Мужик на
AVIA.RU - Информационное агентство "Российская авиация и космонавтика" выложил
Проблема обеспечения безопасности при запредельном маневрировании возникает из-за больших угловых скоростей, что в гораздо большей степени присуще соосным вертолетам, на которых возможно получить высокие угловые скорости. Силы прецессии ведут к взаимного сближения лопастей и возможное их соударение с последующим разрушением при энергичном запредельном маневрировании вертолетов соосной схемы. Достаточно существенный разнос верхнего и нижнего винтов, в результате чего возрастает эффективная центровка, и меньшие моменты инерции относительно всех осей - основные обстоятельства, увеличивающие мощность управления соосного вертолета относительно продольной и поперечных осей. Отсутствие перекрестных связей в каналах управления, присущих машинам классической схемы, повышают точность пилотирования.
Однако ВПЕРВЫЕ фигуры высшего пилотажа в СССР, такие, как "петля Нестерова" и "бочка" (при их выполнении реализуются значительные величины угловых скоростей) были осуществлены на одновинтовом вертолете классической схемы Ми-34 летчиком-испытателем Б.Савиновым в 1988 году. Созданная и реализованная математическая модель позволила летчику перед выполнением полетов пройти полную подготовку на пилотажном стенде. Последующий анализ и сравнение материалов испытаний с выбранной математической моделью показали правильность выполненных расчетов в соответствии с теорией несущего винта при криволинейном движении, по которой рассчитывается маховое движение лопастей, динамика движения летательного аппарата, его динамическая устойчивость и управляемость, другие параметры.
При впервые реализованных на отечественных одновинтовых вертолетах максимальных значениях суммарной угловой скорости (при выполнении правой "бочки", где зазоры должны быть наименьшими) минимальные зазоры между лопастями несущего винта и хвостовой балкой составляли более одного метра. В безразмерных величинах это соответствует маховому движению бета приблизительно равно 10 град. (без учета упругих деформаций), т.е. до соударения с хвостовой балкой лопасти несущего винта необходимо взмахнуть на угол около 10 град
Летные испытания Ми-28 в 1993 году подтвердили расчеты: при реализации больших значений суммарных угловых скоростей, т.е. при выполнении "петель", "переворотов", "полупетель" и особенно "бочек", перебалансировка вертолета в продольном отношении довольно значительна, что напрямую связано с зазорами между лопастями несущего винта, хвостовой балкой и элементами конструкции фонаря кабины летчика. Конструктивные решения в системе управления полностью закрыли вопрос зазоров на всех эксплуатационных режимах полета, сделали вертолет симметричным в управлении и сняли проблему устойчивости и управляемости. В конечном итоге, полученные характеристики устойчивости и управляемости позволили сделать вывод о возможности выполнения боевого задания и всех маневров как с включенным, так и с выключенным автопилотом.
Реализованная во время испытаний суммарная угловая скорость омега(2) = омега(x) + омега(z) приблизительно равно 90 град./сек, а с учетом угловой скорости рыскания чуть более 117 град/сек, обеспечила безопасные зазоры между лопастями и элементами фюзеляжа (хвостовой балкой и фонарем кабины). Для примера, на вертолете Ми-28 может быть получена максимальная угловая скорость крена (омега(x)) более 100 град/сек.
Минимальное расстояние между лопастями и хвостовой балкой (L мин = 1250 мм) было получено при проведении государственных испытаний Ми-28 путем создания наибольшей перегрузки при выходе из "горки" далеко за пределами ограничений по этому параметру (на всех других режимах, включая "петли", "бочки", "перевороты", "полупетли" - зазоры больше). Максимально допустимое маховое движение лопасти до соударения с хвостовой балкой в этом случае составляет бета приблизительно равно 8 град. 27 мин (без учета упругости лопастей).
Таким образом, проведенные специальные испытания показали, что одновинтовые вертолеты Ми-34 и Ми-28 ограничений по выполнению пространственных маневров не имеют: ни по зазорам лопастей до элементов конструкции фюзеляжа, ни по угловым скоростям выполняемых маневров, ни по многим другим параметрам. Разработка принципиально новых автоматических систем улучшения устойчивости и управляемости, которые в сочетании с подобранными силовыми характеристиками и гармонией системы управления в значительной степени приближает динамику пилотирования к желаемой для маневренных вертолетов. Системы электронной устойчивости в перспективе практически полностью исключают наличие перекрестных связей в управлении, улучшая качество управления, точность и динамику пилотирования. При полетах на ПМВ как недостаточная, так и избыточная управляемость машины - не есть благо для летчика, на всех режимах она должна быть оптимальной.
Величина взмаха до соударения лопастей друг с другом на соосном вертолете или с элементами фюзеляжа на одновинтовом при режимах максимального сближения - один из критериев, определяющий боевую живучесть машины. Касание лопастей несущего винта с хвостовой балкой в период боевого применения вертолета Ми-8 часто происходило при выходе из "горки" с одновременным, почти полным, отклонением ручки управления на себя и уменьшением общего шага, когда лопасти несущего винта, имеющие повышенное маховое движение в условиях полета при перегрузках, и хвостовая балка движутся навстречу друг другу. На вертолете Ми-24 такие случаи были зафиксированы только в полете при энергичном вводе в пикирование и выходе за пределы ограничений по минимальной перегрузке. Касание лопастями хвостового винта килевой балки происходило при выполнении поворотов на "горке" с реализацией больших значений угловых скоростей путем энергичного отклонения педалей с выключенным гидравлическим демпфером ножного управления, что запрещено инструкциями. Все эти случаи говорят о необходимости проведения соответствующих конструктивных доработок в системах управления Ми-8 и Ми-24 для обеспечения гарантированных зазоров при выполнении маневров даже за пределами ограничений. Кроме этого, в свое время в Афгане потребовалось расширение диапазона действующих эксплуатационных ограничений по боевому маневрированию, т.к. практически всегда применение вертолетов происходило с существенным превышением установленных ограничений по углам крена, тангажа и вертикальной перегрузке, некоторым другим параметрам. И потому нужна была специальная подготовка летного состава для полетов на боевое применение в условиях высокогорья, ввиду того, что почти все летчики имели достаточную подготовку только на равнинной местности. Очень важную роль также играет возможное боевое повреждение лопастей, которое нельзя исключать на всех режимах полета, особенно при выполнении предельных маневров. При поражениях маховое движение лопастей всегда достигает значительных величин. Очевидно, что боевая живучесть выше на том вертолете, который "допускает" возможность лопастям совершать большее (по абсолютной величине) маховое движение до соударения с элементами конструкции при их боевом повреждении. На одновинтовом вертолете величина взмаха лопасти до соударения существенно больше аналогичного параметра соосного вертолета.
По результатам анализов БД в Афганистане на несущие винты вертолетов Ми-8 и Ми-24 приходиться около половины всех боевых повреждений, а вертолетов Ми-6 около 30%. Конкретнее Ми-24 - 46...48%; Ми-8 - 44...46%; Ми-6 - 25...27%.
Как видно - самая поражаемая система вертолета - несущая система. В то же время, как показывает статистика, на лопасти хвостовых винтов приходится, очень малый процент боевых повреждений. В Чечне, например, не зарегистрировано случаев перерастания особой ситуации в катастрофическую - все вертолеты благополучно возвращались на базы или совершали посадки на выбранные площадки.
Рулевой винт поражается реже в 5...8 раз, чем лопасти несущего винта.
Трансмиссия относится по принятой классификации к малоуязвимым элементам - она поражается реже, чем ЛНВ в те же 5 раз.
Трансмиссия вертолетов Ми-8, Ми-24 в Афганистане показала себя более чем живучим агрегатом - случаев перебития валов с прекращением подачи момента на винт -не зафиксировано.
Хвостовой редуктор и промежуток при поражении пулями калибра 12,7 мм включительно сохраняли работоспособность не менее 30...40 мин. То есть поражение в агрегаты трансмиссии, в подавляющем большинстве случаев не является критичным для одновинтового вертолета и не перерастает в аварийную (катастрофическую) ситуацию вертолет не просто может совершить вынужденную посадку - как правило, он способен штатно закончить полет. Для вертолетов соосной схемы, в случае боевого повреждения лопастей, необходимо рассматривать не динамику поведения изолированного (поврежденного) несущего винта, как в одновинтовой схеме, а динамику системы двух несущих винтов с малыми углами взмаха лопастей каждого винта, при которой особая ситуация мгновенно может перерасти в аварийную (катастрофическую). Нагрузка на соосные винты всегда больше аналогичной у одновинтовых вертолетов (Ка-50 р=65,41 кг/м
2 Ми-28 р=48,21 кг/м
2) соосная схема также является весьма сбалансированной и если достаточно будет разбалансировать эту систему, ее обтекание, конструкция уничтожит сама себя. Несимметричность классической схемы тут преимущество.
Поэтому оба вида боевых повреждений критичны для выживаемости соосного вертолета. И еще один момент, о котором нужно помнить. В отличие от самолета, на который действуют, в основном, статические нагрузки, вертолет всегда подвержен не только постоянным, но и переменным напряжениям, влияющим на уровень повреждаемости конструкции, которая определяет ресурс основных агрегатов и систем машин (лопасти несущего и хвостового винта, втулки автомата перекоса, трансмиссия и т.д.). Главное при этом состоит в том, что, даже имея гарантированные зазоры между винтами у соосного вертолета и несущим винтом и элементами фюзеляжа на одновинтовых, при выполнении некоторого количества неразумных маневров (иногда одного), вследствие возникновения разрушительных постоянных и переменных напряжений, можно исчерпать весь ресурс, обычно исчисляемый (при грамотной эксплуатации) тысячами часов. Да еще потерять "вертушку" и погибнуть без воздействия противника.