Пилотирование вертолета - [34]

Центром тяжести (ЦТ) вертолета (самолета) называется точка приложения равнодействующей всех сил веса деталей и грузов вертолета (рис. 76).

Рис. 76.Центр тяжести вертолета

Напомним, что у вертолетов, как и у самолетов, различают устойчивость и управляемость по трем осям: продольную, поперечную и путевую.

Чтобы вертолет (самолет) был простым в пилотировании, он должен быть достаточно устойчивым и управляемым по всем трем осям. Кроме того, очень важно, чтобы устойчивость и управляемость по всем трем осям имели определенное соотношение. Так, например, большая поперечная устойчивость при малой путевой или малая поперечная устойчивость при большой путевой может сделать полет на летательном аппарате не только неприятным, но в некоторых случаях и очень сложным. То же самое можно сказать и об управляемости.

Вследствие взаимной зависимости между поперечной и путевой устойчивостью и управляемостью их часто объединяют под общим понятием боковой устойчивости и управляемости.

Между продольной и боковой устойчивостью и управляемостью также необходимо соблюдать определенное, выработанное практикой соотношение.

Наиболее современные модели вертолетов обладают некоторыми запасами устойчивости и достаточно хорошей управляемостью на основных режимах полета.

Рассматриваемый одновинтовой вертолет по устойчивости на основных (режимах полета можно отнести к машинам нейтральным, так как запас устойчивости у него очень мал. Кроме того, его управляемость характерна заметным запаздыванием. Причина запаздывания управления кроется в самом принципе управления вертолетом.

Если на самолете моменты, необходимые для управления им, создаются сравнительно небольшими рулевыми поверхностями, находящимися на больших плечах относительно центра тяжести самолета, то на вертолете такие же моменты создаются при малых плечах большой силой — тягой несущего винта (рис. 77).

Рис. 77. Силы и моменты, используемые для управления самолетом и вертолетом

Естественно, что, отклоняя любую рулевую поверхность на самолете, очень легко изменить направление движения небольшой массы воздушного потока, которая почти сразу меняет свое направление, а следовательно, эффект управления проявляется немедленно после отклонения ручки управления самолетом.

Отклонение ручки управления на вертолете вызывает соответствующий наклон автомата-перекоса, который, изменяя установочные углы лопастей несущего винта, заставляет наклониться в нужную сторону его плоскость вращения. В результате изменяется направление движения большой массы воздуха, отбрасываемой несущим винтом.

Для изменения положения в пространстве лопастей несущего винта, имеющих большие размеры и вес, и изменения направления потока воздуха необходимо некоторое время, которое и обусловливает эффект запаздывания управления.

Летчик, выполняющий свой первый полет на вертолете, с удивлением замечает, что, несмотря на все его старания удержать вертолет от раскачивания, ему это не удается, особенно и поперечном направлении.

Покачивания вертолета в этом случае не принимают угрожающего характера, но неприятны вследствие ощущения беспомощности, так как первое время их не удается парировать.

Любой самолет реагирует на отклонения органов управления практически без запаздывания, и у летчика, ранее летавшего на самолетах, выработалась привычка к управлению такого типа.

Выполняя же полет на вертолете, управление которым обладает заметным запаздыванием, летчик первое время пытается управлять им плавными движениями ручки управления, характерными для самолета, что и является причиной раскачивания.

Устойчивость вертолета зависит от моментных характеристик несущего винта, фюзеляжа, рулевого винта и остальных частей вертолета.

Как известно, с ростом скорости поступательного полета вертолета маховые движения лопастей несущего винта увеличиваются, следовательно, увеличивается «завал» несущего винта назад. Плоскость, или, как иногда говорят, «тюльпан», несущего винта как бы сдувается назад встречным потоком воздуха (рис. 78). В результате несущий винт с ростом скорости полета вертолета создает кабрирующий момент. Таким образом, несущий винт устойчив по скорости.

Рис. 78.Завал «тюльпана» несущего винта при полете с поступательной скоростью

Фюзеляж одновинтового вертолета с ростом скорости полета создает пикирующий момент, следовательно, он неустойчив по скорости. Направление вращения рулевого винта выбрано таким, что он создает кабрирующий момент, несколько улучшая устойчивость вертолета.

Однако устойчивость рассматриваемого одновинтового вертолета в результате суммирования моментов всех его частей очень близка к нейтральной.

Если проследить, как изменяется устойчивость одновинтового вертолета в зависимости от скорости полета, то по его балансировочной кривой видно, что на малых скоростях он нейтрален, так как усилие на ручке с изменением скорости почти не меняется; на средних скоростях вертолет устойчив, так как увеличение скорости требует увеличения усилия на ручке управления от себя; на больших скоростях он опять становится нейтральным и даже неустойчивым, так как усилия на ручке управления с ростом скорости полета уменьшаются.