ВЕРТОЛЁТ 1999 04

На этом же графике буквой «К» обозначен режим предпосадочного планирования на РСНВ, предложенный автором для выполнения посадки вертолета с неработающими двигателями без пробега. Данный режим характеризуется минимальным значением скорости планирования V. Только в точке «К» зависимости V = f(Vy) отношение кинетической энергии вращающегося несущего винта к кинетической энергии снижающегося на режиме авторотации вертолета имеет максимальное значение. Следовательно, с энергетической точки зрения это наиболее выгодный для посадки режим планирования с неработающими двигателями.

Предпосадочное планирование с параметрами в точке «К» в штилевых условиях осуществляется по крутой траектории с углами наклона, близкими к 45 0 .При наличии встречного ветра, скорость которого равна 10–15 м/с, вертолет снижается почти вертикально. На рекомендованной высоте, непосредственно над площадкой, пилот должен осуществить «подрыв» несущего винта, энергично увеличив общий шаг вплоть до максимального значения, с целью уменьшения скорости планирования. В результате вертолет приземляется с параметрами движения в точке «К» практически без пробега со скоростью V y , равной 3–5 м/с.

Вертикальная скорость приземления в данном случае выше, чем в точке «А 1 », и должна гаситься за счет использования энергоемкости шасси и остаточных деформаций планера при неблагоприятном сочетании большой полетной массы вертолета и малой плотности атмосферного воздуха. В процессе «подрыва» несущего винта вертолет не стремится к значительному изменению пространственного положения и продолжает движение по той же траектории. Приземление происходит с посадочными значениями углов крена и тангажа. Для гарантированного приземления на выбранную в полете площадку пилоту достаточно перевести вертолет на траекторию движения с параметрами в точке «К», конец которой проецируется в центр площадки.

Техника пилотирования при использовании данного способа посадки достаточно проста и доступна даже пилоту, не имеющему навыков в выполнении посадок на режиме самовращения несущих винтов. Этот способ посадки быт включен в РЛЭ, изданное Министерством обороны. Комбинированный способ упрощен и уточнен для выполнения посадки с пробегом. Оба способа посадки на РСНВ взаимно дополняют друг друга, а у пилота появляется возможность выбора одного из них применительно к конкретным условиям полета. Хочется с благодарностью вспомнить летчика-испытателя Л.З. Татарчука, который первым стал исследовать возможности поведения вертолета Ми-24 на РСНВ. Представленный график зависимости V m = f(Vy) подтверждает, что одной и той же величине V m в определенном диапазоне скоростей соответствуют два значения V y . Новый способ посадки пригоден также для любого другого вертолета. Для этого необходимо провести летные исследования, подобные тем, которые были осуществлены для Ми-8 в ГК НИИ ВВС.

-

ТЕХНОЛОГИЯ

Необходимость применения композитных материалов при изготовлении лопастей вертолетов ни у кого не вызывает сомнений. Предметом обсуждения, как правило, является выбор той или иной технологии, стоимость, надежность, стабильность характеристик. Большую роль при принятии решения об установке на вертолет композитных лопастей играет элементарная экономическая и технологическая целесообразность. В частности, для вертолетов, эксплуатирующихся на сравнительно небольших скоростях, композитные лопасти могут оказаться излишней роскошью, так как возникающие в этом случае сравнительно небольшие переменные деформации могут выносить и традиционные материалы. Кроме того, лопасти из композитов значительно дороже, например, лопастей вертолетов Ми-8, Ми-17, производящихся на основе прессованных лонжеронов из алюминиевых сплавов. При ресурсе 2000 часов и среднегодовом налете вертолетов 250–300 часов эти лопасти могут служить 6–8 лет.

Ресурс композитных лопастей может быть в 5-10 раз больше ресурса металлических, и даже если они будут вдвое дороже, их преимущество будет очевидным. Действительно, цена одного летного часа эксплуатации лопасти становится в K раз меньше:

Однако эксплуатант все же стоит перед выбором: купить композитную лопасть, экономический эффект от которой он начнет получать только через 12–16 лет после начала эксплуатации, или более дешевую сегодня металлическую, вложенные в которую деньги начнут «работать» быстрее.

Конечно, замена металлических лопастей на более легкие композитные может дать дополнительные преимущества: уменьшение расходов горючего, увеличение полетной нагрузки и т. п., то есть принести некоторый экономический эффект.

Однако практика показала, что экономический эффект от замены традиционных лопастей на композитные весьма невелик: цена летного часа не зависит от величины перевозимого груза, а экономия горючего за счет выигрыша в весе за 1000 часов эксплуатации составит не более 10 % от цены комплекта.

Возникает уместный вопрос: а нужны ли вообще лопасти из композитных материалов? Да, нужны, но только в определенных случаях. Во-первых, при создании скоростных машин, когда необходимо использовать способность композитов выносить большие переменные деформации. Во-вторых, при разработке боевых вертолетов, лопасти которых должны работать, несмотря на серьезные повреждения конструкции. И в-третьих, при конструировании новых, более легких летательных аппаратов, когда экономический эффект от уменьшения массы конструкции будет выше затрат на использование композитных материалов.

Конструктивно-технологические особенности процесса намотки

Выберем для рассмотрения наиболее простую для такой технологии конструкцию, состоящую из изготавливаемых отдельно лонжерона и хвостовых секций (или сплошной хвостовой секции на всю длину лопасти) (рис. 1). Для получения необходимых жесткостных и прочностных свойств лонжерона, как в аспекте однократного нагружения, так и в аспекте циклической прочности, необходимо определенным образом расположить волокна композита. Это расположение характеризуется углами аир. Можно предположить, что, наматывая нити на оправку лонжерона по определенной программе, мы получим заданное расположение волокон с оптимальными углами намотки для различных сечений лопасти. В результате может показаться, что задача решена и необходимые свойства получены. Но это только на первый взгляд. Дело в том, что конструкция композита должна иметь неизменяющиеся или слабо изменяющиеся свойства по всему объему материала и достаточно низкую ползучесть.