книги из ГПНТБ / Лалетин К.Н. Практическая аэродинамика вертолета Ка-26 учеб. пособие

вая балансировка взаимосвязаны, то при изменении скорости поле­ та происходит и перемещение педалей.

Изменение путевой и поперечной балансировки в полете без скольжения связано с изменением величины и направления завала конусов вращения несущих винтов в косом потоке. Но изменение поперечной и путевой балансировки вертолета Ка-26 значительно меньше, чем одновинтовых вертолетов, а поэтому пилотирование проще.

В горизонтальном полете отклонение педалей не превышает 20—30 мм, а ручки управления — 30—40 мм. Изменение угла кре­ на вертолета при этом показано на рис. 76.

Из рисунка видно, что при балансировке без скольжения угол крена не превышает ±2°.

При выполнении комбинированных скольжений влево необхо­ димо отклонять влево ручку управления и правую педаль вперед, а при правом скольжении ручка управления перемещается вправо и отклоняется относительно балансировочного положения вперед левая педаль. Балансировочные кривые (см. рис. 49 и 74) и резуль-

107

Рис. 76. Изменение углов крена при скольжениях:

тэты испытаний показывают, что при скоростях до 40 км/ч верто­ лет обладает путевой и поперечной статической устойчивостью в пределах углов скольжения ±90°.

При скоростях полета более 100 км/ч вертолет обладает путе­ вой и поперечной статической устойчивостью по углу скольжения в диапазоне углов скольжения ±20° (см. рис. 75). При углах сколь­ жения ± (20—36°) характеристики устойчивости практически близ­ ки к нейтральным, а при углах скольжения влево и вправо больше 36° вертолет статически неустойчив в путевом отношении.

Поперечная статическая устойчивость в диапазоне индикатор­ ных скоростей 100—145 км/ч проявляется при углах скольжения до ±35°.

Взаимосвязь углов скольжения с углами крена при координиро­ ванных скольжениях вполне определенная (см. рис. 76).

Однако отсутствие продольной статической устойчивости верто­ лета в диапазоне скоростей по прибору 20—80 км/ч свидетельству­ ет и о динамической неустойчивости. Так, на проверенной скорости горизонтального полета 70 км/ч по прибору на высоте 1000 м воз­ мущенное движение вертолета после «дач» характеризуется разви­ вающимися колебаниями по крену, тангажу и рысканию, сопро­ вождающееся в основном изменением угла крена и скорости поле­ та. Среднее время изменения утла тангажа на 5° составляет 50 сек. Но на скорости по прибору 115 км/ч в режиме горизонтального по­ лета на средней высоте 1000 м возмущенное движение вертолета характеризуется затуханием по крену, тангажу и рысканию, т. е. вертолет на этом режиме обладает устойчивостью.

Хорошие характеристики устойчивости и управляемости облег­ чают пилотирование. Вертолет Ка-26 сохраняет в режиме горизон­ тального полета высокую эффективность, чувствительность и мощ­ ность управления. Так, при индикаторной скорости 120 км/ч «дачи» командными рычагами управления вызывают изменение угла тан­ гажа на ±20°, а угла крена и скольжения на ±30°. Но изменение положения вертолета в пространстве при отклонении органов уп­ равления уменьшается с увеличением скорости полета (см. гл. Ill, § 3). Характеристики загрузочных механизмов (см. рис. 38—40) во всем диапазоне эксплуатационных скоростей не создают значи­ тельных нагрузок на командных органах управления. А малые от­ клонения ручки управления и небольшие усилия способствуют то­ му, что психологически пилот воспринимает двойные движения

108

ручкой управления лишь как излишнюю чувствительность управ­ ления.

Но при изменении скоростей в горизонтальном полете необхо­ димо еще учитывать особенности первого и второго режимов поле­ та. Так, для увеличения скорости горизонтального полета пилоту необходимо увеличить пропульсивную и сохранить подъемную си­ лы. А поэтому увеличивается потребная аэродинамическая сила несущих винтов и потребная мощность двигателей. Но если увели­ чение скорости происходит в пределах второго режима полета, то большей скорости соответствует меньшая потребная мощность (см. рис. 65). И от пилота потребуются двойные действия рычагом «шаг-газ»: для увеличения скорости необходимо увеличить мощ­ ность, а по достижении скорости — уменьшить ее до требуемой. На первом режиме полета большей скорости соответствует большая потребная мощность. И если в начале разгона устанавливается требуемая мощность для нового режима полета, то двойные откло­ нения рычага «шаг-газ» могут быть исключены.

Разгон и торможение вертолета применяется в учебных целях и для отработки техники пилотирования в диапазоне скоростей от минимально до максимально допустимой.

Перед началом разгона для получения максимально допусти­ мой скорости устанавливают число оборотов 86% и отклонением ручки управления от себя с одновременным подъемом рычага об­ щего шага увеличивают скорость полета. Заданный курс полета при этом выдерживается отклонением педалей и ручки управления с учетом особенностей балансировки вертолета. Число оборотов поддерживается постоянным.

Достигнув заданной скорости, пилот фиксирует ее отклонением ручки на себя и выдерживает в течение 10—15 сек, так как подоб­ ная задержка позволяет запомнить угол тангажа и поведение вер­ толета на максимально допустимой скорости. Затем скорость поле­ та уменьшается до минимально допустимой отклонением ручки управления на себя с одновременным уменьшением общего шага винтов.

Высота полета и число оборотов несущих винтов при этом должны оставаться постоянными, и следует учесть, что при пере­ ходе на второй режим уменьшение скорости полета сопровождает­ ся увеличением потребной мощности, а поэтому в зависимости от

отсутствуют. Но при полете с большей скоростью появляются не­ значительные вибрации, увеличивающиеся по мере роста скорости. Особенно возрастают вибрации при некачественной регулировке

109

Полеты на истинных высотах более 25 м разрешаются лишь в том случае, если в данных атмосферных условиях обеспечиваются висения вне зоны влияния воздушной подушки. Если истинная вы­ сота более 50 м, рекомендуемая скорость не менее 50 км/ч.

Для исключения влияния воздушной подушки и нормальной управляемости вертолета при воздействии атмосферной турбулент­ ности в пересеченной местности полеты должны производиться на высоте не менее 20 м над рельефом и на скорости по прибору не менее 40—50 км/ч.

На авиационно-химических работах скорость полета над обра­ батываемым участком устанавливается в зависимости от вида ра­ бот. Основные виды работ выполняются в диапазоне скоростей 30—100 км/ч. Максимально допустимая скорость полета над пере­ сеченной местностью — 60 км/ч, над равнинной— 100 км/ч. При скорости полета более 60 км/ч и скорости ветра более 4 м/сек за­ прещается применять непрерывный способ обработки участка. Число оборотов несущих винтов при обработке участка ядохими­ катами должно находиться в пределах 86—92% по условиям нор­ мальной эксплуатации электродвигателя МТ-3000.

Предельно допустимая крутизна обрабатываемых склонов 45°. Маршруты заходов, как правило, должны быть построены вдоль горизонталей. Расстояние от конца лопастей несущих винтов до склона по горизонтали и вертикали должно быть не менее 25 м, а при геологоразведочных работах не менее 50 м. Полеты вниз по склону допускаются, если соблюдается рабочая скорость, крутиз­ на склона не более 25° и отсутствуют препятствия на выходе из го­ на. Заходы вверх по склону выполняются, если на выходе из гона сохраняется требуемая поступательная скорость и необходимая скороподъемность. Полет до обрабатываемого участка выполняет­ ся по кратчайшему безопасному маршруту на высоте, превышаю­ щей высоту препятствий не менее чем на 50 м. Скорость полета до обрабатываемого участка 60—100 км/ч. Максимально допустимая скорость по прибору для получения приемлемого уровня вибраций

111

Скорость и высота производственных полетов в геологоразве­ дочном варианте устанавливаются в зависимости от рельефа местности. При полетах с выпущенной гондолой минимально до­ пустимая высота увеличивается на длину выпущенного троса. По­ леты с грузами на внешней подвеске и с выливным устройством в рабочем положении выполняются на высоте не менее 150 м. Ве­ личина максимально допустимой скорости в каждом конкретном случае зависит от поведения груза, но не должна превышать 135 км/ч. Если в полете груз раскачивается, то необходимо плавно уменьшить скорость полета.

Полеты над лесными массивами выполняются на скорости 60—100 км/ч при высоте не менее 100 м, по патрулированию лесов, доставке десантников-пожарных и оборудования — на скорости до

ности диапазон скоростей установившегося горизонтального по­ лета уменьшается. Для сохранения достаточного запаса мощности при маневрировании максимально допустимая высота учебно-тре­ нировочных полетов в облаках 2000 м. В производственных -поле­ тах при низких температурах наружного воздуха и малых полет­ ных весах 'максимально допустимая высота 4000 м. Полеты выполняются на крейсерских скоростях в пределах эксплуатацион­ ного диапазона скоростей. При этом минимально допустимая ско­ рость определяется мощностью двигателей. Причины ограничения максимальной скорости полета будут разобраны в гл. V II, § 6 и 7.

Высота и крейсерская скорость полета зависят от конкретного полетного задания. Полеты при патрулировании лесов из условия наибольшей площади обзора целесообразно выполнять на высоте 600—800 м, а при отсутствии лесных пожаров — на высоте 1000— 1500 м. Длительные полеты следует выполнять на крейсерской скорости меньше максимально допустимой минимум на 10 км/ч и при мощности двигателей не больше номинальной. Запрещается в полетах на высотах более 500 м на вертолете в корабельном варианте производить выпуск баллонетов, в противном случае возможно их слабое наполнение и увеличение нагрузок на них.

При полетах в горах запрещается снижаться в горные долины, ширина которых на установленной высоте менее 500 м. Запреща­ ется также снижаться в горные долины, если скорость ветра 6 м/сек, или выполнять полеты на подветренных склонах. При по­ летах вдоль склонов запрещается приближаться к ним ближе чем на 100 м.

При полетах в горах следует учитывать повышенную турбу­ лентность атмосферы. И хотя «болтанка» на вертолете Ка-26 по сравнению с вертолетами Ми-1, Кд-15, Ка-18 меньше, следует учи­ тывать усложнение пилотирования. Не рекомендуется стремиться сохранить обороты винтов изменением положения корректора,

112

так как это приводит к значительной разбалансировке вертолета. Чтобы не вызвать значительного изменения числа оборотов, не следует значительно изменять угол тангажа.

Иногда в сильную болтанку на вертолете могут появляться кратковременные хлопки лопастей, но это на режим полета влия­ ния не оказывает. Полеты в сильную болтанку выполняются на

в зону сильной атмосферной турбулентности необходимо принять все меры по выходу из нее, так как, помимо усложнения пилоти­ рования, возникают значительные знакопеременные нагрузки на элементах конструкции. При крайней необходимости продолжать полет следует увеличить высоту, потому что наибольшая турбулент­ ность атмосферы соответствует истинным высотам 100—500 м.

§5. ОБЩИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ НАБОРА ВЫСОТЫ

ИСНИЖЕНИЯ ПО НАКЛОННОЙ ТРАЕКТОРИИ

СРАБОТАЮЩИМИ ДВИГАТЕЛЯМИ

Если вертолет движется с поступательной скоростью, избыток мощности го­ раздо больше, чем в прямом потоке (см. рис. 68). Поэтому при наборе высоты с поступательной скоростью можно получить большую скороподъемность и достичь большей высоты. Меньшая же потребная мощность для полета по наклонной траектории по сравнению с вертикальными режимами обеспечивает большую эко­ номичность набора высоты и снижения с работающими двигателями, расширяет маневренные возможности вертолета. Принципиально снижение и набор высоты с работающими двигателями можно вести под любым углом наклона траектории к горизонту, и это упрощает построение маршрутов полета. При снижении с посту­ пательной скоростью более 40 км/ч исключается режим вихревого кольца.

Изменение высоты полета сопровождается изменением плотности воздуха и, следовательно, изменением параметров движения. Поэтому и набор высоты, и снижение с работающими двигателями рассматриваются как квазиустановившиеся режимы полета в диапазоне высот, когда изменение плотности воздуха незна­

чительно.

У с т а н о в и в ш и м с я н а б о р о м в ы с о т ы называется полет с постоян­ ной скоростью в вертикальной плоскости по восходящей прямолинейной траекто­ рии, направленной к горизонту под определенным углом Установившееся сниже­ ние с работающими двигателями отличается от набора высоты направлением траектории движения. Для выполнения установившихся полетов по наклонной траектории вертолет должен быть сбалансирован, т. е. 2Af = 0. Остальные урав­ нения движения могут быть записаны при рассмотрении действующих на верто­

лет сил.

Для удобства анализа силы, действующие на вертолет, изображены на рис. 77—79 в проекциях на скоростные оси координат. Из рисунков следует:

Y = G y — условия прямолинейного движения; Z F z = 0 — отсутствие скольжения.

Условия выдерживания постоянной скорости полета несколько отличаются для режима набора высоты и снижения, так как при подъеме сила веса противо­ действует движению, а при снижении является движущей. Кроме того, на режиме снижения в зависимости от требуемой скорости на траектории несущие винты могут создавать как пропульсивную силу (см. рис. 78), так и силу сопротивления движению (см. рис. 79).

113

_Vx

R

Vyf V/

Для выдерживания постоянной скорости для набора высоты должно выпол­ няться условие:

- X = X a x+ G x ,

а при снижении с работающими двигателями уравнение принимает вид:

Ъх = Хи* ± X .

Аэродинамическая сила, необходимая для выполнения установившегося режима полета может быть определена по теореме Пифагора: ^ = У Ѵ 2 + | ± X

И аналогично горизонтальному полету величина аэродинамической силы мо­ жет считаться приближенно равной тяге винтов.

Для выполнения установившихся режимов полета тяга, создаваемая несущи­ ми винтами, и тяга, потребная для полета, должны быть равны. А следовательно, мощность двигателей должна быть равна мощности, потребной для полета.

Вертикальная скорость, угол подъема, время и высота (потолок) подъема в зависимости от скорости полета могут быть определены при анализе баланса мощностей горизонтального полета. Чем больше величина мощности, подводимой к несущему винту сверх требуемой для гори­ зонтального полета, тем больше вертикаль­ ная скорость подъема. Расчетным для набо­ ра высоты является первый номинальный

режим работы двигателей.

Вертикальную скорость для различных условий полета можно определить по фор­ муле

75 (N расп ■ ^потр)

Ѵ у = - - с -

G

114

Рис. 80. Зависимость верти­ кальной скорости подъема от скорости полета на первом но­ минальном режиме работы дви­ гателей:

R_= —5 С

Рис. 81. Зависимость ѴУта%=

=/(#) и барограмма подъема грузо-пассажирского вертолета -*

Зависимость, характеризующая изменение вертикальной скорости подъема от скорости полета, называется полярой скорости подъема.

На графике, построенном на рис. 80, скорость полета указана по прибору. Как видно из графика, максимальная вертикальная скорость и наивыгоднейшая скорость уменьшаются при увеличе­ нии высоты полета.

Высота, на которой вертикальная скорость установившегося подъема на наивыгоднейшем режиме становится равной нулю, называется т е о р е т и ч е с к и м п о т о л к о м полета вертолета.

Практически высота теоретического потолка недосягаема, так как при уменьшении вертикальной скорости до нуля время подъема стремится к бесконечности:

АН

At =

Ѵг,

' ср

Практическим потолком вертолета считается высота, на которой максимальная вертикальная скорость .подъема составляет 0,5 м/сек.

По расчетам для вертолета в транспортном варианте с полетным весом 2870 кГ высота практического потолка на первом номиналь­ ном режиме — 3260 м, а теоретического — 3500 м. Зависимости рас­ четной максимальной вертикальной скорости и времени подъема от высоты (барограмма подъема) е полетным весом 2870 кГ для вер-

115

толета в грузо-пассажирском варианте изображены на рис. 81. Время подъема подсчитывается по участкам, в пределах которых изменение вертикальной скорости незначительно, а затем сумми­ руется:

Чем больше полетный вес, тем меньше избыток мощности (см. рис. 66) и меньше вертикальная скорость подъема, потолок вертолета, а время подъе­ ма на заданную высоту значительнее.

116