Вертолёт, 2002 № 03 - [18]
На одновинтовом вертолете с ростом высоты полета или с ростом температуры наружного воздуха из-за уменьшения избытка мощности силовой установки и увеличения шага рулевого винта существенно уменьшается располагаемый ход путевого управления, а следовательно, и эффективность разворота: на потолке висения, где используется вся располагаемая мощность, одновинтовой вертолет не может совершать развороты без потери высоты.
Рис. 5. Атака на встречных курсах
Рис 6. Угловая скорость вращения вертолета относительно вертикальной оси на режиме висения
Маневры с использованием вертикальных и тангенциальных перегрузок обеспечивают изменение траектории и скорости полета вертолета. По принятой терминологии, обычно эти маневры подразделяются на вертикальные («горки», пикирования и др.), горизонтальные (виражи, форсированные виражи, разгоны, торможения и др.), пространственные (восходящие и нисходящие спирали, боевые развороты, повороты на «горке», развороты на пикировании) и др.
Маневренные возможности вертолетов характеризуются, с одной стороны, допустимым уровнем перегрузок, а с другой – способностью эффективно их реализовывать. Параметры несущей системы для соосных и одновинтовых вертолетов одного класса определяют из одинакового уровня допустимых перегрузок. Сравнение же располагаемых перегрузок требует особого рассмотрения.
Маневры в вертикальной плоскости. При выполнении вертикальных маневров существенно изменяется скорость полета, что сказывается на характеристиках маневренности. Вывод вертолета на заданную вертикальную перегрузку обеспечивается, как правило, увеличением угла тангажа и, соответственно, угла атаки несущего винта. При этом темп роста перегрузки прямо связан с темпом роста угла тангажа, то есть – с возможностями системы продольного управления, ее эффективностью и мощностью. Чем выше эффективность продольного управления, тем быстрее изменяются угол тангажа и перегрузка. При этом за время роста перегрузки скорость полета не успевает существенно уменьшиться, что увеличивает эффективность маневра. В случае недостаточной эффективности управления при выполнении маневра скорость полета уменьшается быстрее, чем растет перегрузка, при этом могут возникнуть проблемы достижения заданных перегрузок.
Эффективность и мощность продольного управления у соосного вертолета значительно выше, чем у одновинтового. Это обеспечивается меньшими моментами инерции (см. рис. 2) и большими располагаемыми моментами управления, что объясняется большим значением плеч сил, приложенных к втулкам верхнего и нижнего винтов относительно центра масс аппарата. На рис. 7 показаны статистические зависимости максимального располагаемого продольного ускорения от массы соосного и одновинтового вертолетов. Благодаря большей мощности управления на соосном вертолете увеличение угла тангажа и перегрузки происходит значительно быстрее, поэтому выход на максимальную перегрузку осуществляется быстрее и с незначительным уменьшением скорости полета. На одновинтовом вертолете, вследствие того, что процесс вывода на перегрузку затянут, имеет место заметное падение скорости и, следовательно, достигается меньший уровень максимальной перегрузки. Таким образом, соосный вертолет, обладая большей эффективностью и мощностью продольного управления, имеет существенно большие располагаемые перегрузки.
Ввод соосного вертолета в пикирование выполняется эффективнее и безопаснее, чем одновинтового. Дело в том, что при вводе в пике требуется дать ручку от себя, при этом вертикальная перегрузка существенно уменьшается, происходит соответствующее искривление траектории и растет угловая скорость фюзеляжа на пикирование. В процессе гашения этой угловой скорости для перехода в установившееся пикирование пилот берет ручку на себя.
При этом маховое движение лопастей развивается быстрее, чем изменяется угловая скорость фюзеляжа. Если изменение угловой скорости фюзеляжа оказывается недостаточным из-за малой эффективности продольного управления (как, например, у одновинтового вертолета), то вследствие встречного относительного движения хвостовой балки и лопастей возможно их опасное сближение и даже соударение. На вертолетах соосной схемы подобные явления невозможны. Таким образом, выполнение маневров с уменьшением вертикальной перегрузки на соосном вертолете более эффективно и безопасно.
Маневры в горизонтальной плоскости. Среди горизонтальных маневров целесообразно выделить маневры прямолинейные и криволинейные. Наиболее часто выполняются разгоны и торможения в горизонтальной плоскости, особенно при выполнении боевой задачи в полетах у земли. Возможность быстрого перемещения у земли из одной точки в другую резко повышает выживаемость вертолета при выполнении им боевых действий.
В качестве примера рассмотрим разгоны с режима висения (направление любое – вперед, назад, вправо, влево). Эти маневры можно оценить следующими параметрами: максимальным ускорением разгона при использовании избытка мощности, максимально допустимыми скоростями перемещения и временем выхода ка эти скорости.
