Вертолёт, 2010 №02

Известно, что теоретические методы расчета не обеспечивают определение с удовлетворительной точностью аэродинамических характеристик несущих винтов на ряде режимов полета вертолета. К числу таких режимов относится полет на малых высотах (0-50 м) вблизи поверхности земли, на которых отмечается значительное индуктивное влияние этой поверхности как экрана на аэродинамические характеристики несущего винта. По предложению МВЗ в ЛИИ были проведены летные исследования влияния земли на максимальную тягу и потребную мощность несущего винта одновинтового вертолета. Для получения количественных данных особое внимание в летных исследованиях было уделено обеспечению высокой точности измерения тяги вертолета, крутящего момента винта, высоты и воздушной скорости полета.

По результатам измерений величин T, M, h и V на режимах горизонтального полета были определены зависимости относительного изменения тяги T и потребной мощности N несущего винта от высоты полета для ряда значений воздушной скорости. Большой положительный эффект «воздушной подушки» проявляется до относительных высот полета, равных 1-1,2 диаметра несущего винта D и до значительных скоростей полета (около 100 км/ч). Наибольшее уменьшение потребной мощности винта на режиме висения при уменьшении удаления плоскости винта от поверхности земли h/D от 1,2 до 0,25 составляет около 25%. С увеличением скорости это влияние близости земли на аэродинамические характеристики винта заметно ослабевает. Соответствующим образом увеличивается тяга винта вертолета при N = const.

Полученные данные по влиянию близости земли на аэродинамические характеристики несущего винта используются при определении взлетно-посадочных характеристик и при проведении летных испытаний вертолетов.

Академик М.Н. Тищенко вручает диплом почетной лекции А.И. Акимову

При выборе типов несущих систем вертолетов при проектировании и выполнении аэродинамических расчетов постоянно возникает вопрос о балансе мощности и определении различных потерь мощности на вертолете и, в частности, потерь на компенсацию крутящего момента несущего винта и путевое управление. В зависимости от схемы вертолета эти потери могут изменяться от 0 (двухвинтовые вертолеты) до 25% потребной мощности несущего винта (одновинтовые вертолеты). Поэтому является актуальным определение затрат мощности на работу хвостового устройства на одновинтовом вертолете. Вертолет Ми-8 был оборудован измерительной аппаратурой, позволявшей определить одновременно крутящие моменты несущего и рулевого винтов и другие параметры.

Посредством этой аппаратуры удалось определить, что на режиме висения потери мощности на вращение рулевого винта составляют примерно 10% от потребной мощности несущего винта, а с увеличением скорости полета резко уменьшаются и в диапазоне от 70 км/ч до V maxсоставляют 3-4%. Это свидетельствует о том, что рулевой винт является наиболее экономичным среди других устройств компенсации крутящего момента несущего винта. Исследования показали, что расчет потерь мощности по рекомендациям Руководства для конструкторов (РДК) существенно отличался от экспериментальных данных, что потребовало внести уточнение в методику расчета N ра.

При создании новых вертолетов одной из основных задач является правильный выбор параметров несущего винта, при которых обеспечивается нормальная работа несущей системы без чрезмерного роста потребной мощности и переменных нагрузок в агрегатах. По имевшимся на этапе становления отечественного вертолетостроения теоретическим данным выбор параметров несущего винта рекомендовалось производить по предельно допустимому по срыву потока на азимуте 270° среднему коэффициенту подъемной силы лопасти винта при заданном значении V = V/ωR. Вследствие отсутствия обоснованного критерия допустимости предельного режима полета по максимальной величине коэффициента тяги винта и относительной скорости такая методика не удовлетворяла требованиям практики проектирования и проведения летных испытаний вертолетов. По этой методике можно было получить принципиально неверный результат, например, о возможности создания вертолета с максимальной скоростью полета 500-600 км/ч. Для этого достаточно обеспечить малый средний коэффициент подъемной силы на заданной скорости полета.

По инициативе М.Л. Миля в ЛИИ были поставлены и проведены летные исследования по определению предельной несущей способности винтов вертолетов. В этих исследованиях зоны срыва потока на винте определялись киносъемкой спектров обтекания с помощью наклейки шелковинок на лопастях. Одновременно определялись переменные шарнирные моменты и напряжения, действующие в лопастях, а также вибрации вертолета. Исследования показали, что по мере увеличения зон срыва потока на диске несущего винта при некотором значении V начинается интенсивный рост переменных составляющих шарнирных моментов, а следовательно, и усилий в системе управления и рост переменных нагрузок в элементах конструкции винта. Критерием допустимости режима полета является начало интенсивного роста переменных нагрузок, что вызывает необходимость введения ограничений по предельному значению коэффициента тяги С т/? и относительной скорости V. В этих исследованиях были получены два новых важных вывода. Во-первых, положительное влияние на предельную несущую способность винта оказывает угловая скорость вращения вертолета на кабрирование. Во-вторых, предельная несущая способность винта ограничивается также достижением трансзвуковых значений числа М = 0,8-0,9 воздушным потоком на наступающей лопасти ? = 90°. Учитывая важность этих данных, при разработке вертолетов и проведении летных испытаний предельную несущую способность винтов определили практически для всех отечественных вертолетов.

Bo-105 со спасателями на борту

В середине мая 2010 года авиация Министерства чрезвычайных ситуаций России отмечала знаменательную дату – 15 лет со дня организации. За эти годы самолеты и вертолеты МЧС спасли не одну тысячу жизней, оказали действенную помощь при ликвидации последствий природных и техногенных катастроф практически во всех странах мира. И везде работа воздушных спасателей заслужила горячую благодарность: летчики авиации МЧС не только профессионалы высшей пробы, но и люди с большой буквы – отзывчивые на чужую боль, мужественные и смелые.