Вертолёт, 2005 № 03

Журнал Вертолет

Соотношение кинетической энергии вертолета и энергии несущего винта показывает, что кинетическая энергия вертолета должна быть минимальной, а энергия несущего винта — максимальной. Этого можно добиться лишь уменьшением вертикальной скорости снижения и увеличением частоты вращения несущего винта к моменту «подрыва».

Готовясь к выполнению программы испытаний, я просматривал лекции по аэродинамике вертолетов, которые в МАИ нам блестяще читал Владимир Сергеевич Вильдгрубе. И в одной из них нашел доказательство того, что авторотация устойчива до границы срыва. А это означало, что возможно планирование на режиме самовращения при значениях

общего шага больше минимального и, следовательно, при меньших вертикальных скоростях. Поначалу это предложение было встречено осторожно. Высказывались сомнения в том, что летчик сможет координировать сложные движения на самом ответственном этапе посадки.

Рис. 1. Зависимость вертикальной скорости снижения на режиме авторотации от частоты вращения НБ

Моделирование посадок по предложенной технике показало, что безопасная посадка возможна при поступательной скорости приземления 73 км/ч и вертикальной 1,7 м/с с учетом всех накладываемых ограничений. Таким образом обеспечивался достаточно большой запас по вертикальной скорости приземления по сравнению с проверенной в испытаниях на прочность на наземном стенде повторной статики. Однако, хотя результаты моделирования и были обнадеживающими, предстояла проверка новой техники в летных экспериментах, естественно, сначала по отдельным составляющим, а в случае подтверждения — и при выполнении посадок на авторотации.

В первую очередь необходимо было проверить влияние частоты вращения несущего винта на вертикальную скорость снижения и определить сочетания общего шага и частоты вращения, обеспечивающие устойчивую авторотацию с меньшими значениями вертикальных скоростей.

Зависимость вертикальной скорости снижения на режиме авторотации от скорости вращения несущего винта представлена на рис. 1. Видно, что изменение скорости вращения с 92 % до 84 % дает уменьшение вертикальной скорости снижения более чем на 3 м/с при скорости планирования 130 км/ч, что уменьшает кинетическую энергию вертолета более чем на 25 %. На скорости 160 км/ч кинетическая энергия вертолета уменьшается примерно на 15 %.

Для определения величины раскрутки несущего винта и уменьшения вертикальной скорости при торможении на высоте 1000 м были выполнены режимы с уменьшением поступательной скорости со 130 км/ч (для полетной массы 37 т) и 150 км/ч (для полетной массы 49 т) до скорости 100 км/ч.

Как показали испытания, на режимах торможения увеличение оборотов несущего винта незначительно: при минимальном общем шаге и при изменении угла тангажа на кабрирование на 10° оно составляет только 1,2–3%. Вертикальная скорость уменьшается на 2,5-З м/с (меньшие значения относятся к полетной массе 37 т).

В связи с тем, что планирование на режиме авторотации для полетных масс более 48 т происходит при значениях общего шага больше минимального, изменение угла тангажа на кабрирование на 10° с одновременным уменьшением общего шага несущего винта до минимального дает больший прирост частоты вращения несущего винта (2,5–5,5 %), что увеличивает его кинетическую энергию почти на 15 %. Значительный темп уменьшения частоты вращения несущего винта в процессе «подрыва» общего шага несущего винта при малых полетных массах вертолета приводит, как это отмечалось ранее, к заметному изменению эффективности управления.

Поэтому для Ми-26 стандартная техника пилотирования при «подрыве» не могла быть рекомендована: летчик привычными, но недостаточными по величине и темпу отклонениями продольного управления (что вполне вероятно) мог выполнить посадку с вращением на кабрирование и, следовательно, с большим, чем допускается для посадки, тангажом.

В этом случае за счет вращения происходит дополнительное нагружение элементов конструкции шасси и хвостовой балки. Исходя из этих соображений посадочный угол тангажа вертолета должен быть зафиксирован перед увеличением общего шага, когда еще сохраняется обычная эффективность управления, а в процессе «подрыва» необходимо только удерживать вертолет в заданном положении, что не требует больших отклонений продольного управления.

При определенных значениях полетных масс частота вращения несущего винта приближается к 66 %, то есть к ограничению по этому параметру, а в процессе «подрыва» происходит ее уменьшение ниже допустимой величины. Эту особенность необходимо учесть при выполнении посадок на авторотации.

Рис. 2. Зависимость вертикальной скорости приземления при выполнении посадки на авторотации вертолета Ми-26 от полетной массы

Для следования требованиям норм прочности и создания безопасных зазоров между лопастями и хвостовой балкой уменьшение общего шага НВ после посадки должно быть таким, чтобы обеспечить его минимальное значение (1°) только при частотах вращения несущего винта, заведомо меньших 50 %. Минимальное значение общего шага несущего винта должно быть достигнуто только после срабатывания центробежных ограничителей свеса, когда угол взмаха лопасти вниз ограничивается величиной -2° (минимальный угол взмаха лопастей вниз до срабатывания центробежных ограничителей свеса составляет -6°).

Выполнению посадок с выключенными двигателями на вертолете Ми-26 предшествовала серия полетов на вертолетах Ми-8 и Ми-6 для проверки выбранной методики посадки. Сравнение результатов математического моделирования посадок на режиме авторотации этих вертолетов показало, что наиболее близким аналогом вертолета Ми-26 по динамике посадки является вертолет Ми-8 с максимальной полетной массой 12 т, но при меньших скоростях планирования, обеспечивающих равенство вертикальных скоростей захода на посадку и приземления.

Целесообразность отработки новой техники посадок на Ми-6 полетной массой 40,5 т обосновывалась его близкими к Ми-26 характеристиками массы и габаритами, а также возможностью проведения подобия по удельной энергии, что было важно для начального периода испытаний, предусматривавшего посадки с полетными массами 36 и 40 т.

Однако выяснилось, что Ми-6 по динамике посадки, темпу увеличения общего шага при «подрыве» и другим параметрам в качестве аналога для вертолета Ми-26 не подходит. Поэтому на Ми-6 было выполнено только две посадки вместо шести запланированных. Процесс выполнения посадки, то есть время от начала маневра до приземления, у этого вертолета занимает около 17,5 секунд.