Особые случаи полета

6.1. «ЗЕМНОЙ РЕЗОНАНС»

«Земным резонансом» называют самовозбуждающиеся колебания вертолета на земле с нарастающей амплитудой. Возможность появления земного резонанса является следствием введения в конструкцию втулки НВ вертикальных шарниров, дающих лопасти возможность качания в плоскости вращения.

Физическая сущность «земного резонанса» заключается в следующем. При воздействии начального возмущения (порыв ветра, наезд основного колеса на кочку, грубая посадка и т.д.) лопасти по-разному поворачиваются в вертикальных шарнирах, центр масс НВ смещается с оси вала и возникает неуравновешенная центробежная сила (рис.6.1.).

Одновременно возникают собственные колебания лопастей НВ относительно вертикальных шарниров, под действием кориолисовых сил инерции и сил лопастей . Круговая частота центробежной силы, которая раскачивает фюзеляж вертолета и ее величина зависят от частоты вращения НВ. Колебания вертолета становятся самовозбуждающимися, если частота колебаний оси вала НВ из-за действия центробежной силы становится равной собственной частоте колебаний вертолета на упругом шасси. При колебаниях вертолета увеличиваются силы, раскачивающие лопасти в плоскости вращения, в результате чего величина центробежной силы возрастает. Такая двухсторонняя связь колебаниями вертолета и колебаниями лопастей приводит к быстрому нарастанию амплитуды колебаний. Это явление и носит название «земного резонанса». Время развития «земного резонанса» составляет всего несколько секунд. Непринятие летчиком мер или неграмотные действия могут привести к разрушению НВ и вертолета в целом.

Рис.6.1. Схема возникновения неуравновешенной центробежной

силы

Для борьбы с «земным резонансом» применяют средства поглощения и рассеивания энергии колебаний – демпферы. В системе «фюзеляж на шасси» роль демпферов выполняют двухкамерные амортизаторы.

Следует помнить, что в момент отрыва вертолета от земли или при приземлении, когда тяга НВ велика, амортизаторы шасси выключаются из работы. Усилие, действующее при этом на амортизаторы, может оказаться меньше усилия его предварительной зарядки, и вертолет движется на пневматиках практически без демпфирования. Поэтому в случае возникновения колебаний при взлете и посадке следует немедленно уменьшить тягу НВ, чтобы загрузить амортизаторы. На пробеге из-за качения пневматика шасси его боковая жесткость снижается, что приводит к уменьшению частот собственных колебаний вертолета. При этом опасность «земного резонанса» возрастает, т.к. уменьшается запас по частоте вращения НВ. Поэтому может оказаться, что при определенной скорости пробега может возникнуть «земной резонанс».

ДЕЙСТВИЯ ЭКИПАЖА:

- при возникновении быстро нарастающих колебаний вертолета в процессе опробования двигателей необходимо энергично переместить рычаг общего шага вниз и одновременно повернуть до упора влево рукоятку коррекции газа;

- при возникновении усиливающихся колебаний на пробеге после посадки, при взлете и рулении отклонить рычаг общего шага вниз до упора, коррекцию газа вывернуть влево, ручку управления удерживать в нейтральном положении и использовать тормоза колес;

- если во всех указанных случаях колебания вертолета не прекращаются, выключить двигатели.

6.2. РЕЖИМ «ВИХРЕВОГО КОЛЬЦА»

Режим «вихревого кольца» относится к режимам осевого обтекания НВ. Попадание в этот режим возможно при вертикальном снижении или снижении с малой поступательной скоростью.

Причина возникновения режима «вихревого кольца» следующая. По мере увеличения вертикальной скорости снижения поверхность растекания струи (рис.6.2.) все более приближается к диску винта и, наконец, становится кольцеобразной, т.к. индуктивные скорости в центральной

части диска очень малы и воздух начинает проходить здесь снизу вверх, вызывая при этом интенсивное вихреобразование как по внешней, так и в комлевой части диска НВ.

При дальнейшем росте скорости снижения все большее количество воздуха из струи за винтом включается в это вихревое движение, выходит над ометаемой площадью и вновь засасывается винтом.

Кольцевая поверхность растекания временами разрывается между лопастями, пропуская вихри вверх. Тяга НВ резко уменьшается, наступает режим полного вихревого кольца. Обтекание лопастей в этом режиме – вихревое, существенно нестационарное, что приводит к сильной тряске винта и вертолета, ухудшению управляемости и повышенному расходу мощности без образования достаточной тяги.

Рис.6.2. Картина потока при вертикальном

снижении несущего винта

Как показали полеты на вертолете Ми-8МТ (рис.6.3.), выполнение режимов снижения с любыми заданными значениями и ≥40^км/_ч не представляет трудностей. Заданные значения и выдерживаются летчиком без существенных отклонений. На меньших горизонтальных скоростях возможности выдерживание заданного режима полета, характер движения органов управления и поведения вертолета значительно зависят от величины вертикальной скорости.

При небольших (до 5^м/_с) выполнение режимов снижения также не представляет трудности. Отклонение РУ и изменение параметров, характеризующих движение вертолета, незначительны. Управляемость вертолета на таких режимах снижения хорошая.

При значениях превышающих 5^м/_с, резко ухудшается устойчивость и управляемость вертолета в продольном и поперечном направлениях, и особенно по каналу высоты. В результате чего выдерживать заданные значения и не удается. После перевода вертолета на режим снижения, начиная с некоторого момента, несмотря на постоянный и даже некоторое увеличение мощности двигателей, продолжает нарастать до 16^м/_с. Вертолет как бы «проваливается», несмотря на то, что двигатели работают на достаточно высоком режиме, находящимся между взлетным и номинальным. При этом резко возрастают отклонения РУ в обоих направлениях и педалей. Появляются броски вертолета по крену, тангажу и курсу. Углы крена и тангажа изменяются на величину до 10⁰. Отмечается также тряска вертолета с непостоянной частотой. Затем после резкого возрастания уменьшается, однако она остается значительно большей, чем на исходном режиме практически при одной и той мощности двигателей.

Рис.6.3. Изменение основных кинематических параметров вертолета

при снижении с различными вертикальными скоростями

Как следует из отзывов летчиков, при ›10-12^м/_с устойчивость и управляемость вертолета по всем каналам восстанавливается, и выполнение таких установившихся режимов снижения возможно с достаточно точным выдерживанием заданных значений и .

Ограничение вертикальной скорости снижения при заходе на посадку величиной 3^м/_с исключает возможность попадания вертолета в режим «вихревого кольца». Эта опасность реальна только при малых поступательных скоростях, т.е. область режимов полета с характерными явлениями «вихревого кольца» определяется сочетанием поступательной и вертикальной скоростей или, что то же, углом снижения вертолета (рис.6.4.).

Рис.6.4. Область режимов «вихревого кольца»

Вывод вертолета Ми-8МТ из режимов снижения на малых скоростях с проходом через зону вихревого кольца «снизу вверх» только увеличением и мощности двигателей при сохранении исходной горизонтальной скорости полета возможен, однако требует большого (до 380м) запаса высоты, т.к. вертолет неохотно уменьшает на режимах вихревого кольца даже при значительной мощности двигателей. Потребный для вывода из снижения в горизонтальный полет запас высоты существенно уменьшается, если вывод производить быстрым увеличением . Потребный запас высоты для вывода вертолета в горизонтальный полет представлен на рисунке 6.5.

Рис.6.5. Потребный запас высоты для вывода вертолета в

горизонтальный полет из РВК

Дата добавления: 2015-05-08