Russian English French German Italian Spanish
Спуск и посадка вертолета
Прочие
Спуск и посадка вертолета

Спуск и посадка вертолета.

 

 

Спуск, или планирование, выполняется на таком режиме работы несущего винта, когда воздух проходит сквозь ометаемую винтом поверхность снизу вверх. При этом угол атаки винта А может изменяться в больших пределах, от незначительных углов до +90°. При А= +9СР воздух проходит через ометаемую винтом поверхность снизу-вверх в осевом направлении, и вертолет опускается отвесно.

В остальных случаях происходит косая обдувка винта, и вертолет опускается по наклонной траектории. Рассмотрим спуск по наклонной траектории.

Кроме того, должны быть уравновешены моменты, действующие вокруг трех осей.

Вертолет может планировать под любым углом к горизонту. В случае крутого планирования несущий винт устанавливается под положительным углом к набегающему потоку воздуха, поток косо проходит через ометаемую винтом поверхность снизу-вверх). В тех случаях, когда выполняется пологое планирование, несущий винт устанавливается под отрицательным углом к потоку, поток косо проходит через ометаемую винтом поверхность сверху вниз) так, как это имело место при горизонтальном полете или при наборе высоты по наклонной траектории. При этом величина подъемной силы определяется установкой общего шага несущего винта и оборотами двигателя.

При большом шаге (большой газ) вертолет будет набирать высоту. При уменьшенных значениях шага и газа вертолет будет лететь горизонтально. При малом шаге (малом газе) — планировать.

Отвесный спуск производится на А = + 90°, поток будет обдувать несущий винт в осевом направлении, снизу-вверх. Винт, отбрасывая массу воздуха вниз, будет создавать подъемную силу, уравновешивающую вес вертолета и обеспечивающую спуск с любой скоростью, вплоть до зависания на любой высоте ниже статического потолка.

С увеличением скорости спуска несущий винт поглощает все меньше и меньше мощности двигателя, так как набегающие на винт снизу струи воздуха раскручивают его, как ветряную мельницу.

При достаточно больших скоростях снижения наступает режим самовращения (авторотация) несущего винта, когда работа двигателя может оказаться вообще излишней, так как всю работу вращения несущего винта выполняет набегающий снизу поток.

При приближении к земле на расстояние, равное диаметру несущего винта и менее, тяга его значительно увеличивается, а за счет этого уменьшается скорость снижения.

Это влияние близости земли называют «земной подушкой».

Посадка вертолета может быть осуществлена двумя способами: «по-вертолетному», т. е. отвесно и без пробега, ши «по-самолетному», т. е. с поступательной скоростью и последующим пробегом.

При отказе двигателя посадку можно совершить на режиме самовращения несущего винта (авторотации). Как мы уже знаем, в обычном полете подъемную силу для вертолета создает несущий винт (ротор), приводимый во вращение двигателем.

Производить посадку на режиме самовращения — это значит планировать за счет подъемной силы, создаваемой винтом, который вращается под действием набегающего и проходящего через ометаемую им поверхность потока воздуха.

В школе делают такой опыт. Берут два сосуда: из одного воздух выкачивается, а из другого нет. Если поместить в верхней части каждого сосуда по кусочку ваты и одновременно опустить их, то в сосуде, где выкачан воздух, вата достигает дна сосуда раньше, чем в сосуде с воздухом.

Это происходит потому, что воздух оказывает падающему телу сопротивление. При этом сила сопротивления воздуха направлена вверх, против силы веса.

Сила же сопротивления, направленная против силы веса, и есть подъемная сила.

У падающего в воздухе тела подъемная сила (сила сопротивления) с ростом скорости падения все время возрастает, пока не станет равной силе веса, после чего падение продолжается уже с постоянной скоростью. Так, например, падает парашютист при затяжном прыжке.

Сила веса приложена в центре тяжести тела. Сила сопротивления — в центре давления тела.

Если центр тяжести случайно будет совпадать с центром давления или будет находиться строго под центром давления, то тело будет падать спокойно. Если же центр тяжести окажется в стороне от центра давления, то под действием момента силы падающее тело начнет вращаться вокруг центра тяжести. Когда тело повернется, то изменит свое положение центр давления, при этом вращение может начаться в другую сторону и продолжаться до тех пор, пока центр тяжести не окажется строго под центром давления. Так, покачиваясь, падает осенью в безветренный день опавший с дерева лист.

А вот семена клена падают иначе. Они не покачиваются, а вращаются вокруг вертикальной оси.

Создающаяся при этом подъемная сила тормозит падение и ветер далеко разносит семена. Семена клена летят на «посадку» на режиме самовращения.

Они вращаются при этом под действием набегающего потока воздуха, создавая подъемную силу. А если подъемная сила направлена не строго вертикально, а несколько наклонно, то составляющая подъемной силы уже в качестве тяги сообщит телу поступательную скорость.

Подведем теперь некоторые итог».

Для создания подъемной силы и тяги необходимо, чтобы несущий винт вращался.

Как правило, вращение создается двигателем, а если двигателя нет (отказал, выключен), надо воздействовать на винт потоком воздуха.

Для того чтобы на несущий винт набегал поток воздуха, надо, чтобы винт перемещался относительно воздуха — опускался или двигался поступательно или совершал эти перемещения одновременно.

Эти условия всегда налицо у вертолета, у которого отказал двигатель.

Если вертолет летит горизонтально со скоростью, например, 150 км/час и двигатель отказал, то, конечно, скорость вертолета сразу не упадет. По инерции также еще некоторое время будет вращаться и несущий винт.

Вертолет начнет постепенно снижаться, при этом постепенно будет гаснуть его поступательная скорость и расти вертикальная скорость. Если сначала винт вращался от двигателя, а затем, когда двигатель выключен, — по инерции, то теперь он будет продолжать вращаться под действием набегающего на него потока воздуха за счет поступательной скорость и снижения вертолета.

Однако для этого необходимо, чтобы угол установки лопастей (угол атаки, шаг винта) был вполне определенным, о чем будет сказано дальше.

Для выяснения условии самовращения несущего винта разберем работу элемента лопасти.

Силы, возникающие на элементе лопасти, зависят от величины и направления (угла атаки) суммарной скорости W, с которой профиль встречается с воздухом. Когда угол атаки винта отрицательный, скорость W подходит к профилю так, как это показано.

Под воздействием потока воздуха на элементе лопасти возникает аэродинамическая сила. Разложим эту силу на два направления: по потоку и перпендикулярно к нему.

Сила направленная перпендикулярно потоку, и сила, направленная по потоку, определяют собой как подъемную силу, создаваемую элементом лопасти, так и сопротивление вращению. Сопротивление вращению лопасти определяется суммой проекций сил. причем обе проекции направлены назад, против вращения. В этом случае, естественно, ни о каком самовращение несущего винта не может быть и речи. Наоборот, чтобы вращать винт, надо преодолеть момент сопротивления вращению, сообщая винту вращение от двигателя.

В случае, который характерен для положительного угла атаки несущего винта и малых установочных углов лопастей, получается иное направление сил. Теперь, если проекция силы на плоскость вращения направлена назад и препятствует вращению лопасти, то проекция силы на плоскость вращения направлена вперед и способствует вращению.

В том случае, когда обе проекции равны, наступает режим устойчивого самовращения несущего винта, т. е. вращения с постоянной скоростью без затраты мощности от двигателя, так как нет сил, препятствующих вращению, стремящихся остановить винт. Вращение, раз начавшись, продолжается с постоянным числом оборотов. Несущий винт, обдуваемый потоком воздуха снизу-вверх, работает, как ветряная мельница.

Следовательно, режим самовращения наступает при положительном угле атаки всего винта, когда лопасти установлены на малый установочный угол (малый шаг).

При этом винт будет создавать подъемную силу, равную сумме проекций сил на ось вращения (т. е. равную силе. На режиме самовращения вертолет, конечно, не может набирать высоту. Не может он также продолжать горизонтальный полет. На режиме самовращения вертолет может только снижаться. Имению снижение является источником скорости воздушного потока, обеспечивающего самовращение винта.

Для создания условий самовращения несущего винта летчик при отказе двигателя должен прежде всего уменьшить установочный угол лопастей (уменьшить шаг винта). Сделать это надо возможно быстрее с тем, чтобы ещё, но успели сильно снизиться скорость и уменьшиться обороты винта, вращающегося теперь только по инерции. Для уменьшения шага несущего винта на вертолетах можно устанавливать «автомат сброса шага винта», который вступал бы в действие сразу же после остановки двигателя.

Переход на режим самовращения при отсутствии автомата сброса шага винта усложняется, так как появляется много факторов, отвлекающих внимание летчика: падает число оборотов, изменяется поле скоростей от винта, изменяются моменты на фюзеляже (появляется тенденция к пикированию), изменяются усилия на ручке управления.

Переход на режим самовращения возможен при различных скоростях полета вертолета. Эти скорости обычно не превышают 100 км/час. Возможен переход на самовращение также и при висении. Однако в последнем случае переход от висения к самовращению требует относительно большого времени, в течение которого вертолет теряет высоту. Поэтому режим висения рекомендуется осуществлять на высотах не менее 150—200 м. В противном случае можно

не успеть перевести винт на режим самовращения в случае отказа двигателя.

Висеть можно также на высоте менее 10 м. Если при этом откажет двигатель, то до момента встречи с землей вертолет не успеет набрать большой вертикальной скорости снижения.

Скорость снижения на режиме самовращения при вертикальном спуске может достигать 10 и более метров в секунду в зависимости от величины удельной нагрузки на каждый квадратный метр ометаемой поверхности несущего винта. Вертикальная скорость снижения пропорциональна корню квадратному из удельной нагрузки, т. е. большие нагрузки приводят к быстрому снижению.

Снижение на режиме самовращения при наличии поступательной скорости значительно безопаснее. Так, при спуске по наклонной траектории с наивыгоднейшей скоростью вертикальная скорость снижения составляет 0—8 м/сек, что не превышает скорости снижения парашютиста.

Для уменьшения скорости встречи с землей рекомендуется при подходе к земле на 15—30 м произвести «подрыв» вертолета, т. е. плавно увеличить общий шаг несущего винта. В результате этого кратковременно, пока еще по инерции продолжается быстрое вращение винта, возрастает подъемная сипа, что позволяет смягчить удар о землю.

Самовращением несущего винта можно воспользоваться для буксировки вертолета или даже целого «поезда» вертолетов вслед за самолетом. В данном случае источником поступательной скорости вертолета относительно воздуха для обеспечения самовращения несущего винта явится тяга самолета.

Агрегаты техники

Комментарии

CAPTCHA
Этот вопрос задается для того, чтобы выяснить, являетесь ли Вы человеком или представляете из себя автоматическую спам-рассылку.
.

Лучшее в мире авиации

АОПА-Россия
Сообщение в блоге
Авторские статьи
наверх