Ограничения вертолетов и безопасность полетов

Вертолет и его агрегаты создаются для эксплуатации в определенных условиях, на определенных режимах. Выход за пределы установленных ограничений ведет к тому, что техника будет работать в условиях, на которые она не рассчитана, а значит, могут возникать явления, прямо угрожающие безопасности полетов. Поэтому летные и эксплуатационные ограничения задаются с учетом необходимости обеспечить определенный запас, чтобы при непроизвольном нарушении ограничений вертолет на опасный режим не вышел. При этом учитываются:

•          возможные погрешности приборов контроля режимов;

•          возможные неточности расчета допустимых границ различных параметров;

•          отклонения в летных качествах отдельных экземпляров вертолетов данного типа;

•          неточности пилотирования при различных условиях полета.

При назначении ограничений учитывается вероятность их превышения, т. е., если непроизвольный выход за ограничения по данному параметру более вероятен, запас устанавливается большим. На величину запаса влияет характер явлений, возникающих в случае превышения данного ограничения — чем опаснее будут эти явления, тем больше должен быть запас. Достаточность запаса проверяется в летных испытаниях при вероятных в эксплуатации сочетаниях предельных условий.

Ограничения маневренности

Маневренность вертолетов ограничивают угловой скоростью разворотов на висении и максимально допустимыми кренами на разворотах и виражах.

На вертолете Ми-2 запрещается выполнять виражи и развороты с кренами более:

30° на скоростях полета по прибору 60...180 км/ч;

20° на скоростях полета по прибору 180...210 км/ч;

20° на авиационно-химических работах на скоростях полета по прибору 60... 140 км/ч;

20° при полетах с грузом на внешней подвеске;

10° на скоростях полета по прибору менее 60 км/ч.

Развороты на висении на вертолете Ми-2 должны выполняться с угловой скоростью не более 20°/с, т. е. разворот на 360° должен выполняться не менее чем за 18 с. Вращение при разворотах прекращать плавно, не менее чем за 3 с.

На вертолете Ми-8 развороты и виражи выполнять с кренами не более:

30° на высотах до 2000 м при полетной массе более 11 000 кг;

30° на всех высотах при полетной массе менее 11 000 кг;

20° на высотах более 2000 м при полетной массе боле 11 000 кг;

15° при полетах с включенным автопилотом и по приборам

15° при полетах с грузом на внешней подвеске;

20° на режиме самовращения НВ.

Развороты на висении у земли выполнять с угловой скоростью не более 12°/с, т.е. разворот на 360° выполнять не мене чем за 30 с. Перекладка педалей с упора на упор должна производиться не быстрее чем за 3 с.

По сравнению с НВ рулевой винт работает в еще более тяжелых условиях, так как частота его вращения в 5...6 раз больше чем НВ, хотя окружные скорости вращения примерно равны . При этом РВ работает в более широком диапазоне углов установки и углов атаки лопастей, подвержен значительным по величине кориолисовым силам от махового движения и при разворотах вертолета.

Поэтому, чтобы снизить нагрузки на РВ, хвостовую балку и трансмиссию, вводят ограничения по угловой скорости разворота на висении и по темпу перекладки педалей. Превышение этих ограничений является основной причиной повреждения конструкции лопастей и втулки РВ, а также хвостовой балки и трансмиссии. При этом с ростом температуры наружного воздуха нагрузки еще более возрастают. Например, летом при температуре воздуха 30 °С динамические нагрузки на лопасть РВ на одном и том же режиме полета вертолета могут быть в 1,2...1,5 раза больше, чем зимой при температуре воздуха минус 30 °С. Чтобы снизить усилия в забустерной части систем управления вертолетом и на НВ, при выполнении развороте и виражей вводятся ограничения максимального крена. При выполнении установившегося разворота или виража должно соблюдаться равенство: y=G. При этом, чем больше крен γ, тем большей должна быть полная аэродинамическая сила R, чтобы ее вертикальная составляющая оставалась равной массе вертолета.

Отношение силы R к массе вертолета называют нормальной перегрузкой

Из рис. 4.9 и соотношения можно легко вывести, что

Другими словами, нормальная перегрузка — это безразмерная величина, характеризующая, во сколько раз полная аэродинамическая сила НВ больше массы вертолета. При небольших кренах перегрузки незначительны, однако при увеличении крена более 30° начинают резко возрастать, что, соответственно приводит к возрастанию нагрузок на конструкцию вертолета (табл. 5).

Таблица 5