Вертолет, 2004 №1

Журнал Вертолет

Важным, показателем признания технологий HUMS является изменение отношения к ним военных. Если раньше это отношение было откровенно скептическим, то в настоящее время в Англии, США, Канаде и в других странах системами HUMS оборудуются уже не отдельные машины, а целиком эскадрильи и парки военных вертолетов. В 2003 году генерал армии США Джо Бергантс одобрил внедрение HUMS з военную авиацию, назвав HUMS общей системой, которая должна быть установлена на всех армейских вертолетах.

Армия США внедряет HUMS для решения следующих задач: оценки технического состояния вертолета в воздухе и на земле, учета наработки и условий применения, контроля за действиями летчиков в полете, обучения. С помощью HUMS американские военные надеются достичь 90-процентного уровня готовности вертолетного парка, что сложно сделать при существующей системе эксплуатации и обслуживания.

На зарубежном, рынке HUMS стала влиять на конкурентоспособность вертолета. Применение этих систем перестало быть «актуальной проблемой»,

а перешло в разряд осознанной политики, проводимой разработчиками и эксплуатантами. Все ведущие страны — производители вертолетной техники имеют Государственные программы разработки и внедрения HUMS на гражданские и военные вертолеты. Работы по этим программам финансируются государством и военными ведомствами. Распространено явление, когда вертолетная фирма за счет собственного финансирования разрабатывает диагностические системы с полным или ограниченным перечнем, функций для внедрения их на своих вертолетах.

О возрастании интереса к HUMS за рубежом. свидетельствует ежегодно нарастающий поток публикаций на эту тему. Например, на последнем 59-м Международном вертолетном форуме (он проходил 6–8 мая 2003 года) по теме HUMS было представлено 20 докладов в течение трех дней. Соизмеримое количество докладов на форуме прозвучало только по теме «Аэродинамика».

Таблица 1. Зарубежные вертолеты, оснащенные системами HUMS (неполный перечень)

Фирма — производитель HUMS	Тип вертолета	Вертолетная фирма
Steward Hughes/Teiedyne	MK11 Super Puma MKls Super Puma Cougar	Eurocopter
S-61N	Sikorsky
S-76A
412	Bell
B-212
B-214ST
AS.332L AS.532 Cougar	Aerospatiale (Eurocopter)
AH-64D (Apache Longbow)
Smiths Industries (Steward Hughes)	HC-2 Chinook	Boing
EH Industries	EH-101	EH Industries (Agusta/Westland)
AMS (Южная Африка)	CSH-2 Rooivalk	Atlas Aviation
Harris Corporation (USA)	A-12 9 Mangust a	Aausta
Marconi	S-61	Sikorsky
WTI	Dauphin (AS.365N, — Nl, -N2)	Eurocopter
BYGoodrich/Vibrometer	Сертифицирована для установки:
A-109K2	Agusta
AS.350B1	Eurocopter
AS.350B1
AS.355N
Выбрана для установки:
Н-60	Sikorsky
Н-53
S-76,
S-92
AH-1Z	Bell
UH-1Y
SH-60	Sikorsky
СН-60
СН-53Е
UH-60

Глеб ГЛАДУН, Галина КАРФИДОВА, Григории Л КЕМ ЕН КО, ОАО «Камов»

Аэродинамические особенности винта схемы «ножницы»

Работы по совершенствованию аэродинамической схемы винта вертолета ведутся на Московском вертолетном заводе в нескольких направлениях. Это и разработка совместно с Центральным аэрогидродинамическим институтом новых, более совершенных профилей, имеющих более высокое качество при относительно невысоком уровне шарнирных моментов, и поиск оптимальной формы лопасти в плане, что выразилось в целом комплексе работ по исследованию форм законцовок лопастей. В статье, которую мы прерагаем вниманию читателей журнала, анализируются результаты работ по исследованию характеристик винта с неравномерным расположением лопастей в плоскости вращения, получившего название винт схемы «ножницы», или х-винт.

Концепция винта схемы «ножницы» впервые была реализована на вертолете Apache более 30 лет назад, примерно в то же время были опубликованы результаты исследований фирмы Bell Как выяснилось, они имели принципиальные отличия от результатов исследований характеристик х-винта, проведенных на МВЗ позже, около 20 лет назад. Испытания модели винта схемы «ножницы» в Китае, в Нанкинском университете аэронавтики и астронавтики подтвердили результаты, полученные на МВЗ, но обозначили новую проблему — значительное падение эффективности х-винта при угле между модулями винта, равном 60°.

Решено было повторить испытания х-образного винта, проведя их в более широком диапазоне чисел М, шага винта и угла «ножниц», и уделить особое внимание обозначенной китайскими исследователями проблеме. Для испытаний был выбран рулевой винт вертолета Ми-2, из двух комплектов лопастей которого был собран винт схемы «ножницы». А для исследования влияния на аэродинамические характеристики винта таких параметров, как азимутальный угол между парами лопастей в плоскости вращения и превышение одной пары над другой вдоль оси винта, была разработана и изготовлена специальная втулка, позволявшая варьировать эти параметры. Геометрические параметры экспериментального винта представлены в табл. 1.

Конструкция втулки позволяла собрать и испытать винт в двух типах конфигурации:

— нижняя лопастъ впереди верхней — Н-форма;

— верхняя лопасть впереди нижней — В-форма.

Под нижним и верхним положением лопастей понимается их положение относительно направления тяги винта при положительных углах установки лопастей (рис. 1).

Испытания винтов проводились на башне винтового аэродинамического стенда при натурных скоростях вращения винта. Окружная скорость концов лопастей соответствовала числам М=0,5; 0,6; 0,65; 0,7.

В испытаниях было выявлено существенное влияние на характеристики винта углового положения пар лопастей относительно друг друга. На рис. 2 показано изменение тяги винта в зависимости от азимутального положения лопастей при значении относительного расстояния h=h/R=0,074 между плоскостями вращения модулей винта (приведена размерная тяга винта, чтобы было понятно, каков порядок сил, развиваемых винтом).

Таблица 1. Геометрические параметры экспериментального винта

Диаметр винта	D=2,7 м
Количество лопастей	k=4
Форма лопасти в плане	прямоугольная
Хорда лопасти	b=0,22 м
Коэффициент заполнения винта	s=0,2076
Крутка лопастей	D j=0°
Профиль сечения лопасти	NACA-0012
Меньший угол между парами лопастей (угол «ножниц»)	=0°, 15°, 30°, 45°, 60°, 90°
Расстояние между плоскостями вращения лопастей (модулями)	h=h/R=0,074; 0,102; 0,126

Рис. 1. Положение лопастей относительно направления тяги винта

Рис. 2. Зависимость тяги винта от угла «ножниц» при шаге 18°, М=0,65

Рис. 5. Влияние расстояния между плоскостями вращения пар лопастей на тягу винта, O=18°

Испытания показали, что оптимальной конфигурацией винта является Н-форма, когда впереди идет нижняя лопасть. При этом существует диапазон угла «ножниц» между лопастями, оптимальный для получения наибольшего прироста силы тяги. Для h=h/R=0.074 это =45–60°. И наоборот, как видно из графика, минимальная тяга получена при расположении пар лопастей одна над другой — схема «биплан». В этой компоновке падение величины тяги относительно тяги винта при ортогональном. расположении лопастей составило более 20 %. Очевидно, что в этом случае проявляется отрицательное индуктивное влияние лопастей друг на друга.