Вертолет 2002 03

В процессе маневрирования решаются две задачи: выход на заданное направление и обеспечение требуемой разности высот по отношению к цели. Конечно, на практике эти задачи решаются в комплексе, но для лучшего понимания физической природы явлений рассмотрим их раздельно.

Маневры с изменением направления движения могут быть выполнены как под действием перегрузки (об этом мы поговорим отдельно), так и без нее. Маневры, при которых продольная ось вертолета ориентируется в заданном направлении, как правило, путем ввода вертолета в глубокое скольжение, называются «плоскими». Специфическая особенность вертолета – способность производить «плоские» развороты, реализуемая на висении и при перемещениях с малыми скоростями полета. Наиболее известным «плоским» маневром является разворот вертолета по курсу на режиме висения. Нужно отметить, что интенсивность современного боя и необходимость достижения тактического превосходства в боевой обстановке требуют расширения диапазона скоростей полета, на которых может быть использован «плоский» маневр.

Благодаря своим конструктивным особенностям соосный вертолет имеет неограниченные возможности в реализации «плоского» разворота, превосходящие возможности одновинтовых вертолетов. Особенности конструкции обеспечивают концентрацию на соосном винте всех важнейших функций: создание подъемной и пропульсивной (движущей) силы, продольного, поперечного и путевого управления и управления общим шагом.

Путевое управление вертолетом с соосным несущим винтом осуществляется при использовании разницы моментов вращения на верхнем и нижнем винтах (рис. 4). Это приводит к тому, что система управления в целом становится практически независимой от угла скольжения. Именно эго обстоятельство, а также отсутствие рулевого винта позволяет соосному вертолету выполнять «плоский» разворот с большими углами скольжения.

Для одновинтового вертолета «плоский» разворот принципиально невозможен. На одновинтовом вертолете допустимые углы скольжения существенно ограничиваются наличием рулевого винта. Дело в том, что изменение угла скольжения приводит к изменению угла атаки рулевого винта, условий его работы и махового движения его лопастей, особенно на больших скоростях полета. Увеличение амплитуды махового движения лопастей рулевого винта сверх допустимой является прямой угрозой безопасности полета. Это обусловлено тем, что на рулевых винтах отсутствуют автоматы перекоса, а предотвращение чрезмерного роста амплитуды махового движения обеспечивается только регулятором взмаха, возможности которого ограничены. Поэтому при росте амплитуды махового движения сверх допустимой возможны удары лопастей рулевого винта о балку. Кроме того, с ростом амплитуды махового движения растут нагрузки в элементах конструкции рулевого винта, что также накладывает ограничения на углы скольжения.

На соосных вертолетах допустимы значительные углы скольжения. Как мы уже говорили, это объясняется отсутствием рулевого винта и независимостью системы путевого управления от угла скольжения. Хвостовое оперение соосного вертолета не накладывает каких-либо ограничений на величину угла скольжения, так как рассчитано на изменение угла скольжения в диапазоне до 180°.

«Плоский» разворот был отработан на боевом вертолете Ка-50. При этом в диапазоне скоростей от 90 до 100 км/ч этот маневр можно выполнять в пределах скольжений (поворотов по курсу) до 180° как вправо, так и влево, а на больших скоростях (до 230 км/ч) – в пределах 90°, при этом крен вертолета близок к нулю. «Плоский» разворот на большие углы (рис. 5) является сугубо боевым маневром и обеспечивает направление неподвижного оружия вертолета в сторону цели в кратчайшее время. Использование «плоского» разворота дает боевому вертолету неограниченные преимущества в бою против любого противника – как наземного, так и воздушного. Именно из-за отсутствия рулевого винта на соосном вертолете имеется возможность выполнять маневры с большей эффективностью, которая реализуется путем отклонения педалей до упоров с максимально возможным темпом и созданием угловых скоростей рыскания без каких- либо ограничений.

На одновинтовом вертолете эффективность путевого управления избыточна. Это связано с необходимостью обеспечения путевой балансировки во всем диапазоне изменения мощности силовой установки. Однако эта эффективность не может быть полностью реализована в полете. Ограничение угловых скоростей вращения на этих вертолетах вызвано необходимостью предотвращения попадания рулевого винта в режим вихревого кольца, а также условиями прочности хвостовой балки, рулевого винта и трансмиссии.

На соосных вертолетах путевое управление является гармоничным и сбалансированным, при этом обеспечивается оптимальная степень эффективности путевого управления. Руль направления увеличивает эффективность путевого управления соразмерно возрастающим аэродинамическим моментам планера при увеличении скорости полета. Пилотируя соосный вертолет, летчики быстро привыкают к новым условиям и убеждаются, что на нем можно выполнять маневры, недоступные одновинтовому вертолету.

На режимах снижения, близких к режиму самовращения, и при неизменной частоте вращения несущих винтов у соосных вертолетов отмечается некоторое снижение эффективности путевого управления. Необходимая степень эффективности путевого управления на этих режимах обеспечивается также благодаря рулям направления. Для увеличения эффективности путевого управления на соосных вертолетах используется также перенастройка частоты вращения несущих винтов с уменьшением ее на 3-4%.

Отсутствие рулевого винта на соосном вертолете дает летчику возможность осуществлять управление по курсу путем отклонения педалей до упоров с максимально возможным темпом, что обеспечивает кратчайшее время разворота на данный угол. Это хорошо видно на рис. 6, где отражены параметры движения при выполнении соосным и одновинтовым вертолетами разворотов на режиме висения. Соосный вертолет имеет большое преимущество перед одновинтовым по темпу нарастания и по максимальной величине угловой скорости разворота, а также большой запас путевого управления на висении, в том числе на статическом потолке, независимо от барометрической высоты. Это преимущество переходит в значительное тактическое превосходство и обеспечивает выигрыш в дуэльной ситуации.

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.