Особые режимы полета Практическая аэродинамика вертолета Ми-17. - презентация

1 Особые режимы полета Практическая аэродинамика вертолета Ми-17

2 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 качаться в плоскости вращения.

3 Земной резонанс 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 F цбн. Одновременно возникают собственные колебания лопастей НВ относительно вертикальных шарниров под действием кориолисовых сил инерции F к и сил лопастей F цбл. 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 F цбн становится равной частоте собственных колебаний вертолета. При колебания вертолета увеличиваются силы, раскачивающие лопасти в плоскости вращения, в результате чего величина F цбн возрастает. Такая двусторонняя связь между 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.

4 Земной резонанс 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. На пробеге из-за качения пневматика 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.

5 Земной резонанс Действия экипажа: при возникновении быстро нарастающих колебаний вертолета в процессе опробования двигателей необходимо энергично переместить рычаг ОШ вниз и одновременно повернуть до упора влево рукоятку коррекции газа; при возникновении быстро нарастающих колебаний вертолета в процессе опробования двигателей необходимо энергично переместить рычаг ОШ вниз и одновременно повернуть до упора влево рукоятку коррекции газа; при возникновении усиливающихся колебаний на пробеге после посадки, при взлете и рулении отклонить рычаг ОШ вниз до упора, коррекцию газа вывернуть влево, РУ удерживать в нейтральном положении и использовать тормоза колес; при возникновении усиливающихся колебаний на пробеге после посадки, при взлете и рулении отклонить рычаг ОШ вниз до упора, коррекцию газа вывернуть влево, РУ удерживать в нейтральном положении и использовать тормоза колес; если во всех указанных случаях колебания вертолета не прекращаются выключить двигатели. если во всех указанных случаях колебания вертолета не прекращаются выключить двигатели.

6 Режим «вихревого кольца» Режим вихревого кольца относится к режимам осевого обтекания НВ. Попадание в этот режим возможно при вертикальном снижении или снижении с малыми поступательными скоростями.

7 Режим «вихревого кольца» По мере увеличения вертикальной скорости снижения поверхность растекания струи все более приближается к диску НВ и становится кольцеобразной, т.к. индуктивные скорости воздуха в центральной части диска малы и воздух начинает проходить здесь снизу вверх, вызывая при этом вихреобразование как по верхней, так и в комлевой части диска НВ. При дальнейшем повышении скорости снижения все большее количество воздуха из струи за винтом включается в это 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, сто приводит к сильной тряске вертолета, ухудшению управляемости и повышенному расходу мощности без образования достаточной тяги.

8 Режим «вихревого кольца» Режим вихревого кольца проявляется в повышенной тряске вертолета, колебаниях частоты вращения НВ и турбокомпрессоров двигателей, ухудшения управляемости, увеличения расходов органов управления для выдерживания заданного режима снижения, самопроизвольных бросках вертолета по курсу, крену и тангажу. Однако наиболее опасное проявление этого режима – самопроизвольное снижение вертолета.

9 Режим «вихревого кольца» Как показали полеты выполнение режимов снижения с любыми заданными значениями V у и V пр Как показали полеты выполнение режимов снижения с любыми заданными значениями V у и V пр 40 км / ч не представляет трудностей. Заданные значения V у и V пр выдерживаются летчиком без существенных отклонений. На меньших поступательных скоростях возможности выдерживания заданного режима полета, характер движения органов управления и поведения вертолета значительно зависят от величины вертикальной скорости. При небольших V у (до 5 м / с ) выполнение режимов снижения также не представляет трудности. Отклонение РУ и параметров, характеризующих движение вертолета, незначительны. Управляемость вертолета на таких режимах хорошая.

10 Режим «вихревого кольца» При значениях V у 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 V e и V пр не удается. После перевода вертолета на режим снижения, начиная с некоторого момента, несмотря на постоянный ОШ и даже некоторое увеличение мощности двигателей, V у продолжает нарастать до 16 м / с. Вертолет как бы проваливается, несмотря на то, что двигатели работают на достаточно высоком режиме, находящимся между номинальным и взлетным. 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 Отмечается тряска вертолета с непостоянной частотой. При V у > м / с устойчивость и управляемость вертолета по всем каналам восстанавливается, и выполнение таких режимом снижения возможно с достаточно точным выдерживанием V у и V пр.

11 Режим «вихревого кольца» Ограничение вертикальной скорости снижения при заходе на посадку исключает возможность попадания вертолета в режим вихревого кольца. Эта опасность реальна только на малых поступательных скоростях, т.е. область режимов полета с характерными явлениями вихревого кольца определяется сочетаниями поступательной и вертикальной скоростей или, что то же, углом Ограничение вертикальной скорости снижения при заходе на посадку исключает возможность попадания вертолета в режим вихревого кольца. Эта опасность реальна только на малых поступательных скоростях, т.е. область режимов полета с характерными явлениями вихревого кольца определяется сочетаниями поступательной и вертикальной скоростей или, что то же, углом сн снижения вертолета. Другими словами, после того, как при заходе на посадку по существу прекратятся достоверные показания указателя скорости (V пр <5 0 км / ч ), внимание летчика должно быть акцентировано на показаниях вариометра.

12 Режим «вихревого кольца» Вывод вертолета из режимов снижения на малых скоростях с проходом через зону вихревого кольца «снизу вверх» только увеличением ОШ НВ и мощности двигателей при сохранении исходной поступательной скорости полета возможен, однако требует большого (до 380 м) запаса высоты, т.к. вертолет неохотно уменьшает V у 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 V пр. Потребный запас высоты для вывода вертолета в горизонтальный полет из РВК

13 Снижение и посадка на режиме самовращения несущего винта Самовращение НВ – это такой режим работы, когда для вращения НВ, создания тяги и движущей силы используется энергия набегающего на НВ потока, а располагаемая мощность силовой установки равна нулю.

14 Снижение и посадка на режиме самовращения несущего винта Признаки выключения двигателей: резкая разбалансировка вертолета, проявляющаяся как резкий рывок вправо (чем выше режим работы двигателей и меньше скорость полета, тем резче проявляется разбалансировка); резкая разбалансировка вертолета, проявляющаяся как резкий рывок вправо (чем выше режим работы двигателей и меньше скорость полета, тем резче проявляется разбалансировка); изменение звука от работающих двигателей; изменение звука от работающих двигателей; быстрое падение оборотов НВ; быстрое падение оборотов НВ; падение оборотов и температуры газов обоих двигателей. падение оборотов и температуры газов обоих двигателей.

15 Снижение и посадка на режиме самовращения несущего винта При отказе двигателей основная задача, стоящая перед летчиком, заключается в том, чтобы немедленно перевести НВ на режим самовращения без существенной потери оборотов и высоты полета. Падение оборотов НВ является крайне нежелательным явлением, т.к. это приводит к большой потере высоты за время перехода на РСНВ и ухудшению управляемости. Последнее объясняется падением тяги НВ вследствие потери оборотов и, как следствие, уменьшение управляющего воздействия векторов тяги НВ и РВ относительно центра тяжести вертолета.

16 Снижение и посадка на режиме самовращения несущего винта 1-й способ применяется при выключении двигателей на малой скорости и больших высотах полета. 2-й способ применяется при выключении двигателей на малых высотах и больших скоростях полета (более 120 км / ч ).

17 Снижение и посадка на режиме самовращения несущего винта Физической основой РСНВ является образование на элементах лопастей подсасывающей силы, благодаря которой возможен наклон результирующей аэродинамической силы R э вперед, так, что ее составляющая Х 1 э направлена к носику профиля.

18 Снижение и посадка на режиме самовращения несущего винта Наклон силы R э к плоскости вращения зависит от величины углов установки э атаки э, и угла качества к, точнее от соотношения шага э и разности э и к. Если э < э - к, то сила R хпв направлена по вращению и стремится ускорить его. Если э = э - к, то сила R хпв направлена перпендикулярно плоскости вращения, R хпв =0. Если э > э - к, то сила R хпв направлена против вращения, стремится замедлить его. Такой качественный анализ указывает на то, что для выполнения самовращения шаг НВ не должен быть велик, а профиль лопастей должен обладать возможно более высоким аэродинамическим качеством (малыми углами к ).

19 Снижение и посадка на режиме самовращения несущего винта Аэродинамические характеристики профилей дают возможность построить зависимость, которую называют графиком запаса самовращения, поскольку она показывает для каждого значения угла атаки запас по шагу, в пределах которого возможно самовращение элемента лопасти.

20 Снижение и посадка на режиме самовращения несущего винта

21 Режиму установившегося самовращения соответствуют строго определенные соотношения общего шага и частоты вращения НВ, полетной массы, скорости и высоты полета.

22 Снижение и посадка на режиме самовращения несущего винта точка 1 – режим вертикальной авторотации (парашютирования); точка 1 – режим вертикальной авторотации (парашютирования); точка 2 – режим минимально допустимой скорости планирования, =26 0 ; точка 2 – режим минимально допустимой скорости планирования, =26 0 ; точка 3 - режим максимальной продолжительности полета, =17 0 ; точка 3 - режим максимальной продолжительности полета, =17 0 ; точка 4 – режим максимальной дальности планирования, =13 0 ; точка 4 – режим максимальной дальности планирования, =13 0 ; точка 5 – режим максимально допустимой скорости планирования. точка 5 – режим максимально допустимой скорости планирования. Вертикальная скорость снижения на РСНВ зависит от скорости полета вертолета.