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

цри попадании в спутную струю самолета.

Винтенсивном вихревом кольце управляемость вертолета резко ухудшается

имогут возникнуть вождения и рывки ручки управления и педалей. Изменение индуктивного потока приводит к увеличению числа оборотов несущих винтов и

создает пикирующий момент, вследствие чего вертолет стремится увеличить и вертикальную, и поступательную скорость снижения.

На вертолете Ка-26 специальных исследований в режиме вихре­ вого кольца не проводили из-за опасности схлестывания лопастей, поэтому рекомендации и ограничения устанавливаются по опыту

вертикальную скорость снижения увеличением общего шага не уда­ валось. Можно ожидать, что на вертолетах Ка-26 при полетном весе до 2500 кГ (р < 19 кГ/м2) интенсивное вихревое кольцо будет соответствовать этому же диапазону вертикальных скоростей. При увеличении полетного веса (удельной нагрузки на ометаемую по­ верхность) вертикальные скорости режима вихревого кольца долж­ ны увеличиться, так как увеличивается индуктивная скорость.

В режиме вихревого кольца вертикальная скорость самопроизвольно увеличи­ вается, и поэтому у отдельных элементов лопастей индуктивная скорость в плоскости вращения может стать равной вертикальной скорости снижения. Если бы индуктивные скорости элементов лопастей были одинаковы, то протекание сквозь винт отсутствовало бы и обтекание винта можно рассматривать как обте­ кание плоской пластинки. За границей этот режим называют идеальной авторота­ цией. Этот режим неустойчив и малейшие пульсации потока, например, вследствие атмосферной турбулентности, вызывают резкие изменения потока в плоскости

182

вращения и тяги винта. Поэтому винт вновь будет переходить на режим вихрево­ го кольца, а в дальнейшем выходить из него. Режиму идеальной авторотации со­ ответствуют наибольшие вибрации. Однако этот режим не опасен, так как про­ должается доли секунды даже у реальных винтов с различными индуктивными скоростями по ометаемой поверхности, когда режиму идеальной авторотации соот­ ветствует целый диапазон вертикальных скоростей.

Если вертикальная скорость вертолета более 8 місек (воздуш­ ный поток проходит через несущий винт снизу вверх), элементы лопастей начинают работать в режиме авторотации, торможения или ветряка.

При вертикальной авторотации поведение вертолета более спо­ койное и управляемость вертолета заметно улучшается. Но при переходе на режим вертикальной авторотации вертолет снизится за 15 сек на 200 м. Длительное же нахождение в режиме вихревого кольца опасно, да и такой запас высоты не всегда может быть обеспечен. Поэтому режим вихревого кольца не следует допускать. Необходимо учитывать, что режим вихревого кольца возможен не только в прямом потоке, но и при малых поступательных скоростях, когда граница раздела воздушных потоков находится в зоне несу­ щего винта.

Для исключения интенсивного развития вихревого кольца вер­ тикальная скорость снижения при вертикальном спуске или сниже­ нии с поступательной скоростью менее 40 км/ч не должна превы­ шать 2 м/сек. Преднамеренный ввод в режим вихревого кольца за­ прещается.

Самопроизвольное увеличение вертикальной скорости снижения может возникнуть при недостаточной мощности для полета с ма­ лой поступательной скоростью. Поэтому не следует допускать уменьшения скорости полета меньше минимально допустимой для данных условий. Не разрешаются полеты на малых скоростях со скольжением, а в болтанку — со скоростью менее 60 км/ч по прибо­ ру. На посадке не следует допускать энергичного гашения скорости

и«просадки» вертолета. Если же при гашении скорости вертикаль­ ная скорость более 2 м/сек, то необходимо немедленным отклоне­ нием ручки управления от себя увеличить поступательную скорость до 50—60 км/ч. Большей поступательной скорости соответствует меньшая потребная мощность и вертикальная скорость снижения,

играница разделов воздушных потоков отстает от винтов.

После набора поступательной скорости поведение вертолета ста­ новится нормальным и вертолет переводят на требуемый режим полета.

При самопроизвольном увеличении вертикальной скорости на вертикальном снижении необходимо попытаться уменьшить ее, увеличив мощность двигателей. Если же вертикальная скорость больше 2 м/сек и вертолет продолжает снижаться, то нужно откло­ нением ручки управления от себя перевести вертолет в поступатель­

ный полет.

При потере управляемости на больших высотах можно перевес­ ти вертолет на вертикальную авторотацию уменьшением общего

183

шага, а после восстановления управляемости увеличить поступа­ тельную скорость и перейти к режиму полета с работающими дви­ гателями.

§9. ПЕРЕТЯЖЕЛЕНИЕ НЕСУЩИХ ВИНТОВ

Под перетяжелением несущих винтов понимают нерасчетное уменьшение их тяги при увеличении общего шага, сопровождающе­ еся уменьшением числа оборотов несущих винтов вследствие несо­ ответствия мощности, подводимой к винтам, и мощности, потребной на их вращение.

Перетяжеление несущих винтов на вертолете Ка-26 может на­ ступить по двум причинам. В первом случае перетяжеление насту­ пает, если рычаг «шаг-газ» отклоняется вверх в темпе, не соответ­ ствующем приемистости двигателей. При этом рост мощности дви­ гателей отстает от увеличения мощности, потребной для вращения винтов, а под действием неуравновешенных моментов сопротивле­ ния вращению число оборотов винтов уменьшается, что приводит к падению тяги.

Данный случай перетяжеления принципиально возможен на лю­ бом из режимов полета, но наиболее опасен при взлете и посадке

ина малых высотах, потому что при уменьшении тяги винтов про­ исходит резкое снижение («просадка») вертолета. К перетяжелению несущих винтов может привести и поспешность в отделении вертолета от земли. Если рычаг «шаг-газ» при отрыве поднимается за время менее 5—7 сек, то вертолет может не отделиться от земли, так как мощность, подводимая к винту, будет недостаточна. А если

ипроизойдет отрыв вертолета за счет увеличения углов атаки эле­ ментов лопастей и кратковременного увеличения тяги, то в даль­ нейшем под воздействием увеличившихся моментов сопротивления вращению достигнутое число оборотов уменьшается и вертолет начинает энергично снижаться. При невмешательстве пилота в уп­ равление произойдет грубый удар о землю, увеличивающий на­ грузки на конструкцию вертолета.

Перетяжеление несущих винтов возможно и в том случае, если пилот поднимает рычаг «шаг-газ» с нормальным темпом, но на чрезмерно большую величину. Увеличение общего шага при пол­ ностью открытых дроссельных заслонках приводит к уменьшению числа оборотов винтов и мощность двигателей уменьшается. Вели­

чина общего шага, соответствующего полному открытию дроссель­ ных заслонок, может быть определена по характеристике системы «шаг-газ» (рис. 128). Изменению общего шага на каждые 2° соот­ ветствует перемещение рычага «шаг-газ» на три зуба сектора. По графику видно, что при повороте корректора вправо дроссельные заслонки полностью открываются при увеличении минимального общего шага на 8°. Большее изменение шага приведет к перетяжелению несущих винтов.

Если корректор установить в положение 2 (см. рис. 128), то в этом случае взлетный режим достигается при увеличении общего

184

Рис. 128. Характеристики системы «шаг-газ»:

1 — правое положение корректора; 2 — корректор в положении «взлетные обороты»; 3 — левое положение корректора

шага примерно на 10° от минимального. Попытка увеличить общий шаг еще больше приведет к уменьшению оборотов несущих винтов. Наиболее характерны такие случаи при взлетно-посадочных опера­ циях и полетах на малых высотах. Например, при эксплуатации вертолета на площадках с размерами меньше минимально допус­ тимых на взлете пилот может непроизвольно «перетянуть» рычаг «шаг-газ» для получения более крутой траектории подъема. На посадке при чрезмерно крутой траектории и значительной верти­ кальной скорости снижения запаса мощности для гашения скорос­ ти может не хватить, а попытка продолжать увеличивать общий шаг также вызовет уменьшение оборотов винтов. Подобные случаи особенно вероятны при малых запасах мощности, например, при эксплуатации вертолетов с весом, близким к максимально допусти­ мому для данных атмосферных условий, при вертикальных режи­ мах полета, полетах на малых скоростях, на больших высотах...

При корректоре, повернутом влево, дроссельные заслонки при­ крываются и откроются полностью на большем общем шаге (см. рис. 128). Но при работе двигателей на «тяжелых винтах» эффек­ тивная мощность уменьшается, и требуемая для полета тяга мо­ жет быть не получена, что вызовет снижение вертолета. Подобные случаи могут наступить, когда число оборотов несущих винтов своевременно не увеличивают, поворачивая корректор вправо, на­ пример, при гашении скорости на посадке.

Для уменьшения вероятности перетяжеления несущих винтов при полностью открытых дроссельных заслонках карбюраторов двигателей в системе управления установлены пружинные тяги. При полностью открытых заслонках и увеличении шага движение проводки управления газом прекращается, а движение дифферен­ циальных качалок сопровождается деформацией пружинных тяг.

185

Пружины имеют предварительную затяжку, и поэтому начало ре­ жима перетяжеления определяется пилотом по значительному возрастанию усилий на рычаге «шаг-газ». Для исключения перетя­ желения винтов необходима синхронная работа дроссельных засло­ нок обоих двигателей. На режиме малого газа разница в числе оборотов двигателей не должна превышать 1—2%, а давление над­ дува двигателей не должно отличаться более чем на 30 мм рт. ст.

Но если в одном из режимов полета пилотом все же допущено перетяжеление винтов, то необходимо незначительно уменьшить общий шаг, чтобы восстановить число оборотов и мощность двига­ телей.

относительно вертикальных шарниров с колебаниями всего вертолета на упругом шасси. Условием возникновения земного резонанса является появление в плоско­ сти вращения несущего винта неуравновешенной центробежной силы значительной величины, которая вызывает колебания вертолета на упругом шасси.

Вертолет, находясь на земле на упругом шасси, имеет шесть сте­ пеней свободы. Но у соосного вертолета наименьшие моменты инерции относительно продольной оси, поэтому колебания начнут развиваться в основном в поперечной плоскости. Однако моменты инерции относительно вертикальной и поперечной осей соизмеримы с моментом инерции относительно продольной оси, а следовательно, могут представить опасность и продольные колебания.

«Симметричность» соосного вертолета позволяет рассматривать поперечные и продольные колебания раздельно. Причем при рас­ смотрении поперечных колебаний рассматриваются поперечное смещение, изменение углов крена и рыскание, а при рассмотрении продольных колебаний — продольное и вертикальное смещение и изменение угла тангажа. При этом у соосного вертолета угловые смещения являются преобладающими.

Возникновение колебаний вертолета на упругом шасси вызывает дополни­ тельные смещения центра тяжести винта от оси вращения, а поэтому в процессе колебаний неуравновешенная центробежная сила будет увеличиваться. При отсут­ ствии достаточного демпфирования колебания начнут возрастать, особенно если изменение возмущающих сил близко по частоте к собственным колебаниям вер­ толета и неустойчивость колебаний может привести к разрушению конструкции.

Причиной появления неуравновешенной центробежной силы у вертолета на земле может явиться любой достаточно сильный «удар» по несущей системе. Это, например, может быть вызвано рывками вертолета на троссах при его работе на привязи с неграмотной швартовкой, или когда работа на привязи выполняется при сильном порывистом ветре, или при резком отклонении ручки управления. Удары могут быть вызваны и при движении вертолета по неровному грунту, на повышенных скоростях, или грубой посадкой, особенно на одно колесо. Неуравно­ вешенная центробежная сила может быть вызвана и весовым дисбалансом лопа­ стей. Но в этом случае ее величина обычно незначительна, а поэтому и колеба­ ния будут менее интенсивны. Влияние верхнего винта на развитие колебаний бу­ дет большим потому, что расстояние от него до центра колебаний большее, и вал винтов обладает податливостью.

186