломки рулевого винта, так как это менее опасно, чем опрокидывание вертолета вперед вследствие поломки носовой ноги шасси при посадке на такой грунт с поступательной скоростью.

Если размеры площадки, на которую производится вынужденная посадка, очень малы, то планирование на режиме самовращения следует выполнять с малой поступательной скоростью. Однако при этом усложняется выполнение посадки из-за большой вертикальной скорости снижения.

Кроме того, летчик должен помнить, что при заходе на посадку на режиме самовращения с поступательной скоростью запас энергии, которым он располагает для выполнения посадки, слагается из живой силы вертолета и энергии вращения несущего винта. Живую силу вертолета летчик использует, гася скорость до нуля и зависая, взятием на себя ручки управления вертолетом; энергию несущего винта — подъемом вверх рычага «шаг-газ».

В случае вертикального снижения на режиме самовращения остается только энергия несущего винта. Поэтому темп взятия рычага «шаг-газ» вверх при такой посадке должен быть значительно большим.

В случае отказа двигателя над местностью, на которой нет подходящих для посадки площадок, планирование следует выполнять против ветра для уменьшения поступательной скорости.

При посадке на лес зависание следует выполнять, принимая вершины деревьев за поверхность земли.

Если приземление придется выполнять в населенном пункте или на местности с препятствиями, лучше садиться без пробега, избегая лобового удара о препятствия. В этом случае выгоднее отворачивать вертолет вправо вследствие лучшей его управляемости в эту сторону на режиме самовращения.

Следует всегда помнить, что для повышения безопасности полета не рекомендуется без особой необходимости производить полеты на малых высотах. Наиболее выгодной высотой при обычных полетах и перелетах на большие расстояния следует считать высоту 500 м. При дальних полетах и перелетах высоту полета следует выбирать из условия получения максимальной дальности.

Глава VIII

ПОЛЕТЫ ПО ПРИБОРАМ И НОЧЬЮ. ПОЛЕТЫ ПО ПРИБОРАМ

В тех случаях, когда полет совершается при хорошей видимости земли и естественного горизонта, летчик, пилотируя самолет или вертолет, сохраняет его нормальное положение, ориентируясь по естественному горизонту.

При полете в сильную дымку, дождь или в снегопад, когда естественный горизонт не просматривается, летательный аппарат можно пилотировать, определяя его пространственное положение по поверхности земли. Для этого, конечно, необходим достаточно хороший обзор из кабины летчика.

При полетах в облаках или ночью за облаками, конца не видны ни естественный горизонт, ни поверхность земли, положение летательного аппарата в пространстве можно определить только при помощи приборов.

Полеты, при которых пространственное положение летательного аппарата определяется по приборам, называют полетами по приборам.

Остановимся на понятии «пространственное положение летательного аппарата».

При выполнении визуального полета летчик, видя горизонт — и поверхность земли, определяет не только пространственное положение летательного аппарата, но и его положение относительно земных ориентиров и магнитного меридиана.

Под пространственным положением летательного аппарата следует понимать положение его продольной и поперечной осей относительно плоскости, параллельной поверхности земли.

Чтобы охарактеризовать, помимо пространственного положения, положение летательного аппарата относительно земных ориентиров и магнитного меридиана, целесообразно применить термин «полное пространственное положение».

Определение только пространственного положения летательного аппарата обеспечивает лишь выполнение полета, но так как всякий полет совершается с определенной целью и должен закончиться посадкой в назначенном месте, то, следовательно, в каждом полете необходимо непрерывно иметь представление о полном пространственном положении своего летательного аппарата.

При визуальном полете летчик определяет и сохраняет пространственное положение своего аппарата (самолета, вертолета) рефлекторно. Кроме того, располагая показаниями приборов и сличая карту с местностью, он легко определяет свое местонахождение. В результате определяется полное пространственное положение летательного аппарата.

При полете по приборам полное пространственное положение летательного аппарата приходится определять только по приборам. Если для определения пространственного положения самолета или вертолета необходим целый комплекс приборов, называемых пилотажными, то для определения своего местонахождения приходится пользоваться группой навигационных приборов.

Совершенно естественно, что для пилотирования летательного аппарата по приборам летчику приходится затрачивать гораздо больше сил и внимания, чем в визуальном полете. Конечно, выполнять полеты по приборам могут лишь летчики, имеющие значительный опыт и соответствующую тренировку.

Современные самолеты, обладающие хорошей устойчивостью и прекрасной управляемостью и оборудованные всеми пилотажно-навигационными приборами, будучи исключительно, надежными в эксплуатации, позволяют производить длительные полеты в сложных метеорологических условиях днем и ночью. Кроме того, почти все самолеты, исключая лишь спортивные и легкие истребители, оборудованы автопилотами. В условиях полета по приборам автопилот является незаменимым помощником летчика, облегчающим его тяжелый труд.

По сравнению с самолетами современные вертолеты обладают худшей устойчивостью и управляемостью, имеют зачастую меньший объем спецоборудования, и на большинстве вертолетов нет автопилотов; это приводит к тому, что пилотирование их оказывается значительно сложнее пилотирования самолетов, особенно при полетах по приборам.

ПИЛОТАЖНО-НАВИГАЦИОННЫЕ ПРИБОРЫ

Не так давно существовало мнение, что большинство пилотажно-навигационных самолетных приборов обычного типа непригодно для выполнения полетов по этим приборам на вертолетах.

Конечно, обычные самолетные указатели скорости, имеющие небольшую чувствительность и оцифровку с 40–50 км/час, хотя и могут быть использованы на вертолетах, но заметно усложнят их пилотирование, практически исключив висение на высоте.

Для вертолетов должны быть созданы специальные указатели скорости, обладающие высокой чувствительностью и позволяющие замерять очень малые скорости поступательного полета вплоть до висения.

Значительно расширила бы возможности вертолетов установка на них указателей скорости, позволяющих определять скорость перемещения вертолета в любую сторону.

Для определения пространственного положения самолета в полете при отсутствии видимости земли и естественного горизонта применяется авиагоризонт. Как показал опыт полетов, обычный самолетный авиагоризонт может быть также успешно использован при полетах по приборам на вертолетах.

Разберем подробнее отличия в поведении самолета и вертолета при различных режимах полета.

Как известно, на всех современных самолетах крыло жестко прикреплено к фюзеляжу. Вследствие этого при полете самолета на малых скоростях, когда углы атаки крыла должны быть достаточно велики, продольная ось самолета имеет довольно большой положительный угол с горизонтом. При больших скоростях полета продольная ось самолета практически горизонтальна (рис. 98).

Рис. 98. Положение продольной оси самолета относительно горизонта в зависимости от скорости полета:

1 — малая скорость; 2 — большая скорость

В авиагоризонте использована способность гироскопа оставаться в неизменном положении при изменении положения продольной и поперечной осей самолета в полете.

Показания авиагоризонта, установленного на самолете, будут следующими: если самолет выполняет горизонтальный полет на большой скорости, то силуэт самолетика на шкале авиагоризонта совпадает с линией горизонта; при наборе высоты на этой же скорости силуэт самолетика находится значительно выше линии горизонта на величину угла набора; при планировании на такой же скорости силуэт самолетика находится значительно ниже линии горизонта. Все приведенные показания авиагоризонта соответствуют полету без крена. В случае полета с креном, например при вираже, авиагоризонт показывает и крен (рис. 99).

Рис. 99. Показания авиагоризонта, установленного на самолете:

1 — горизонтальном полете; 2 — при наборе высоты; 3 —при планировании; 4 — при вираже

Таким образом, видно, что показания авиагоризонта не только соответствуют положению самолета в пространстве, но и дают некоторое представление о режиме его полета.

Проследим теперь, как изменяются положение продольной оси вертолета и показания авиагоризонта в зависимости от режима полета.

Как известно, перемещение вертолета вперед осуществляется за счет наклона в эту же сторону тяги несущего винта. А так как при этом создается пикирующий момент, то при полете с поступательной скоростью продольная ось вертолета всегда составляет отрицательный угол с горизонтом. При этом, чем больше скорость полета вертолета, тем больше этот угол. Так, например, если при висении рассматриваемого одновинтового вертолета этот угол близок к нулю, то при полете на дальность он равен 5–6°, а при максимальной скорости он близок к 9° (рис. 100).

Рис. 100. Положение продольной оси вертолета относительно горизонта в зависимости от скорости полета:

1 — при висении; 2 — при максимальной скорости

Следовательно, этот угол зависит от скорости полета. Поэтому, выполняя горизонтальный полет, набор высоты и планирование на одной и той же скорости за счет изменения мощности двигателя и шага несущего винта, на шкале авиагоризонта мы получим практически одинаковые показания на всех указанных режимах полета.

Практически одинаковые показания авиагоризонта, установленного на вертолете, при различных режимах полета не только не усложняют выполнения полета по приборам, как это представлялось ранее, но даже несколько упрощают его.

В самом деле, выполняя полет по приборам на вертолете, достаточно удерживать силуэт самолетика в неизменном положении относительно линии горизонта независимо от режима полета.

Однако если на самолете, как говорилось выше, авиагоризонт помогает определять и режим полета, то на вертолете при неизменных показаниях авиагоризонта режим полета определяется при помощи вариометра, указателя наддува двигателя, указателя шага несущего винта и положения рычага «шаг-газ».

Следует иметь в виду, что полет по приборам как на самолете, так и на вертолете возможен только при использовании целого комплекса приборов, в который, помимо авиагоризонта, входят: указатель скорости, вариометр, указатель поворота, высотомер, указатели оборотов и наддува двигателя, компас, радиокомпас, радиовысотомер и часы.

Ряд особенностей устойчивости, управляемости и техники пилотирования вертолета по сравнению с самолетом обусловливает некоторые отличия в визуальном полете и тем более в полете по приборам.

Хорошая устойчивость, управляемость и аэродинамическая симметрия современных самолетов позволяют производить на них полеты по приборам даже в случае отказа авиагоризонта, используя для этой цели указатель поворота и скольжения.

Худшая, чем у самолетов, устойчивость, заметное запаздывание реагирования вертолета на отклонения органов управления и несимметричность одновинтового вертолета в путевом отношении делают пилотирование вертолета более сложным, чем пилотирование самолета. Особенно усложняется пилотирование вертолета при полетах по приборам. Поэтому очень важно, чтобы при полете по приборам на вертолете все приборы давали показания без запаздывания. Авиагоризонт, указатель поворота и компас дают свои показания без запаздывания. Остальные же приборы: указатель скорости, вариометр, высотомер — дают свои показания с заметным запаздыванием как на вертолете, так и на самолете.

По этой причине основными приборами, обеспечивающими пилотирование вертолетов вслепую, являются авиагоризонт, указатель поворота и скольжения и гирокомпас. Дополнительными приборами в этом случае будут указатель скорости, вариометр, высотомер и радиокомпас.

Следует отметить, что вследствие аэродинамической несимметричности одновинтового вертолета в путевом отношении в значительной степени возрастает роль указателя скольжения, тем более что положение педалей ножного управления сильно изменяется не только при изменении режима полета, но даже при изменении его скорости.

Расположение приборов на приборной доске вертолета может быть в основном таким же, как и на самолетах; в отличие от самолетов на вертолетах указатели оборотов и наддува двигателя необходимо располагать вблизи пилотажно-навигационных приборов.

Кроме того, на вертолетах, на которых производятся полеты в сложных метеорологических условиях, целесообразно для повышения безопасности устанавливать по два авиагоризонта с независимым питанием их, так как при отказе авиагоризонта пилотировать вертолет по указателям поворотов и скольжения практически очень трудно.

ОСОБЕННОСТИ ЭКСПЛУАТАЦИИ ВЕРТОЛЕТОВ ПРИ ПОЛЕТАХ ПО ПРИБОРАМ

Подготовка к полету по приборам на вертолете и выполнение такого полета имеют некоторые особенности.

Прежде всего следует отметить, что если летчику, имеющему большой опыт полетов на самолетах, при переучивании на вертолетах до самостоятельного вылета требуется не более 3–5 часов налета, то для перехода к обучению на нем полетам по приборам потребуется не менее 25–30 часов налета при условии, что летчик имеет большой опыт полетов по приборам на самолетах. В противном случае налет должен быть значительно увеличен.

Такой налет необходим для того, чтобы летчик твердо усвоил и овладел особенностями полета на вертолете и отвык от многих «самолетных» привычек, которые могут причинить неприятности при полетах на вертолете.

Приступая к обучению полетам по приборам на вертолете, необходимо еще при визуальных полетах внимательно изучить показания всех приборов. При выполнении этих полетов очень важно заметить и запомнить характер запаздываний вертолета и показаний приборов при отклонении ручки управления.

Особое внимание следует обратить на выдерживание прямолинейности полета при различных режимах полета и при разных положениях педалей ножного управления, ориентируясь по показаниям указателя скольжения.

У летчиков, много летавших на самолетах по приборам, вырабатывается привычка держать педали ножного управления в нейтральном положении. При пилотировании самолета по приборам этот навык очень полезен, особенно в случае выполнения полета по указателю поворота.

Между тем при полете по приборам на одновинтовом вертолете такая привычка может сильно усложнить его пилотирование. Поэтому, выполняя полет по приборам на вертолете, необходимо особенно внимательно следить за указателем скольжения, так как обычно вследствие усложнения обстановки в полете летчик перестает следить за собой и устанавливает педали в нейтральнее положение, полет начинает выполняться со значительным скольжением и соответствующим усложнением пилотирования.

Овладевая полетами по приборам на вертолете, необходимо отклонения рычагов управления вертолетом производить очень плавно. В наибольшей степени это относится к перемещениям рычага «шаг-газ», так как при этом изменяются реактивный момент несущего винта и балансировка вертолета по всем трем осям.

Первые полеты по приборам следует производить под колпаком на вертолете с двойным управлением под наблюдением инструктора.

Только овладев всеми режимами полета под колпаком и особенно выполнением переходных режимов, можно приступать к полетам в облаках.

Полет в облаках почти ничем не отличается от полета под колпаком, за исключением несколько большей «болтанки» в отдельных видах облачности и возможного обледенения. Для приобретения навыков пилотирования вертолета в условиях «болтанки» полезно последние полеты под колпаком выполнять под кучевыми облаками, где уровень «болтанки» иногда бывает больше, чем в облаках.

Следует отметить, что вследствие шарнирной подвески лопастей несущего винта вертолет менее подвержен воздействию «болтанки» по сравнению с самолетом. Однако меньшая устойчивость вертолета по всем трем осям практически сводит на нет это преимущество.

При полете на вертолете в неспокойном воздухе как в визуальном полете, так и особенно при полете по приборам все время приходится вмешиваться в управление для выдерживании заданного режима полета.

Перед входом в облака необходимо внимательно проверить температурный режим двигателя; заранее подобрать такое положение створок охлаждения двигателя и масла, чтобы при полете по приборам не приходилось отвлекаться для регулировки температур двигателя и масла; проверить количество топлива; отметить время и> место входа в облака.

Полезно для упрощения сохранения режима полета совместить линию горизонта на шкале авиагоризонта с силуэтом самолетика, опустив ее вниз.

Если в облаках ожидается слабое обледенение, необходимо перед входом в облака включить на одну минуту противообледенительную систему, а затем выключить ее. Противообледенительная жидкость, покрывшая при этом лопасти, значительно замедлит начало их обледенения.

Если при полете в облаках все же началось обледенение, то противообледенительную систему следует включать и выключать периодически. Противообледенительная система включается при загорании лампочки «Лед» и выключается после того, как она погаснет. Дополнительным признаком начавшегося обледенения несущего винта является усиление тряски вертолета с одновременным подергиванием ручки управления. Через 1–2 мин после включения противообледенительной системы тряска вертолета и подергивание ручки должны прекратиться.

Если через 2–3 мин после включения противообледенительной системы тряска и подергивание ручки управления не прекращаются, а даже усиливаются, полет в облаках следует прекратить, так как эти признаки сигнализируют о том, что началось обледенение лопастей несущего винта вследствие израсходования антифриза либо отказа противообледенительной системы. Полет в зоне обледенения с неработающей противообледенительной системой недопустим, так как сильное обледенение лопастей несущего винта, кроме ухудшения их аэродинамического качества, вызывает значительную разбалансировку несущего винта, сильную тряску всего вертолета и невозможность управлять им вследствие значительных подергиваний ручки управления.

Если в облаках ожидается интенсивное обледенение, то противообледенительную систему следует включать перед входом в облака и не выключать в течение всего времени нахождения вертолета в зоне обледенения.

При полете в облаках необходимо тщательно выдерживать заданный режим полета и использовать все имеющиеся радиосредства для контроля своего местонахождения.

Первые полеты в облаках, так же как и первые полеты под колпаком, следует выполнять только с инструктором. Дальнейшие непродолжительные тренировочные полеты в облаках можно выполнять одиночно.

Длительные полеты и перелеты в сложных метеорологических условиях при наличии на вертолете двойного управления лучше выполнять двум летчикам. Если же вертолет имеет одинарное управление, то такие полеты следует выполнять обязательно со штурманом.

Пилотирование вертолета в облаках должно быть плавным. Особенно внимательно следует выполнять переходные режимы, сопровождающиеся значительным изменением балансировки вертолета. Необходимо помнить, что если при пилотировании вертолета под колпаком вследствие допущенной ошибки летчик начинает терять представление о пространственном положении вертолета и для исправления ошибки ему достаточно открыть колпак, то при полете в облаках этой возможности летчик лишен.

Завершающим этапом всякого полета является посадка. Заход на посадку в сложных метеорологических условиях вне видимости земли и горизонта на вертолете можно выполнять при помощи тех же средств и по тем же посадочным системам, что и на самолете. Порядок выполнения захода на посадку по этим системам точно такой же, как и на самолетах.

Выполняя заход на посадку по системе ОСП, целесообразно строить маршрут не по дальней приводной радиостанции, а по ближней, так как при этом время, потребное на выполнение захода, будет значительно меньше, чем при выполнении такого же захода по дальней приводной станции.

Вследствие того что объем специального оборудования на современных вертолетах почти такой же, как на самолетах, а маневр по скорости у них больший, то при полетах в сложных метеорологических условиях минимум погоды для вертолетов может быть установлен более жесткий, чем для самолетов.

ПОЛЕТЫ НОЧЬЮ

К полетам на вертолете ночью можно приступать лишь после окончания тренировки под колпаком, а еще лучше после овладения полетами в облаках.

Полеты на вертолете в светлую, ясную ночь мало отличаются от дневных полетов; они выполняются визуально и, конечно, гораздо проще, чем полеты в темную ночь или ночью в сложных метеорологических условиях.

Главной особенностью любого ночного полета является затрудненное наблюдение за приборами и агрегатами вертолета, расположенными в кабине.

Поэтому, приступая к полетам ночью, необходимо в совершенстве знать кабину своего вертолета, иными словами, точно помнить расположение всех включателей и агрегатов, которыми придется пользоваться в полете. Это необходимо хотя бы для того, чтобы в случае полного отказа освещения кабины вертолета иметь возможность благополучно закончить полет.

Умение пилотировать вертолет по приборам при выполнении полета ночью необходимо летчику потому, что даже в ясную, но темную ночь при отсутствии в районе полетов наземных световых ориентиров полет ночью практически не отличается от полета в сложных метеорологических условиях.

Следует отметить еще одну особенность полетов ночью — это выполнение взлета и посадки.

Если все самолеты, как правило, производят взлет и посадку как днем, так и особенно ночью на аэродромах, взлетно-посадочные полосы которых имеют специальное светотехническое оборудование для обеспечения ночных полетов, то вертолетам очень часто приходится выполнять взлет и посадку на площадках, не имеющих специального освещения.

Если взлет на вертолете ночью производится со взлетной полосы аэродрома, то благодаря хорошей видимости поверхности земли и наличию впереди световых ориентиров такой взлет независимо от метеорологических условий не отличается от дневного и выполняется так же, как и днем.

При взлете вертолета ночью с площадки, не имеющей светового оборудования, особенно в темную ночь, необходимо впереди вертолета в направлении взлета установить световой ориентир (фонарь, костер и т. п.), который обеспечит выдерживание прямолинейности взлета.

Кроме того, для обеспечения видимости земли при разгоне над землей необходимо перед взлетом включить посадочную фару. В случае неисправности посадочной фары для этой цели может быть использована и рулежная фара.

Взлет ночью с такой площадки производится несколько иначе, чем днем: вертикальный набор высоты после отрыва выполняется до 3–5 м с последующим плавным разгоном. Взлет должен производиться против ветра.

Следует помнить, что высота начала разгона и темп его должны обеспечивать выполнение нормального взлета без касания колесами земли. Разгон после отрыва надо выполнять более плавно, чем днем. По достижении наивыгоднейшей скорости набора следует перевести вертолет в набор высоты, затем перейти на пилотирование по приборам, и только после этого выключить фару. Смотреть на землю при таком взлете надо так же, как при взлете днем.

Взлет ночью с площадок, окруженных высокими препятствиями, сложнее, чем днем. Следует иметь в виду, что размеры таких площадок для ночного взлета должны быть в 1,5–2 раза больше, чем для взлетов днем. Взлет необходимо выполнять точно против ветра. Взлет, отрыв и набор высоты выполняются так же, как и при взлете днем с таких же площадок. Разгон производится более плавно, чем днем.

Фару следует держать включенной до пролета вертолета над препятствием. Вершины препятствий в направлении взлета желательно обозначить световыми ориентирами.

Полеты на вертолете в темную ночь под облаками, в облаках и за облаками выполняются только по приборам. При этом освещение кабины вертолета необходимо отрегулировать на минимальную освещенность, обеспечивающую нормальную видимость всех приборов и рычагов агрегатов. Слишком яркий свет в кабине затруднит ведение детальной ориентировки в случае видимости земли, что может усложнить выполнение взлета и посадки.

Маршрутные полеты на вертолете ночью выполняются так же, как и полеты днем в сложных метеорологических условиях.

Посадка на вертолете ночью имеет ряд отличий от посадки днем.

Если посадка выполняется на аэродроме, оборудованном специальным» светотехническими средствами, то такая посадка мало чем отличается от посадки днем; несколько усложняется при этом лишь расчет на посадку.

Выполнение посадки на вертолете ночью вне аэродрома несколько сложнее, чем днем. Место приземления в этих случаях должно быть ограничено световыми ориентирами. Кроме того, необходимо хорошо знать подходы к площадке.

На обычную площадку с открытыми подходами заход выполняется так же, как и днем. Некоторым отличием является несколько большая высота торможения и зависания.

Если обстановка не препятствует, то включать посадочную фару перед посадкой следует на высоте не ниже 50 м, а выключать — после сброса шага при приземлении.

Наиболее сложна посадка ночью на площадку, ограниченную высокими препятствиями. Так же как и для взлета ночью с подобной площадки, по размерам она должна быть в 1,5–2 раза больше, чем площадка для посадки днем.

Очень важно, чтобы летчик хорошо знал размеры площадки, высоту и характер окружающих препятствий. Желательно, чтобы препятствия были обозначены световыми ориентирами. Заход на посадку следует выполнять строго против ветра. В сильный порывистый ветер взлет с подобных площадок и посадка на них ночью запрещаются. Посадочная фара включается на высоте 30–50 м над препятствиями и выключается по окончании посадки.

Заход на посадку ночью в сложных метеорологических условиях на аэродроме, оборудованном средствами, обеспечивающими такую посадку, не отличается по выполнению от захода на посадку днем в сложных метеорологических условиях.

При заходе на посадку днем и ночью в сложных метеорологических условиях летчик должен переключать радиовысотомер на первый диапазон.

НАДЕЖНОСТЬ КОНСТРУКЦИИ И БЕЗОПАСНОСТЬ ПОЛЕТА

Современные вертолеты при полете испытывают большие вибрации по сравнению с любыми самолетами, даже имеющими винтомоторную группу (ВМГ).

Повышенная вибрация вертолета не только морально воздействует на экипаж и пассажиров, повышает их утомляемость, но и создает дополнительные напряжения конструкции вертолета, сокращающие срок его службы.

На самолетах с ВМГ источником вибрации являются двигатель и винт. Как известно, современные поршневые двигатели, не говоря уже о ТВД, достаточно хорошо уравновешены, поэтому вибрации, создаваемые ими, очень малы по амплитуде (величине) и имеют частоту, не совпадающую, как правило, с частотой конструкции самолета. Винты самолетов, работая в осевом симметричном потоке и имея сравнительно небольшие размеры (диаметр их редко превышает 5 м), также не создают заметно больших вибраций. Вследствие этого на самолетах с винтами, не говоря уже о реактивных самолетах, вибрации очень малы «и полет на них достаточно спокоен и комфортабелен.

Совершенно иначе обстоит дело на вертолетах. Двигатель вертолета создает незначительные вибрации. Основным же источником вибраций вертолета в полете является его несущий винт.

В отличие от винта самолета несущий винт вертолета работает в несимметричном косом потоке, вследствие чего левая и правая половины винта работают в совершенно различных условиях. Скорость обтекания каждой лопасти несущего винта за один его оборот меняется от минимума до максимума; поэтому, несмотря на наличие регулятора взмаха, положение лопасти за один ее оборот меняется в значительных пределах.

Будучи нагруженной резко меняющимися силами, лопасть несущего винта вертолета за один оборот совершает очень большие и резкие колебания относительно всех шарниров.

Кроме того, имея большие размеры и массу и обладая определенной жесткостью, лопасть несущего винта, несмотря на шарнирную подвеску, передает эти колебания всей конструкции вертолета.

Наибольшие вибрации создают двухлопастные несущие винты вследствие наибольшей пульсации подъемной силы. Винты с большим числом лопастей создают меньшие вибрации.

Следует также иметь в виду, что диаметры несущих винтов вертолетов колеблются в пределах 10–25 м, а их вес достигает 100 кг и более. Конечно, очень трудно создать несущий винт, у которого все лопасти были бы совершенно одинаковы в весовом и геометрическом отношении.

Кроме того, вследствие изменения влажности древесины несущие винты деревянной или смешанной конструкции могут менять свою балансировку в процессе эксплуатации, что в свою очередь может быть источником повышенной вибрации вертолетов.

Дополнительным источником вибрации может явиться трансмиссия вертолета. Если на самолете винт непосредственно крепится на валу двигателя, то на большинстве вертолетов несущий винт закреплен на главном редукторе, отстоящем достаточно далеко от двигателя и связанном с ним длинным валом. У одновинтового вертолета с рулевым винтом длина хвостового вала обычно превышает радиус несущего винта. У двухвинтовых вертолетов продольной и поперечной схем длина синхронного вала практически равна диаметру винта.

При неудачной конструкции трансмиссии последняя вследствие наличия длинных валов может создавать не только повышенные вибрации, но и повышенные напряжения в конструкции вертолета.

У вертолетов с двумя несущими винтами уровень вибраций может быть выше, чем у вертолетов с одним несущим винтом.

Для предотвращения больших вибраций вертолета в полете предъявляются повышенные требования к точности изготовления несущих винтов «и деталей трансмиссии. В этих же целях очень часто двигатель вертолета, его трансмиссию, включая и главные редукторы, устанавливают на резиновых амортизаторах.

Вследствие того что конструкция вертолета подвергается значительным вибрациям, а наиболее ответственные детали вертолета — лопасти несущего винта — работают в условиях знакопеременных нагрузок, вызывающих усталостные напряжения и почти не поддающиеся точному учету, каждый новый тип вертолета проходит испытания на ресурс. Такие испытания позволяют достаточно точно оценить надежность конструкции всех частей вертолета.

Обычно испытания вертолета на ресурс проводятся в более тяжелых условиях, чем те, которые могут быть в полете; кроме того, продолжительность ресурсных испытаний превышает разрешенный срок службы вертолета.

Совокупность этих мероприятий позволяет обеспечить надежность и безопасность эксплуатации вертолета.

Безопасность полета вертолета зависит не только от надежности и прочности его конструкции, но и еще от ряда конструктивных и эксплуатационных особенностей его. Так, например, для обеспечения работы несущего винта вертолета на режиме самовращения при отказе двигателя в трансмиссии всякого вертолета имеется муфта свободного хода. Следует, однако, отметить, что почти на всех вертолетах муфта свободного хода обычно расположена на выходном валу двигателя либо на входном валу главного редуктора.

Такое расположение муфты свободного хода обеспечивает режим самовращения несущего винта в случае отказа двигателя. Между тем в случае разрушения или заклинения главного редуктора при таком расположении муфты свободного хода не гарантируется надежное самовращение несущего винта.

Для обеспечения самовращения несущего винта в случае разрушении главного редуктора необходимо, чтобы муфта свободного хода была расположена непосредственно у несущего винта, т. е. на выходном валу главного редуктора. Но это условие очень трудно обеспечить технически, так как крутящий момент на выходном валу главного редуктора примерно в 10 раз больше, чем крутящий момент на его входном валу. Следовательно, муфта свободного хода в этом случае будет гораздо большей по размерам и весу и менее надежной в работе.

Кроме того, для одновинтового вертолета с муфтой свободного хода на выходном валу редуктора привод для рулевого винта пришлось бы осуществлять непосредственно от несущего винта, т. е. за муфтой свободного хода, для обеспечения путевой управляемости вертолета при планировании его на режиме самовращения несущего винта (рис. 101).

Рис. 101. Схема трансмиссии одновинтового вертолета при расположении муфты свободного хода между несущим винтом и главным редуктором:

1 — главный редуктор; 2 — муфта свободного хода; 3 — несущий винт; 4 — привод хвостового винта

На вертолетах с двумя несущими винтами при таком расположении муфт свободного хода синхронный вал также должен был бы иметь привод непосредственно от несущих винтов, что привело бы к усложнению и утяжелению трансмиссии вертолета (рис. 102).

Рис. 102. Схема трансмиссии двухвинтового вертолета в случае расположения муфт свободного хода между несущими винтами и главными редукторами:

1 — главные редукторы; 2 — муфты свободного хода; 3 — несущие винты; 4 — синхронный вал

Более рациональным способом решения данного вопроса может быть установка ограничителя крутящего момента между несущим винтом и главным редуктором, который конструктивно проще и легче муфты свободного хода. В этом случае муфта свободного хода может быть установлена на обычном ее месте, однако привод хвостового винта или синхронного вала придется осуществлять непосредственно от несущих винтов.

Создание такой конструкции трансмиссии вертолета, которая обеспечивала бы безопасное планирование на режиме самовращения в случае разрушения или заклинения главного редуктора, является совершенно необходимым. Этот вопрос можно также решить, создав исключительно надежную и долговечную трансмиссию.

Самый, пожалуй, простой и верный способ повышения безопасности полета вертолета — это применение реактивного привода несущего винта с расположением двигателей непосредственно на лопастях несущего винта, т. е. полная ликвидация трансмиссии.

Упрощение техники пилотирования вертолета также повышает безопасность полета на нем. С этой точки зрения целесообразно было бы ввести в управление одновинтового вертолета специальное устройство, которое при изменении шага несущего винта и мощности двигателя одновременно изменяло бы установочные углы рулевого винта таким образом, чтобы момент рулевого винта всегда был равен реактивному моменту несущего винта, обеспечивая балансировку вертолета в путевом отношении.

Установка автопилота значительно упростит пилотирование вертолета, а следовательно, повысит безопасность полета. В настоящее время уже созданы специальные автопилоты для вертолетов.

Для повышения безопасности полета особое значение имеет упрощение пилотирования вертолета в аварийных случаях.

Как известно, в случае отказа двигателя на вертолете следует, не теряя времени, перевести несущий винт на режим самовращения. Резервное время в этом случае не превышает 3–5 сек в зависимости от режима полета. Для повышения безопасности полета целесообразно установить на вертолете автомат оборотов несущего винта. Этот автомат, помимо упрощения пилотирования вертолета в обычных условиях, обеспечит автоматический перевод винта на режим самовращения в случае отказа двигателя. Задающий механизм автомата оборотов позволит применить увеличение шага несущего винта для обеспечения посадки на режиме самовращения.

Необходимо также продолжать работы по усовершенствованию пилотажно-навигационных приборов для вертолетов.

ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ВЕРТОЛЕТОВ

Вертолет — исключительно интересный летательный аппарат, обладающий качествами, недоступными для других летательных аппаратов.

Способность вертолета взлетать и садиться без разбега и пробега, неподвижно висеть в воздухе и перемещаться в любом направлении делает его незаменимым во многих областях применения.

Некоторым недостатком вертолетов является сравнительно небольшая скорость полета, которая меньше скорости полета современных транспортных самолетов.

По грузоподъемности и номенклатуре перевозимых грузов современные вертолеты не уступают транспортным самолетам, обеспечивая в отдельных случаях более удобную погрузку и выгрузку грузов по сравнению с самолетами.

Вследствие того что вертолетам не нужны аэродромы, они являются более удобным и выгодным транспортным средством, чем самолеты, при перевозке грузов, почты и пассажиров на расстояние 300–400 км.

В болотистых и лесных местностях, таких, как все северные районы нашей страны, вертолет будет единственно удобным и выгодным транспортным средством.

В горных районах, где порой невозможно построить аэродромы достаточных размеров, вертолет найдет широкое применение для перевозки пассажиров и грузов. Например, доставку пассажиров и почты из Симферополя на южный берег Крыма или из Адлера по всему Черноморскому побережью Кавказа удобнее всего производить на вертолетах.

Вертолет с исключительным успехом может применяться в сельском хозяйстве.

Вертолеты могут быть также использованы для разведки полезных ископаемых и> для борьбы с лесными пожарами, для оказания срочной медицинской помощи и для целей картографии, для перевозки почты, охоты на волков и т. д.

Вертолеты нашли широкое применение в различных научных экспедициях, например в наших арктических и антарктических (рис. 103 и 104).

Очень широко могут быть использованы вертолеты для обороны нашей Родины.

Трудно даже перечислить все возможные области применения вертолетов. Можно лишь сказать, что это летательный аппарат будущего.

Рис. 103. Вертолет на станции «Северный полюс»

Рис. 104. Вертолет обеспечивает проход каравана судов по Северному морскому пути

Литература

1. Б. Н. Юрьев и В. Е. Касторский. Геликоптеры. Изд. ВВИА им. Н. Е. Жуковского, 1951.

2. И. П. Братухин. Проектирование и конструкции вертолетов. Оборонгиз, 1955.

3. Н. И. Камов. Винтовые летательные аппараты. Оборонгиз. 1948.

4. В. Ф. Болотников. Элементарный курс аэродинамики. Оборонгиз, 1944.

5. А. М. 3агордан. Элементарная теория вертолета. Воениздат, 1955.

6. В. Б. Баршевский. Вертолет в полете. Изд. ДОСААФ, 1954.

7. А. М. Изаксон. Геликоптеры. Оборонгиз, 1947.

8. А. Гессоу и Г. Мейерс. Аэродинамика вертолета. Оборонгиз, 1954.

9. Раймонд А. Янг. Теория и расчет геликоптера. Оборонгиз, 1951.

10. А. Е. Татарченко. Вертолет. Воениздат, 1955.

* * *

Примечания

1

Объединенное управление триммерами предложено автором в 1952 г.

Content

Тиняков Георгий Александрович
«ПИЛОТИРОВАНИЕ ВЕРТОЛЕТА»
2-е издание

Введение

Глава I ВИНТОКРЫЛЫЕ ЛЕТАТЕЛЬНЫЕ АППАРАТЫ

Глава II ЗАПУСК ДВИГАТЕЛЯ И РУЛЕНИЕ

Глава III ВЗЛЕТ И ВИСЕНИЕ У ЗЕМЛИ

Глава IV НАБОР ВЫСОТЫ И ПОТОЛОК НАБОР ВЫСОТЫ

Глава V ПЕРЕХОДНЫЕ РЕЖИМЫ. ГОРИЗОНТАЛЬНЫЙ ПОЛЕТ. УСТОЙЧИВОСТЬ И УПРАВЛЯЕМОСТЬ

Глава VI ПЛАНИРОВАНИЕ

Глава VII ПОСАДКА

Глава VIII ПОЛЕТЫ ПО ПРИБОРАМ И НОЧЬЮ. ПОЛЕТЫ ПО ПРИБОРАМ

Литература

Примечания