Файл: Лалетин К.Н. Практическая аэродинамика вертолета Ка-26 учеб. пособие.pdf

гателей. Поэтому при отказе указателя скорости УС-250К скорость следует выдерживать в соответствии с углом тангажа и режимом работы двигателей.

Для нормального пилотирования вертолетом с отказавшим ука­ зателем скорости пилот должен знать положение верхнего обреза приборной доски относительно горизонта на характерных скоростях полета. Для контроля за скоростью по авиагоризонту регулируемый индекс в нормальном положении должен совмещаться с силуэтом самолета на скорости 80—100 км/ч, что и соответствует режиму наибольшей продолжительности полета. Увеличение угла тангажа приводит к уменьшению скорости полета, а уменьшение — к увели­ чению скорости.

При пилотировании с отказавшим указателем скорости следует учитывать, что углы тангажа практически одинаковы как в наборе высоты, так и в горизонтальном полете, и на снижении. Поэтому контроль за траекторией полета следует осуществлять по вариомет­ ру. Но необходимо помнить, что эти приборы при питании из каби­ ны работают с погрешностью и позволяют контролировать лишь изменение высоты, а не ее абсолютную величину. Показания ука­ зателя скорости могут завышаться на 30 км/ч, а вариаметра — на

2,5 м/сек.

§5. АВАРИЙНЫЕ СИТУАЦИИ ПРИ ПОЛЕТАХ

СГРУЗАМИ НА ВНЕШНЕЙ ПОДВЕСКЕ

При подцепке груза следует учитывать, что если не намечаются ориентиры, относительно которых следует перемещать вертолет, или, если допускаются несо­ размерные отклонения органов управления, то в процессе перемещения в сторону груза возникает отклонение вертолета от заданного направления. Если смещение вертолета будет значительным, то сила веса груза, направленная в этом случае не по оси подвески, вызывает дополнительный неуравновешенный момент, кото­ рый приводит к внезапному рывку и может произойти опасное изменение угла тангажа или накренение вертолета, а также обрыв тросов и поломка узлов внеш­ ней подвески вследствие значительных динамических нагрузок.

При увеличении высоты висения до натяжения тросов внешней подвески необходимо следить за вертикальностью подъема. Если будут допущены смеще­ ния, то в момент натяжения тросов или отрыва груза также может произойти резкое изменение угла крена или тангажа. В большинстве случаев при этом про­ исходит обрыв одного из тросов и возможно волочение груза по земле, сопровож­ дающееся резкой разбалансировкой вертолета. В лучшем случае при смещении вертолета в момент отделения груза от земли возникает его раскачка, также

угрожающая безопасности полета.

Запрещается при раскачивании груза разгонять вертолет, так как увеличение амплитуды колебаний груза вызывает раскачку вертолета и возможна потеря его управляемости. Колебания груза на висении следует попытаться прекратить незна­ чительным строго вертикальным снижением, если же колебания не прекращаются,

то груз следует приземлить.

Разгон вертолета следует выполнять особенно тщательно, так как его сниже­ ние и касание грузом о землю вызывает неуравновешиваемый момент и потерю управляемости вертолета. Несоразмерные отклонения ручки управления без учета увеличения эффективности и чувствительности управления вертолета с внешней подвеской, неучитывание инерции и отставаний груза также могут привести к чрезмерно большим изменениям угла тангажа, крена и даже к потере управляе­ мости. Если поперечные колебания груза вознкнут в поступательном полете, то они быстро прекращаются. При продолжении колебаний следует плавно отклонять

173

командные рычаги управлёнйя при одновременном уменьшении скорости на 5— 10 км,Іч. И также плавно должна быть установлена скорость, на которой рас* качка груза прекратится [9].

Перевод вертолета на снижение должен выполняться особо тщательно, так как отставание груза вызывает дополнительный пикирующий момент. Если сни­ жение вертолета или гашение скорости будут выполняться энергично, то это может привести к значительному изменению угла тангажа вертолета и продоль­ ной раскачке груза. Просадка вертолета при гашении скорости увеличивает веро­ ятность перетяжения несущих винтов и касания грузом о землю.

чения нагрузок на подвеску.

Во всех случаях, когда в полете с грузом на внешней подвеске возникает раскачивание или вращение груза, угрожающее безопасности полета, груз должен быть сброшен. Груз обязательно сбрасывается и при задевании им о землю или препятствия, а также если для полета с грузом располагаемая мощность недо­ статочна. Последний случай может возникнуть при отказе одного из двигателей или при полете на площадки, расположенные выше мест подцепки груза, когда пилот не вводит поправок в вес, рассчитанный по номограмме. Груз с внешней подвески сбрасывается и при попадании в пыльный или снежный вихрь, если не обеспечивается визуального контакта с землей. Кроме того, груз обязательно сбрасывается с внешней подвески при любой аварийной обстановке в полете или при выполнении вынужденной посадки, когда приземление с грузом невозможно..

§6. ФЛАТТЕР ЛОПАСТЕЙ НЕСУЩИХ ВИНТОВ

Фл а т т е р о м называются самовозбуждающиеся быстро нарастающие изгиб- но-крутильные автоколебания при взаимодействии аэродинамических, инерцион­ ных и упругих сил.

Таким образом, флаттер лопастей будет представлять колебательную

неустойчивость их движения. Апериодическую неустойчивость движения лопастей называют дивергенцией. Но дивергенция для вертолета практического значения не имеет, так как обычно возникает при большем, чем при флаттере, скоростном напоре или даже превосходящем максимально допустимый.

Развитие флаттера лопастей представляет более сложный процесс, чем у крыла. Это, в частности, связано с установкой горизонтальных и осевых шарниров лопастей, малой изгибной жесткостью и работой лопастей под воздействием больших центробежных сил. Колебания лопасти в плоскости вращения обычно не оказывает значительного влияния на флаттер и ими часто пренебрегают.

Основные закономерности возникновения и развития флаттера крыла и ло­ пастей общие. Как и крыло, лопасть под воздействием внешних возмущений мо­ жет совершать изгибные колебания относительно плоскости вращения. В этом случае, если центр тяжести не будет совпадать с центром жесткости, то под действием сил инерции изгибные колебания станут изгибно-крутильными. В спо­ койной воздушной среде колебания будут затухающими. Но возникающие в пото­ ке аэродинамические силы при изменении углов атаки элементов лопастей будут либо поддерживать колебания, либо способствовать их затуханию.

Если центры тяжести, фокусы и центры жесткости элементов лопастей совпа­ дают или центры тяжести элементов лопастей будут размещаться впереди, а фо­ кусы позади центров жесткости, то флаттер невозможен. В первом случае будут возникать лишь изгибные колебания, а во втором — затухающие изгибно-крутиль- ные колебания. Но если центр тяжести расположен позади центра жесткости, а фокус впереди центра жесткости, то колебания будут иметь возрастающую ампли­ туду. Причем для их поддержания не требуется внешнего периодического воз­ действия. Энергию для поддержания колебаний лопасть будет получать от набе­ гающего потока.

Поведение лопасти при изгибе можно рассмотреть на примере «эффективного» элемента лопасти, в котором как бы расположены центр тяжести, центр жестко­ сти и фокус эквивалентной лопасти с равномерным размещением этих точек ПО1 размаху. Если, например, лопасть изогнулась вниз, как показано на рис. 118, ТО'

174

ях. Причем возмущающая аэродинамическая сила пропорциональна квадрату ско­ рости. Аэродинамическая же сила демпфирования, возникающая при изгибе, про­ порциональна скорости в первой степени. Поэтому если При малых скоростных напорах работа суммы сил демпфирования больше, чем возмущающих сил, то с ростом скорости эта разница уменьшается. И при некоторой скорости воздушно­ го потока, называемой критической, работа возмущающих сил и сил демпфиро­ вания будет равна. Если же работа возмущающих сил превысит работу демпфи­ рующих сил, то возникает флаттер. Сдвиг по фазе между колебаниями, изгиба и кручения обеспечивает при этом возрастание амплитуды колебаний.

Флаттер может также развиваться, если центр тяжести будет приложен впереди центра жесткости, а фокус будет находиться впереди центра тяжести. На лопастях вертолета Ка-26, у которых расчетная эффективная центровка 24,8%, фокус профиля NACA-230 при увеличении числа М от 0,2 до 0,7 перемещается вперед примерно на 25—18% хорды. Возникновению и развитию флаттера способствуют также увеличение параметра Кт. Влияет на флаттер и жесткость проводки управления и положение осевого шарнира, жесткость лопасти на кручение и положение оси жестко­ сти, величина центробежной силы и частоты собственных колеба­ ний лопасти, отклонение автомата перекоса, трение в осевом шар­ нире, характеристика режима полета и прочие факторы, учитывае­ мые в конструкторских расчетах.

Возникновение и развитие флаттера на соосном вертолете мо­ жет привести к опасному сближению лопастей и даже разрушению конструкции, поэтому необходимо, чтобы критическая скорость флаттера была больше эксплуатационной.

175

Критическая скорость воздушного потока для вертолета зави­ сит от числа оборотов и скорости полета. Конструкция вертолета Ка-26 при нормальной эксплуатации обеспечивает критические па­ раметры гораздо большие, чем рассчитанные для эксплуатации. Кроме того, для обеспечения достаточного запаса до возникновения флаттера устанавливается максимально допустимая индикаторная скорость полета 170 км/ч, что соответствует скорости по прибору- 160—163 км/ч в зависимости от величины поправок. Число оборо­ тов несущих винтов в эксплуатации не должно превышать 96%. Повышение числа оборотов до 98% допускается в течение не более 6 мин при малой мощности двигателей.

Для надежности летной эксплуатации комплекты лопастей про­ ходят производственную наземную проверку с провоцирующими грузами на задней кромке. Проверка проводится при числе оборо­ тов несущих винтов 96% и смещении эффективной центровки на­ зад на 2,25%. Грузы устанавливаются в сечениях с относительным радиусом 0,8—0,9. И если признаки флаттера отсутствуют, то ком­ плект лопастей пригоден для летной эксплуатации. Запас эффек­ тивной центровки при этом будет компенсировать уменьшение чис­ ла критических оборотов с ростом скорости полета.

В процессе летных испытаний была достигнута индикаторная скорость 190 км/ч, что свидетельствует о безопасности полета по флаттеру. Но при неграмотной эксплуатации параметры, влияющие на флаттер, могут изменяться. Так, например, флаттер может воз­ никнуть при эксплуатации колонки несущих винтов с недопустимы­ ми люфтами в шарнирах и скользящих соединениях, при наруше­ ниях смазки и прочих дефектах. Причем большая вероятность развития флаттера на верхнем винте.

Основным признаком появления флаттера является размыв «тюльпана» лопастей вследствие «выпадания» лопасти, проходя­ щей азимут 90°, из общего конуса вращения. Чаще всего флаттеру могут периодически подвергаться поочередно все лопасти, проходя через азимут 90°, где они испытывают наибольший скоростной на­ пор. Одновременное же развитие флаттера на всех лопастях мало вероятно.

Увеличение несимметричности обтекания и дополнительные на­ грузки на лопасти при флаттере вызывают резкое увеличение уров­ ня вибраций с увеличением скорости или числа оборотов. Частота вибраций при флаттере может быть обычной или несколько мень­ шей и воспринимается пилотом как встряхивание вертолета. А уве­ личение неравномерности поля сил по ометаемой поверхности и шарнирных моментов вызывает при флаттере подергивания или даже рывки ручки управления в диагональном и поперечном на­ правлениях.

Длительное нахождение в режиме флаттера опасно, и поэтому пилот должен принять немедленные меры по прекращению его: уменьшить число оборотов до 77—80%, не изменяя общего шага, и одновременно уменьшить скорость до 100 км/ч. Увеличивать чис­

176