Пилотирование вертолета

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 φ₀, соответствующего нашему установочному углу, получим две точки A₁ и А₂. Тогда заштрихованная часть графика будет представлять область, в которой возможно самовращение для нашего профиля при φ₀.

Однако практически может быть использована только левая часть кривой от точки A₁ до точки Б, соответствующая устойчивому, установившемуся самовращению, в нашем случае — точка A₁, соответствующая углу атаки α₁.

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 φ₀. Ускорение вращения будет протекать до тех пор, пока α — Θ не станет равной φ₀.

Если же несущий винт увеличит обороты, то угол а уменьшится, α — Θ станет меньше φ₀ и замедление будет продолжаться до тех пор, пока не наступит равенство α — Θ = φ₀.

Для правой части кривой от точки Б до А₂ режим самовращения не будет устойчивым, например, при случайном замедлении вращения несущего винта в точке А₂, соответствующей углу атаки α₂, 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 R_эл наклоненную назад, против вращения, т. е. будет ведомым, а корневой, у которого R_эл 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.