Текст книги "Вертолёт, 2006 №4"

Автор книги: Вертолет Журнал

сообщить о нарушении

Текущая страница: 2 (всего у книги 8 страниц)

«Черная акула» возвращается!

Ка-50 «Черная акула»

В августе 2006 года в дальневосточном Арсеньеве состоялось событие, далеко выходящее за городские рамки. Был широко отмечен 70-летний юбилей авиационной компании «Прогресс» – одного из старейших в России предприятий. За прошедшие десятилетия авиационная компания прошла путь от завода № 116, на котором ремонтировались моторы для И-16 и производились учебные фанерные самолеты УТ-2, до уникального предприятия, освоившего серийное производство боевых вертолетов Ми-24 (с 1970 по 1990 гг. было выпущено около 2200 машин) и Ка-50. С возобновлением производства боевого вертолета Ка-50 «Черная акула», в частности, арсеньевцы связывают свои планы на будущее. К своему юбилею на «Прогрессе» приурочили подъем в воздух Ка-50, собранного после пятилетнего перерыва.

Серийное производство Ка-50 – вертолета огневой поддержки фирмы «Камов» началось в Арсеньеве в 1991 году. Уже в 1995 году «Черная акула» официально принята на вооружение российской армии. К сожалению, начало производства боевой машины совпало с экономическим кризисом и резким сокращением государственного заказа, и выпуск Ка-50 был приостановлен.

Решение по обеспечению загрузки производственных мощностей ОАО «ААК «Прогресс» продукцией военного назначения, а также по организации производства легкомоторных самолетов и гражданских вертолетов среднего класса было принято в ноябре 2005 года совместно Минпромэнерго, Минобороны, Минэкономразвития и Минтрансом России. В результате завод получил возможность возобновить производство вертолетов Ка-50 «Черная акула».

Ка-50 – единственный в мире одноместный боевой ударный вертолет. Отсутствие рулевого винта увеличивает энерговооруженность и уменьшает моменты инерции вертолета. Все это позволяет выполнять боевые маневры в ограниченном пространстве за минимальное время. Аэродинамическая симметрия соосной схемы несущих винтов обеспечивает штурмовику простую технику пилотирования, что в сочетании с низким уровнем вибраций уменьшает ошибки прицеливания и начальное рассеивание средств поражения. Ка-50 предназначен для поражения бронетанковой и мотомеханизированной техники, воздушных целей и живой силы.

В 2006 году в судьбе «Черной акулы», а значит и всего коллектива авиационной компании, произошло поистине знаковое событие: «Прогресс» получил от Министерства обороны России заказ на новую партию боевых вертолетов Ка-50. В планах на будущее – увеличение оборонного заказа в пять раз. Для всех граждан России это означает дальнейшее укрепление обороноспособности страны, для жителей Приморского края – новые рабочие места, стабильность и экономический подъем региона.

За несколько месяцев активной работы над оборонным заказом авиастроители и конструкторы провели почти полную ревизию узлов серийных машин: в ходе вынужденного простоя многие детали частично собранных вертолетов успели устареть морально и физически, некоторые машины исчерпали свой срок годности, даже не выйдя из цеха. Сейчас вся продукция проходит строгий заводской контроль, поставщики комплектующих тестируют детали при помощи специалистов-дефектологов. Главное требование – соблюсти на выходе главное качество легендарных машин: надежность и долговечность. В настоящее время завод готов к возобновлению сборки вертолетов. Она уже началась с технологических операций по конструктивным изменениям, а на подходе – новые агрегаты заводов-поставщиков. Задача, стоящая сегодня перед ОАО «АКК «Прогресс», – передать российским ВВС еще несколько «Черных акул».

Активизация работы над программой Ка-50 стала результатом не только общей государственной политики, направленной на возрождение оборонной мощи страны, но и активной работы руководства завода «Прогресс», Полномочного представителя президента на Дальнем Востоке К. Исхакова, губернатора С. Дарькина и депутата Госдумы от Приморского края В. Усольцева. Кроме Ка-50 в ежегодный госзаказ включены ракеты «Москит», которые на «Прогрессе» производятся для российского Военно-морского флота, а также участие в серийном производстве вертолетов Ка-60 и Ка-62. В планах «Прогресса» – серийный выпуск самолета первоначальной подготовки пилотов Як-152 и пилотажно-мастерского Як-54.

В настоящее время рассчитываются объемы государственного оборонного заказа на 2007 год и поставки военной техники в рамках государственной программы вооружения до 2015 года. Подготовлены предложения по продвижению на экспорт продукции военного назначения, выпускаемой ОАО «АКК «Прогресс».

Александр Климов – Герой России

А. Климов дает интервью после полета первого серийного Ми-28Н

16 ноября 2006 года Президент России Владимир Путин своим указом присвоил звание Героя России заслуженному летчику-испытателю, заместителю начальника летно-испытательного комплекса по летной службе Московского вертолетного завода им. М.Л. Миля Александру Михайловичу Климову. Такого высокого звания летчик удостоен «За мужество и героизм, проявленные при испытании авиационной техники», говорится в указе. Военный летчик А.М. Климов пришел на МВЗ 13 лет назад, за его плечами испытание разных типов машин марок «Ми» и «Ка». В «новейшей» же истории отечественного вертолетостроения имя этого замечательного летчика тесно связано с испытаниями вертолетов Ми-38 и Ми-28Н.

22 декабря 2003 года на территории летно-испытательного комплекса Казанского вертолетного завода состоялся первый полет вертолета нового поколения Ми-38. В присутствии генеральных директоров МВЗ, КВЗ, компании «Евромиль» и ряда других руководителей российской вертолетной промышленности летчики-испытатели Александр Климов и Владимир Кутанин совершили на Ми-38 полет продолжительностью 6 минут. Вертолет уверенно поднялся на высоту около 5–6 м, завис над землей, затем совершил поступательные перемещения с небольшой скоростью вперед, назад, вбок и несколько разворотов.

1 октября 2004 года в Казани за показательным полетом Ми-38 наблюдали не только представители МВЗ и КВЗ, но и члены правительства Республики Татарстан, руководители военных и гражданских авиационных ведомств России. И вновь командовал экипажем вертолета летчик-испытатель Александр Климов. После полета он сказал: «Машина хороша в управлении, в этом плане она близка к нашему боевому ночному охотнику Ми-28. В ней значительно ниже вибрация, можно спокойно общаться без внутренних переговорных устройств. По габаритам вертолет близок к Ми-8, но по своим техническим характеристикам превосходит его примерно на 30 % и вплотную подходит к классу таких легендарных вертолетов, как Ми-6 и Ми-10. Это очень красивая машина, а согласно примете у красивой машины будет долгая жизнь».

Полеты Ми-38 – выдающееся событие в вертолетостроении России. В последние годы (далеко не лучшие в российском авиастроении) мало кто верил в возможность появления новых винтокрылых машин этой марки. Однако, благодаря поддержке государства, активным действиям участников программы Ми-38 удалось поднять в воздух.

27 декабря 2005 года на ОАО «Роствертол» был поднят в небо первый серийный вертолет Ми-28Н (бортовой номер 32), ознаменовавший начало качественно новой эпохи в отечественном вертолетостроении. Руководил экипажем летчик-испытатель Александр Климов. Демонстрационный полет изобиловал фигурами высшего пилотажа.

Боевой Ми-28Н «Ночной охотник» называют вертолетом нового поколения. Он представляет собой двухместный (летчик и штурман-оператор) вертолет классической одновинтовой схемы с пятилопастным несущим винтом и Х-образным рулевым винтом управляемым стабилизатором, колесным неубираемым шасси с хвостовой опорой. Крыло служит для подвески вооружения и дополнительных топливных баков. Ми-28Н может использоваться для поиска и уничтожения танков и другой бронированной техники и живой силы противника. Но его главным предназначением все же остается поддержка Сухопутных войск огневой мощью днем и ночью в простых и сложных метеоусловиях. Для этого у «Ночного охотника» есть все необходимое: высокая скорость полета, боевая живучесть, широкая номенклатура современных средств защиты и поражения.

«Машины Миля всегда отличались высокой надежностью и безотказностью, – отметил после демонстрационного полета Александр Климов, – помимо этого, Ми-28Н отличается минимальной заметностью для наземных средств поражения».

Вертолет Ми-28Н оснащен несколькими видами технического «зрения»: тепловизор позволяет с высокой эффективностью использовать вертолет в ночное время суток, радиолокатор и телекамера – в дневное. С их помощью возможен круговой обзор рельефа на несколько десятков километров, а огибание неровностей местности может осуществляться в автоматическом режиме. Сегодня в мире таких машин нет – ни военных, ни гражданских. Надо отметить, что мало в мире и таких летчиков-испытателей, как наши, способных, не смотря ни на что, преданно и верно служить своему нелегкому и рискованному делу. Это их высочайший профессионализм дает вертолетам «право» на дальнейшую жизнь. Многим вертолетам путевку в жизнь «выписал» летчик– испытатель МВЗ Александр Климов.

Коллеги, наверняка, уже поздравили Александра Михайловича с высокой правительственной наградой, от имени читателей журнала «Вертолет» мы искренне присоединяемся к этим поздравлениям!

От мишеней до вертолетов

Ми-14

Казанское научно-производственное предприятие «Вертолеты Ми» в августе 2006 года отметило свой 60-летний юбилей. История этого предприятия началась в Казани в 1946 году с организации небольшого конструкторского бюро. Возглавил его конструктор Г.И. Бакшаев. Перед КБ была поставлена задача проектирования и постройки планеров-мишеней для ВВС страны. В мае 1957 года в Министерстве авиационной промышленности СССР был издан приказ о создании на базе этого конструкторского бюро филиала московского ОКБ Генерального конструктора М.Л. Миля.

Такое решение было продиктовано тем, что в начале 50-х на Казанском вертолетном заводе развернулось серийное производство вертолетов марки «Ми» и возникла идея подключить к вертолетной тематике и специалистов ОКБ Г.И. Бакшаева. Основными направлениями работы казанского филиала стали: конструкторское наблюдение за производством вертолетов, создание их модификаций, улучшение и доводка в процессе испытаний; впрочем, не прекращались (хотя и в гораздо меньшем объеме) и работы по созданию воздушных мишеней. Начальником филиала и заместителем Генерального конструктора стал Г.И. Бакшаев, а весь казанский коллектив – новым «отрядом» конструкторов-вертолетчиков ОКБ М.Л. Миля.

Если выделить главную задачу, которую предстояло решать филиалу, то это, безусловно, разработка модификаций вертолета Ми-4, производство которого шло на КВЗ с 1953 года. Десантно-транспортный, пассажирский, салон, военный, пожарный, для сельхозработ, спасательный – все эти модификации требовали доработки конструкции, установки нового оборудования. Самым же срочным заданием, над которым работали сотрудники филиала, было улучшение конструкции несущего винта, лопастей вертолета в ходе серийного производства. ОКБ Г.И. Бакшаева работало рядом с заводом и вместе с ним. Создание в Казани московского «представительства» оказалось полезным и для ОКБ М.Л. Миля, и для казанского завода, и для ОКБ Г.И. Бакшаева, получившего новое и весьма перспективное направление для развития и роста.

В 50-е годы деятельность филиала была связана с вертолетом Ми-4 и его модификациями, в 60-е – с освоением и началом серийного производства Ми-8. В 70-е филиал оказывал помощь КВЗ в освоении производства и летных испытаниях вертолета Ми-14, в 80-е годы вместе с заводом занимался выпуском новых модификаций вертолета Ми-17.

В перестройку коллектив ОКБ, как и все предприятия отрасли, пережил и свертывание заказов, и неплатежи за уже выполненную работу, и уход многих опытных рабочих и инженеров. Выход из кризиса был непростым. Изменения к лучшему начались в 1995 году, с приходом в руководство КНПП «Вертолеты Ми» Генерального директора А.А. Талова (изменение статуса предприятия произошло в 1992 году). Основной задачей этого периода стало восстановление связей с традиционными заказчиками, целенаправленные поиски новых. В числе успешных проектов, выполненных в те годы, следует назвать переоборудование вертолета-тральщика Ми-14БТ в пассажирский вариант для нефтяников Каспия, участие в создании нового пассажирско-транспортного вертолета Ми-172ПТ, системы аварийного приводнения вертолетов марки «Ми», продолжение работ по вертолету-госпиталю, начатых по просьбе КВЗ в конце 80-х.

И в настоящее время предприятие совместно с Московским вертолетным заводом является ведущей организацией в России по проведению опытно-конструкторских работ, связанных с модернизацией и оснащением новым оборудованием вертолетов марки «Ми».

…С юбилеем КНПП «Вертолеты Ми» поздравляли представители авиапромышленных предприятий, Министерства обороны, силовых ведомств РФ, ГосНИИ АН и др. Начальник авиации ФСБ России генерал-майор Н.Ф. Гаврилов огласил приказ директора этого ведомства о награждении ряда сотрудников ценными подарками. Первый вице-президент Академии проблем безопасности, обороны и правопорядка генерал-лейтенант И.М. Баскин зачитал указ о награждении предприятия орденом Петра Великого I степени, а руководителя КНПП «Вертолеты Ми» А.А. Талова – орденом Святого князя Александра Невского I степени.

Маастрихт – Казань: от форума к форуму

Очередной 32-й Европейский вертолетный форум проходил 12–14 сентября 2006 года в Маастрихте, расположенном в трех часах езды от Амстердама, практически на границе с Бельгией и Германией. Это город с более чем трехсотлетней историей, по-европейски уютный и ухоженный. Участников форума Маастрихт встретил солнечным теплом и безоблачным небом. Традиционная встреча вертолетчиков проходила в Международном конгресс-центре, на нее приехали около 200 человек из 17 стран мира, к обсуждению было представлено более 100 докладов.

Торжественная передача символа форума

В маленьком городке на юге Голландии обсуждались совсем не маленькие проблемы вертолетостроения и эксплуатации вертолетов, достаточно сказать, что большинство выступлений на пленарном заседании было посвящено безопасности полетов. Первый доклад по этой теме сделал командующий нидерландскими Королевскими ВВС генерал-лейтенант Ханс де Лонг. После небольшого перерыва перед собравшимися выступил Боб Шеффилд – исполнительный директор компании Shell Aircraft International. Свой доклад он посвятил снижению риска при эксплуатации вертолетов. От европейского агентства по безопасности EASA сообщение сделал его глава Джон Винсент.

После пленарного заседания началась работа по секциям, и не только по таким традиционным, как аэродинамика, проектирование, динамика, беспилотные летательные аппараты, авионика, конструкции и материалы, акустика и эксплуатация. Проблемы, стоящие перед европейским и мировым вертолетостроением, обсуждались на новых секциях: производственный процесс, строительная механика, система управления.

Для приехавших в Маастрихт делегатов от вертолетных компаний и научных организаций Европы были организованы технические визиты. Один из них – на предприятия нидерландской фирмы Stork Fokker AESP. В ее подразделении, находящемся недалеко от Эйндховена, производится многофункциональный вертолет Eurocopter NH-90. Он рассчитан на экипаж из двух человек и предназначен в первую очередь для борьбы с надводными кораблями. Также вертолет может использоваться для перевозки грузов, поисково-спасательных операций и переброски десанта днем и ночью, в том числе, в плохих метеоусловиях.

Второй визит состоялся на подразделение фирмы Stork Fokker под Роттердамом. Здесь производят современный композитный материал Glare, используемый при изготовлении обшивки фюзеляжа суперсовременного аэробуса А-380.

Участникам форума была дана возможность посетить завод бельгийской компании Belgian Air Base Bierset (Маастрихт расположен в пяти километрах от границы с Бельгией), на котором производятся тренажеры вертолетов.

От России на форуме было представлено два доклада: от Фонда М.Л. Миля доклад на тему «Тяжелый вертолет Ми-6 в дневниках М.Л. Миля» (авторы Н. Миль и Е. Миль), от фирмы «Камов» – на тему «Результаты численного моделирования аэродинамики несущего винта» (В. Аникин и Д. Коломенский).

В состав делегации из Казани вошли заместитель генерального директора КВЗ В.Б. Карташев, директор института авиационной техники и технологий КГТУ им. А.Н. Туполева С.А. Михайлов и начальник бюро переводов КВЗ Э.Н. Кузенкова.

К городу на Волге на форуме был проявлен особый интерес: следующий 33-й Европейский вертолетный форум пройдет именно здесь. Выбор Казани – не случаен. Это признание не только заслуг России, но и вклада Казанского вертолетного завода в развитие вертолетостроения. Первые вертолеты марки «Ми» начали производиться в Казани в начале 50-х. Надежность и высокие эксплуатационные свойства винтокрылых машин, вышедших из сборочного цеха КВЗ, сегодня известны более чем в 80 странах мира. Казанский завод один из немногих в мире успешно совмещает в себе и производителя, и разработчика авиатехники. Новый легкий вертолет «Ансат» уже поступает к заказчикам, на очереди – вертолет «Актай». Казанский вертолетный завод успешно реализует и программу создания и постановки на серийное производство вертолета нового поколения Ми-38. Все это, безусловно, привлекает внимание европейской вертолетостроительной общественности к столице Татарстана.

Член международного комитета, представитель фирмы Eurocopter Иен Фавенес

Прием участников форума в городской ратуше Маастрихта

На заключительном заседании форума в Маастрихте В.Б. Карташев как представитель комитета по организации встречи вертолетчиков Европы в Казани подтвердил готовность города к приему гостей на самом высоком уровне. Торжественная передача символа форума – знаменитой «Стрекозы» прошла в Бельгии, в красивейшем местечке под названием La Butter Mux Bois.

Кстати, у нас на Волге есть места не хуже. Так что нам есть и что рассказать, и что показать западным коллегам.

Сергей МИХАЙЛОВ, профессор КГТУ им. А.Н. Туполева

П Р О Е К Т И Р О В А Н И Е

Метод энергий и метод мощностей

Предлагаем вниманию читателей журнала статью заслуженного деятеля науки РФ, лауреата Государственной премии, ведущего специалиста МВЗ имени М.Л. Миля Александра Самойловича БРАВЕРМАНА. В ней приводятся сведения о двух методах, использующихся при расчете посадочных траекторий вертолета: методе энергий и методе мощностей.

Метод энергий

Предпосадочный маневр вертолета выполняется, в основном, по прямолинейной траектории. И в начале, и в конце этого маневра угловые скорости вертолета практически равны нулю. Поэтому при расчете траектории посадки используется теорема кинетической энергии материальной точки, гласящая: изменение кинетической энергии равно работе внешних сил, действующих на точку:

где m – масса вертолета; V – скорость полета; А – работа внешних сил на рассматриваемом участке траектории, равная

В приведенных формулах индексом 1 отмечены скорость V и время t в начале рассматриваемого участка траектории, а индексом 2 – в конце участка. Сила сопротивления несущего винта X (X > 0, когда сила направлена назад) и сила сопротивления планера вертолета X, скорость и время, не отмеченные индексом, – это текущие значения этих величин при движении на рассматриваемом участке траектории. Для простоты сила тяжести G отнесена к внешним силам.

Работа отрицательна, так как проекция вектора силы тяжести на вектор скорости V (рис. 1), а также силы X и X _пл не совпадают с направлением движения. Но при снижении вертолета (угол 0 отрицателен) проекция силы G совпадает с направлением движения и ее работа положительна. То же имеет место с силой X: при подаче на винт достаточной мощности сила X становится пропульсивной, направленной вперед.

Работа силы тяжести, являющаяся потенциальной энергией вертолета, равна

Здесь и ниже индексом g отмечаются обозначения в земной системе координат.

Приведем уравнения движения вертолета в скоростной системе координат:

Теорема (1) следует из уравнения (4). Действительно, если умножить обе его части на скорость полета V, то слагаемое mV(dV/dt) в интеграле дает изменение кинетической энергии вертолета:

При снижении в каждый момент времени элементарная работа отрицательна: сумма сил сопротивления винта и планера превосходит проекцию силы тяжести.

По уравнениям движения находятся граничные значения сил X и Y. Например, в момент посадки желательно иметь: V _yg =-2,5 м/с, V=50 км/ч, dV/dt=-0,5 м/с², dθ/dt=0…0,05 1/с. Силы X _пл и Y _пл допустимо определять при угле атаки 15°. В начале предпосадочного маневра X и Y известны из аэродинамического расчета на режиме планирования. Окружная скорость несущего винта ωR в момент посадки определяется из формулы Y~T=(0,95.1,05)G=(C _т/σ)σρF(ωR)²/2 при коэффициенте C _т/σ, соответствующем шагу лопастей в момент посадки. Промежуточные значения X, Y и окружная скорость несущего винта находятся подбором (последовательными приближениями).

Рис. 1. Силы, действующие на вертолет

На режиме авторотации при выборе величин сил X и Y может использоваться соотношение X=Y/K. Оно полезно, так как качество несущего винта K практически не зависит от коэффициента тяги винта C _т/σ, а только от отношений V/ωR и ωR/α (где α – скорость звука), но оно не может использоваться при малых скоростях полета и больших углах наклона траектории. При вертикальной траектории Y=0, K=0 и это соотношение бесполезно.

Таким образом, уравнение, выражающее баланс энергий вертолета, имеет вид

При расчетах целесообразно задаваться временем Δt = t ₂-t ₁изменения скорости от V ₁до V ₂, а по уравнению баланса энергий находить изменение высоты полета за время маневра. При посадках вертолета H ₂=0, V ₂– посадочная скорость; ее горизонтальная и вертикальная составляющие равны:

Из литературы по аэродинамике несущего винта известно выражение

Здесь N _инди N _проф, – индуктивные и профильные потери мощности винта; M _k– крутящий момент аэродинамических сил винта; w – угловая скорость винта; М _zни М _xн– продольный и поперечный моменты винта (моменты на втулке); ω _zи ω _x– угловые скорости поворота винта в продольной и поперечной плоскостях вертолета. При посадках вертолета, как сказано выше, слагаемыми, содержащими wz и можно пренебречь. Выражение (7) может быть преобразовано следующим образом. При изменяющейся угловой скорости несущего винта крутящий момент винта определяется из формулы

Здесь – J _ωмомент инерции винта и вращаемых им агрегатов. Формула (8) является условием равновесия моментов относительно оси вала несущего винта; слева – моменты аэродинамических и инерционных сил лопастей (положительные значения моментов направлены против вращения несущего винта), а справа – момент, создаваемый двигателями вертолета (положительные значения моментов направлены по вращению несущего винта); δN _дв– мощность двигателей, расходуемая на приводы электро-, гидравлических и других систем вертолета, на вращение рулевого винта и теряемая из-за потерь на входе в двигатель и на выхлопе. Подставив формулу (8) в выражение (7), получим

Проинтегрировав выражение (9) в пределах рассматриваемого участка траектории, получим формулу для энергии вертолета, расходуемой на преодоление силы сопротивления несущего винта за время пролета участка траектории:

Используя это выражение, получим второй вариант уравнения баланса энергий:

Уравнение (11) интересно тем, что в него в явном виде входит энергия, сообщаемая несущим винтом. Определим величину, а

следовательно, и значимость каждой составляющей в балансе энергий (отметим, есть авторы, считающие, что посадочная скорость вертолета на режиме авторотации зависит главным образом от изменения кинетической энергии несущего винта, что несправедливо, так как в уравнение (11) входят другие, большие по величине слагаемые).

Подынтегральные функции в выражениях (6) и (11) определены по данным расчета посадок, выполненных численным интегрированием уравнений движения. Допустим, вертолет (G=11 т, J _ω=1200 кгм/с²) снижался со скоростями V=130 км/ч, V _yg=-13,7 м/с, ω=25,2 1/с. На высоте 44 м летчик начал предпосадочный маневр, увеличив угол тангажа и с 3° до 20–25° за 1,3 с. При таких углах тангажа сила X увеличилась на ~ 4000 кг и стала равной 7000–8000 кг. Вертолет интенсивно замедлялся:(dV/dt)~~-4 м/c ², поэтому ю увеличилась до 27 1/с, а скорость снижения упала до 7 м/с. На V<100 км/ч уменьшение V прекратилось. На высоте 10 м летчик начал увеличение шага винта, то есть «подрыв». Шаг винта был увеличен до максимального – на 14° за 1,8 с. При этом шаге винт вертолета имел следующие величины безразмерных коэффициентов: C _т/σ=0,28, m _k/a=0,019. Максимальное замедление винта на 4,8–5,3 секундах равно -6,51/с². Создаваемая инерционными силами мощность J _ωω(dω/dt)= =163 тыс. кгм/с=2200 л.с., однако эта мощность создается в течение непродолжительного времени: 0,5 с (общее время замедления винта 3 с). Несмотря на уменьшение окружной скорости винта при промежуточной величине шага лопастей сила тяги винта увеличилась: Т _max=14 Тс. Следовательно, увеличилась подъемная сила винта и Vyg начала уменьшаться (по абсолютной величине). Величина угла атаки а во время планирования вертолета равнялась 19°, во время торможения – 30–37°. Предпосадочный маневр длился t ₂-t ₁= 5,6 с.

Столь интенсивное пилотирование потребовало отклонения автомата перекоса в пределах ±4°. Приземление вертолета произошло с углами тангажа фюзеляжа и винта 8° и 3° соответственно, со скоростями V ₂=65,7 км/ч, V _yg=-2,6 м/с, ω ₂=17 1/с, с углами θ=8°, α=3+8=11°.

«Подрыв» приводит к существенному уменьшению вертикальной составляющей посадочной скорости, но мало влияет на горизонтальную составляющую и длину пробега вертолета (рис. 2).

Величины изменения энергий за время предпосадочного маневра оказались следующими (в 1000 кгм или 10000 Дж):

энергия винта и планера: 955 и 65.

Таким образом, работа внешних сил А=480-955-65=-540, следовательно, теорема (1) и уравнение баланса энергий выполнены: -540-480+955+65=0. Энергия винта, равная 955, состоит из индуктивных и профильных потерь: 700 и 398; потерь на привод систем вертолета: 63; изменения кинетической энергии винта: -206 (700+398+63-206=955).

Рис. 2. Изменение параметров вертолета при посадках на авторотации и с одним работающим двигателем; момент инерции НВ 1200–1450 кгм/с²

Большая часть энергии пришлась на преодоление индуктивных и профильных потерь несущего винта. Уменьшение кинетической энергии несущего винта внесло в баланс энергий вертолета 206 тыс. кгм. Эта величина складывается из роста энергии при замедлении винта (в основном при «подрыве») на 280 тыс. кгм, а потери при начальной раскрутке винта равны 74 тыс. В балансе энергий кинетическая энергия винта составляет 17 %.

Определение посадочной скорости сводится к определению кинетической энергии вертолета в момент приземления. В этом примере по расчету уравнения (6) она равна: mV ₂²/2=(725+480)-(955+65)-1205-1020=185 тыс. кгм. По уравнению (11) энергия вертолета в момент приземления равна (725+480)+(206)-(700+398+63+65) = =1411–1226=185 тыс. кгм. Первая скобка в этом выражении – это энергия в начале предпосадочного маневра, вторая – энергия, приобретенная во время предпосадочного маневра, третья скобка – потерянная энергия.

Ошибка в величине потерянной энергии на 10 % приблизительно в 2 раза изменяет величину кинетической энергии вертолета в момент посадки, так что в ~1,5 раза изменяет величину посадочной скорости. Следовательно, потерянная энергия несущего винта (а это индуктивные и профильные потери) должна определяться по совершенным программам, а не по приближенным формулам.

Был сделан расчет посадки на режиме авторотации вертолета, у которого момент инерции винта увеличен до 1450 кгм/с ², то есть на 20 %.

Управление вертолетом было таким же, как при J _ω=1200 кгм/с². Расчет показал, что уменьшилась раскрутка винта при торможении вертолета и частота вращения винта при «подрыве» стала большей: ω ₂=18 1/с вместо _ω2=17 1/с. Изменение кинетической энергии винта при «подрыве» увеличилось только на 9 %, стало равным 224 тыс. кгм. Посадочная скорость V _xgи длина пробега не изменились. Подъемная сила Y из-за увеличения ю возросла, так что вертикальная составляющая посадочной скорости V _ygуменьшилась на 0,7 м/с, с 2,6 до 1,9 м/с. Таким образом, внесенная из-за увеличения J _ωэнергия 224000-206000=18000 кгм привела к уменьшению кинетической энергии вертолета в момент посадки только на 1800 кгм (уменьшение V _yg), а 16200 кгм – повышение индуктивных потерь винта из-за увеличения Y. Если выполнять посадки с V _yg=2,6 м/с, то можно увеличить начальную высоту маневра и время интенсивного торможения вертолета с большим углом тангажа, так что посадочная скорость уменьшится, но немного, до 58 км/ч. Эти примеры показали, что увеличение момента инерции винта, а следовательно, массы вертолета нецелесообразно.

Для получения сертификата летной годности делается много расчетов посадок вертолета с одним отказавшим двигателем. Поэтому и был сделан расчет энергий при такой посадке. Летчик выполнял планирование с V=75 км/ч и начал предпосадочный маневр на высоте 29 м. Предпосадочный маневр выполнялся очень плавно: тангаж увеличен за 4 с на 7°, dV/dt=-1,1 м/с², при «подрыве» шаг винта увеличен не до максимального, а на 4° за 6 с. На 9-й секунде N _двувеличилась до максимальной, ω начала резко уменьшаться. Маневр длился 13 с. При посадке V _xg=26 км/ч, V _yg=-0,6 м/с, ω=22,3 1/с. Получились следующие результаты (в тыс. кгм):

энергия винта и планера соответственно составляет 530 и 0. Работа внешних сил А=320-530-0=-210. Энергия винта, равная 530, состоит из индуктивных и профильных потерь: 1680 и 630; энергии двигателя минус потери на привод систем вертолета: 1685; изменения кинетической энергии винта: -95 (1680+630-1685-95=530). Кинетическая энергия вертолета при посадке и посадочная скорость: mV _2²/2=(243+320)-530=33, V ₂=26 км/ч.

Следует отметить, что по сравнению с посадкой на авторотации из-за работы одного двигателя интеграл от XV уменьшился, а его составляющие от индуктивных и профильных потерь винта велики (из-за малых скоростей полета и увеличения продолжительности маневра). Поэтому небольшие ошибки при определении этих потерь недопустимы. Важно правильно определить продолжительность предпосадочного маневра, от которой зависит величина интегралов, в том числе энергия, вносимая работающим двигателем. В книге «Динамика вертолета. Предельные режимы полета» (Браверман А.С., Вайнтруб А.П. М.: Машиностроение, 1988) время маневра определялось по предварительным расчетам нескольких маневров численным интегрированием уравнений движения. Затем была получена аналитическая зависимость времени маневра от высоты, на которой происходит отказ двигателя.