Особенности управления вертолетом.

7.10.1. Перечень графиков.

7.10.1.1. Зависимость угла наклона автомата перекоса от хода ручки управления в продольном отношении - рис.7.101.

7.10.1.2. Зависимость угла наклона автомата перекоса от хода ручки управления в поперечном отношении – рис.7.10.2.

7.10.1.3. Зависимость угла установки лопасти РВ от хода педалей - рис.7.10.3.

7.10.1.4. Зависимость выхода штока рулевого винта от хода педалей - рис.7. 10.4.

7.10.1.5.Зависимость предельного значения угла установки рулевого винта от температуры наружного воздуха и высоты полета при отклонениии правой педали вперед до упора (характеристика СПУУ-52) - рис.7.10.5.

7.10.1.6. Балансировочные кривые вертолета по скорости прямолинейного

горизонтального полета - рис.7.10.6.

7.10.1.7.Балансировочные кривые вертолета по скорости для горизонтального полета, набора высоты на взлетном режиме, снижения, самовращения НВ - рис.7.10.7.

7.10.1.8.Зависимость угла скольжения вертолета от угла крена при выполнении координированных скольжений из режимов горизонтального полета на различных скоростях - рис.7.10.8.

7. 10.1.9.Балансировочные кривые вертолета по углу крена при выполне-

нии координированных скольжений из режимов горизонтального

полета на различных скоростях - рис.7.10.9.

7.10.2. Особенности управления вертолетом.

Продольно-поперечное управление вертолетом осуществляется соответствующим перемещением ручки управления НВ. Управление общим шагом НВ служит для изменения величины вертикальной составляющей равнодействующей силы тяги НВ. Оно осуществляется путем одновременного изменения угла установки всех лопастей с помощью рычага общего шага.

При увеличении общего шага сила тяги НВ увеличивается, при этом возрастает реактивный момент НВ, действующий на вертолет (относительно вертикальной оси), направленный в сторону, противоположную направлению вращения винта. Увеличивается и мощность, потребляемая НВ, при условии постоянства частоты вращения НВ. Поэтому на вертолете управление общим шагом связано с управлением силовой установкой.

Путевое управление осуществляется посредством изменения общего шага РВ, связанного с отклонением педалей путевого управления. При отклонении педалей изменяется сила тяги РВ, что приводит к изменению момента, действующего на вертолет относительно вертикальной оси. Кроме путевого управления рулевой

винт обеспечивает уравновешивание реактивного момента от НВ.

Отклонение ручки управления вперед и влево и правой педали вперед от нейтрального положения принято положительным.

Воздействуя с помощью указанных органов управления на величины сил и моментов, действующих на вертолет, летчик имеет возможность удерживать вертолет в желаемом положении на различных режимах полета. Управление циклическим и общим шагом НВ осуществляется с помощью автомата перекоса. Кинематическая связь ручки управления с автоматом перекоса (рис.7.10.1 и 7.10.2) выполнена таким образом, что нейтральному положению ручки соответствует отклонение кольца

автомата перекоса вперед и влево, благодаря чему уменьшено отклонение ручки на крейсерских режимах полета. Аналогично нейтральному положению педалей соответствует положительный угол установки лопастей рулевого винта, что позволяет сохранить на крейсерском режиме полета близкое к нейтральному положению педалей (левая педаль отклонена вперед на 10-15% хода (рис. 7. 10.3.) Все это снижает утомляемость летчика при длительных полетах на крейсерском режиме. Зависимость хода штока РВ от хода педалей приведена на рис.7.10.4.

Поскольку управление осуществляется через необратимые гидроусилители, для создания нагрузок на рычагах управления в системе установлены загрузочные пружины. Жесткость пружин и сила трения электромагнитных тормозов автотриммеров подобраны таким образом, что при отказе автотриммера в любом положении рычагов управления усилие не превышает 12 кГс на ручке управления и 20 кГс на педалях при полном их переме щении. Снятие усилий с помощью загрузочных механизмов производится практически мгновенно нажатием кнопки автотриммера на ручке управления, с помощью которой включаются тормоза загрузочных механизмов. В продольном управлении вертолета имеется гидравлический упор, ограничивающий угол наклона тарелки автомата перекоса назад до величины 2 град.12мин. Большие отклонения автомата перекоса назад можно получить, если приложить к ручке управления усилие 13-17 кГс. Система гидравлического упора вводится в действие при обжатии основных стоек шасси и предназначена для предохранения хвостовой балки от ударов лопастями в случае резкого отклонения ручки управления на себя при рулении вертолета.

В путевом управлении вертолета имеется система подвижных упоров (СПУУ-52), которая обеспечивает необходимые запасы путевого управления на режимах висения при изменении температуры и давления наружного воздуха. Потребный ход правой педали вперед на висении с увеличением плотности наружного воздуха (увеличением давления и снижения температуры наружного воздуха), уменьшается, одновременно СПУУ-52 перемещает переменный упор в сторону уменьшения максимального хода штока РВ, тем самым исключается возможность перенагружения трансмиссии и хвостовой балки вертолета.

Зависимость предельного угла установки РВ от температуры наружного воздуха и барометрической высоты полета показана на рис.7.10.5.

7.10.3. Балансировка вертолета на земле.

При страгивании вертолета с места, при рулении, разбеге и пробеге, а также в момент отрыва на взлете и в момент касания земли на посадке могут создаться такие условия, при которых вертолет получит тенденцию к опрокидыванию вбок относительно линии, проходящей через переднее колесо и одно из основных колес шасси.

На вертолет с работающими двигателями на земле действуют сила тяжести вертолета, тяга НВ, РВ и силы реакции земли.

Опрокидывающими силами являются сила тяги РВ, боковые силы, возникающие при развороте на рулении и при неправильных действиях летчика, составляющая силы тяги НВ.

Восстанавливающими силами являются сила тяжести вертолета и (при правильных действиях летчика) составляющая силы тяги НВ.

С увеличением силы тяги НВ сила, прижимающая вертолет к земле уменьшается. При боковом наклоне вертолета уменьшается плечо действия силы тяжести относительно линии колес и следовательно снижается стабилизирующее влияние этой силы.

Тенденции вертолета к опрокидыванию на земле способствуют боковой ветер, малая жесткость шасси (слабая зарядка амортизаторов), высокое положение центра тяжести.

На скользкой наклонной поверхности (лед, мокрая трава) при работе НВ возможно соскальзывание вертолета вбок. Опасность опрокидывания или соскальзывания вертолета увеличивается с увеличением силы тяги НВ.

7.10.4. Продольная балансировка.

Продольную балансировку на заданной скорости летчик выполняет рычагом шаг-газ и продольным отклонением ручки управления.

На графиках продольную балансировку представляют балансировочными кривыми продольного наклона автомата перекоса, общего шага, угла тангажа для различных режимов и условий полета.

Отклонение автомата перекоса на 1 град. соответствует приблизительно 28 мм продольного хода ручки управления.

Углы тангажа на рис. 7.10.6 приведены относительно строительной горизонтали (пола кабины) вертолета, так как летчик в полете ощущает именно этот тангаж. Наиболее существенно продольная балансировка зависит от скорости полета и изменения продольной центровки. На вертолете изменение центровки на 100 мм изменяет продольный наклон автомата перекоса приблизительно на 0,6- 0,7 град. и угол тангажа на 1,2 град. практически во всем диапазоне скоростей полета. При увеличении скорости с режима висения до 30-35 км/ч по прибору наблюдается резкое увеличение суммарного продольного момента вертолета на кабрирование, при этом для балансировки вертолета необходимо существенно отклонять ручку управления вперед. При дальнейшем увеличении скорости до 90-100 км/ч по прибору момент уменьшается, при этом для балансировки вертолета необходимо отклонить ручку управления назад.

В диапазоне скоростей 100-130 км/ч по прибору балансировочное положение ручки управления практически не изменяется. При дальнейшем увеличении скорости балансировочное отклонение ручки управления вперед увеличивается и достигает своего наибольшего значения на максимальной скорости.Угол тангажа вертолета с увеличением скорости полета увеличивается на пикирование.

Потребные углы общего шага НВ у вертолета с увеличением скорости горизонтального полета от висения до скорости 100 км/ч уменьшаются, а при дальнейшем увеличении скорости возрастают.

При переходе с одного режима полета к другому на одной скорости наблюдается разбалансировка вертолета в продольном направлении (см.рис.7.10.7). Например, при переходе с режима горизонтального полета в набор высоты на скорости 120 км/ч требуется перемещение ручки управления на себя примерно на 20 мм; при переходе с режима горизонтального полета на режим самовращения НВ на скорости полета

140 км/ч требуется отклонение ручки управления от себя примерно на 25 мм.

Запасы продольного управления имеют наименьшее значение при движении ручки от себя на режиме полета с максимальной скоростью с предельно задней центровкой и при движении ручки на себя на режиме висения с предельно передней центровкой

при ветре сзади.

7.10.5. Поперечная балансировка.

Поперечную балансировку пилот выполняет поперечным отклонением ручки управления.

Изменение поперечной балансировки с ростом скорости полета оценивается по балансировочным отклонениям ручки управления (автомата перекоса) в поперечном направлении на разных скоростях установившегося режима полета (рис.7.10.6 и

7. 10.7).

На висении вертолет балансируется только с правым креном до 2-2,5 град. при отклоненной вправо ручке управления. Наличие бокового ветра на висении меняет потребное отклонение ручки управления: ветер слева уменьшает, а справа увеличи-

вает потребное отклонение ручки управления вправо.

С переходом от режима висения к поступательному полету вплоть до максимальных скоростей полета ручку управления для обеспечения поперечной балансировки вертолета необходимо отклонять влево.

В режимах набора высоты и моторного снижения потребные отклонения ручки управления влево с ростом скорости полета практически такие же, как и в режиме горизонтального полета. Максимальное отклонение ручки управления влево на вертолете требуется при планировании на большой скорости на режиме самовращения НВ.

Рассмотренные особенности поперечной балансировки относятся к полету с симметричной поперечной центровкой. При смещении центровки к правому борту потребные отклонения ручки управления вправо будут уменьшаться. При этом для выполнения условия равновесия поперечных сил потребные углы крена вправо или скольжения влево будут больше, чем в полете с симметричной поперечной загрузкой. При смещении центра тяжести вертолета к левому борту, наоборот, отклонение ручки управления вправо увеличивается, потребные углы крена вправо или скольжения влево уменьшаются, в этом случае на отдельных режимах возможен прямолинейный полет вертолета без крена и скольжения. Поэтому, в случае невозможности

симметричного расположения грузов в грузовой кабине рекомендуется располагать их в сторону левого борта.

7.10.6. Путевая балансировка.

Путевая балансировка выполняется изменением силы тяги РВ, путем отклонения педалей путевого управления. Наибольшая величина хода штока РВ, а следовательно, правой педали вперед имеет место на режиме висения. При переходе к

горизонтальному полету и с ростом скорости потребная мощность двигателей уменьшается примерно до скорости полета по прибору 110-120 км/ч, а при дальнейшем увеличении скорости горизонтального полета начинает возрастать.

Примерно так же изменяется с ростом скорости потребное отклонение педалей для путевой балансировки. Однако из-за увеличения эффективности РВ с ростом скорости полета наименьшее потребное отклонение правой педали в горизонтальном полете наблюдается на скоростях 150-170 км/ч, а не на

скоростях 110-120 км/ч. С дальнейшим увеличением скорости потребное отклонение правой педали вперед увеличивается, см. рис.7.10.6. и 7.10.7.

В режиме набора высоты потребные отклонения правой педали веред больше, чем в горизонтальном полете на той же скорости, из-за большей потребной мощности двигателей.

На режиме самовращения НВ за счет сил трения в редукторе и трансмиссии возникает разворачивающий момент, действующий в направлении вращения НВ. Для обеспечения путевой балансировки вертолета на этом режиме требуется отклонение левой педали вперед. Изменение продольной центровки вертолета практически не оказывает влияния на путевую балансировку.

Минимальные запасет путевого управления имеют место на висении с максимальной полетной массой и планировании на режиме самовращения НВ. На этих режимах запасы управления достаточны (не менее 10% от полного хода педалей).

7.10.7. Балансировка вертолета на виражах, спиралях и координированных скольжениях.

Увеличение угла крена на виражах и спиралях в наборе высоты приводит к заметному потребному отклонению ручки управлнения на себя, причем на левых виражах и спиралях оно несколько больше, чем на правых. Снижение режима работы двигателей при этом уменьшает потребное отклонение ручки управления на себя. Поперечная и путевая балансировки на спиралях изменяются

незначительно.

Режимы координированных скольжений в летной эксплуатации вертолета применяются в отдельных случаях, когда необходимо сохранять прямолинейный поступательный полет (сохранение заданного курса) при наличии бокового ветра, например, при заходе на посадку при наличии бокового ветра.

Координированное скольжение выполняется отклонением педалей в соответствующем направлении. Устранение кренящих моментов, возникающих при этом, осуществляется отклонением ручки в поперечном направлении.

Влияние угла скольжения на балансировку вертолета показано на рис.7.10.8 и 7.10.9. При достаточно больших углах скольжения расход ручки в поперечном направлении на единицу угла крена при скольжении уменьшается.

7.10.8. Особенности устойчивости вертолета.

Под устойчивостью понимается способность вертолета самостоятельно возвращаться к исходному установившемуся режиму полета после окончания воздействий на него внешних возмущений. Устойчивость условно подразделяют на статическую и динамическую.

Статическая устойчивость характеризует способность вертолета препятствовать изменению заданных параметров полета (скорости, углов атаки и скольжения).

Динамическая устойчивость характеризует движение вертолета в процессе восстановления исходного режима полета. Динамическая устойчивость зависит от сочетания статической устойчивости, демпфирования колебаний вертолета и взаимного влияния продольного и бокового движения в заданном режиме полета.

Вертолет во всем эксплуатационном диапазоне скоростей полета обладает достаточно большой степенью статической устойчивости по углу скольжения и незначительной степенью статической устойчивости по углу атаки и скорости полета.

Демпфирующие свойства вертолета одновинтовой схемы значительно меньше, чем у самолета. Кроме того, у вертолета имеет место существенная взаимосвязь между боковым и продольным движением. Движение вертолета после возмущения имеет явно выраженный колебательный характер по скорости, углам крена и тангажа с переменной по времени амплитудой этих параметров. Кроме того, наблюдается медленный апериодический уход вертолета с режима, то есть он не обладает динамической устойчивостью во всем диапазоне скоростей полета в том числе и на висении. Вместе с тем, степень динамической неустойчивости вертолета вполне приемлимая, о чем говорит достаточно большое время полета вертолета освобожденным управлением в спокойной атмосфере при достижении изменения угла крена на 10град. как наиболее быстроменяющегося параметра. Оно достигает две и более минуты в полете с выключенным автопилотом. С включенным автопилотом характеристики возмущенного движения вертолета улучшается и пилотирование вертолета значительно упрощается.

7.10.9. Маневренность вертолета.

Способность вертолета изменять положение в пространстве, т.е. изменять скорость, высоту и направление полета, определяет его маневренность.

Для выполнения разгона в горизонтальном полете необходимо увеличить составляющую силы тяги НВ, направленную вдоль траектории полета.

7.10.9.1. Вследствие наклона равнодействующей тяги НВ вместе с наклоном вертолета вертикальная составляющая силы тяги уменьшается и вертолет имеет стремление к снижению, которое необходимо парировать увеличением общего шага НВ. Для выполнения горизонтального разгона с предельным темпом

необходимо увеличить мощность двигателей до взлетной за время 9-10 с,

с одновременным увеличением угла тангажа на пикирование до 15-20 град. При этом частота вращения НВ не должна выходить за допустимые минимальные значения. В процессе дальнейшего разгона при постоянной мощности двигателей следует выдерживать горизонтальный разгон уменьшением угла тангажа на пикирование. Время разгона вертолета с предельным темпом в диапазоне скоростей 60-220 км/ч составляет 36-26 с. Максимальное возрастание скорости за одну секунду в среднем составляет 6-9 км/ч. По мере увеличения скорости полета на разгоне проявляется тенденция к крененшо вправо, обусловленная изменением поперечной балансировки вертолета по скорости, что устраняется соответствующими отклонением ручки управления влево.

7.10.9.2. Для уменьшения скорости вертолета в горизонтальном полете необходимо увеличить угол тангажа и уменьшить общий шаг НВ. Чем больше увеличение угла тангажа на кабрирование, тем больше потребное для горизонтального торможения уменьшение общего шага НВ, тем интенсивнее будет происходить торможение вертолета. Для выполнения интенсивного горизонтального торможения соскоростей, близких к максимальным, необходимо увеличивать угол тангажа на 10-15 град, от исходного значения за время примерно 8-12 с, с одновременным уменьшением общего шага НВ для сохранения заданной высоты полета. Уменьшение общего шага в этом случае может достигать до 2,5-3 град. по указателю. Частота вращения НВ в этом случае не должна выходить за допустимые максимальные значения. В процессе дальнейшего торможения необходимо выдерживать постоянство высоты соответствующим изменением угла тангажа, а при подходе к минимальной скорости в конце торможения следует увеличить мощность двигателей и уменьшить угол тангажа. Среднее время горизонтального торможения полета от

скорости 220 км/ч с предельным темпом может достигать 28 с. На торможении, по мере уменьшения скорости полета, проявляется тенденция вертолета к кренению влево, обусловленная изменением поперечной балансировки по скорости, которая парируется пилотом отклонением ручки управления вправо.

Направление полета выдерживается соответствующим отклонением педалей.