ГОРИЗОНТАЛЬНИЙ ПОЛІТ Гвинтокрила, Авіація - комерційна, цивільна, спецавіація
горизонтальним польотом вертольота називається прямолінійний політ з постійною швидкістю без набору висоти і без зниження.
Мал. 2.9. Схема сил у горизонтальному польоті
Режим горизонтального польоту одна із основних режимів, оскільки він зазвичай займає найбільшу частину часу польоту (рис. 2.9).
Для виконання горизонтального польоту сумарна потяг обох гвинтів ручкою ППУ через автомати перекосу відхиляється вперед. Слідом за цим через збільшення пікіруючого моменту вертоліт зменшуватиме кут тангажу, який залежить від швидкості польоту та центрування. З наростанням швидкості польоту з'являються завали конусів обертання гвинтів, що несуть, назад і в сторони, а також зростає шкідливий опір, тому горизонтальна складова тяги несучих гвинтів повинна збільшуватися переміщенням ручки ППУ вперед і збільшенням загального кроку. У горизонтальному польоті на вертоліт діють:
- Сумарна тяга ННВ і ВНВ Т = ТІ + ТБ
- Шкідливий опір фюзеляжу Q„p;
- Підйомна сила стабілізатора Уст.
Якщо підйомною силою стабілізатора знехтувати, а сумарну тягу гвинтів розкласти в швидкісній системі координат на складові Тх і Ту, то для горизонтального польоту, що встановився:
2 Мх = 0; 2^ = 0; 2^ = 0.
У польоті льотчик домагається дотримання зазначених умов координованим відхиленням органів управління, керуючись показаннями приладів та положенням вертольота щодо горизонту.
Тяга та потужність у горизонтальному польоті
Зі схеми сил, що діють на вертоліт у горизонтальному польоті, потрібна тяга несучих гвинтів визначається за формулою /.;■» -■
Так як Ty - G, Тх
T=Vg2 + Q2dр або Т = G/*l + (^f)2-
З формуливидно, що тяга несучих гвинтів у горизонтальному польоті повинна бути більшою, ніж тяга на висенні,
разів, так як несучі гвинти крім підйомної
сили повинні створювати силу, що рушить вертоліт у напрямку польоту.
На підставі розрахунку будуються графіки потрібних і наявних тяг в залежності від маси вертольота і швидкості польоту на різних режимах (рис. 2.10). З графіка видно, що політ можливий у тому діапазоні швидкостей, в якому тяга більша за потрібну.
Потрібна для горизонтального польоту потужність складається з індуктивної, профільної та шкідливої (потужності руху):
■Nn Р. П -Л/ІНД Nпр -" - Л/до.
За кривими потребних і потужностей можна визначити характерні швидкості польоту, які мають практичне значення.
Мал. 2.11. Характерні швидкості горизонтального польоту
Мінімальна швидкість вертольота на висотах від землі до стелі висіння дорівнює нулю. За стелею висіння вона поступово збільшується до економічної швидкості, досягаючи її на динамічній стелі вертольота. Така зміна мінімальної швидкості відбувається через зростання потребної та зменшення наявної потужності. На граничній висоті надлишок потужності стає рівним нулю. Політ на динамічній стелі теоретично можна виконувати тільки на одній швидкості, що дорівнює економічній, тому практично тривалий політ на динамічній стелі неможливий, тому що незначні відхилення швидкості приведуть до втрати висоти. Динамічна стеля тому обмежується запасом потужності, у якому 1^=0,5 м/с (рис. 2.12).
Вертоліт, що вивчається, може зберегти мінімальну швидкість, рівну нулю, до значних висот (конкретна висота висіння залежить від маси вертольота і атмосферних умов).
Майже мінімальна швидкість горизонтального польоту обмежується 50 км/год, оскільки на менших швидкостях польоту не працює покажчик швидкості. Крім того,
в. 'І менших швидкостях з'являється тряска, обумовлена переходом роботи несучих гвинтів з режиму косого обте-
к. чпня на режим осьового обтікання.
Мал. 2.12. Діапазон допустимих висот та швидкостей польоту
Економічна швидкість - швидкість, для польоту на якій потрібна мінімальна потужність.
На цій швидкості з цим запасом пального досягається найбільша тривалість польоту, а польоту на заданий час витрачається мінімальна кількість пального. З підйомом на висоту справжня економічна швидкість дещо збільшується (за рахунок зсуву кривої потрібної потужності по дотичній до неї з початку координат), а економічна приладова швидкість зменшується (внаслідок приладових поправок і впливу висотного коефіцієнта д=//Л^.
Економічну швидкість доцільно використовувати при виконанні операцій з пошуку та стеження в режимі барражування, а також при передачі цільовказівки, коли необхідна найбільша тривалість знаходження вертольота в повітрі.
Найвигідніша швидкість Кнв – швидкість, при польоті на якій забезпечується мінімальна кілометрова витрата пального.
На цій швидкості з цим запасом пального досягається найбільша дальність польоту, а проходження заданої відстані витрачається мінімальна кількість пального. З підйомом на висоту до 1000 м справжня найвигідніша швидкість практично не змінюється. З підйомом на великі висоти найвигідніша швидкість зменшується пропорційно до збільшення маси вертольота. Приладова швидкість з підйомом на висоту та зі збільшенням маси зменшується.
Найвигідніша швидкістьдоцільно використовувати під час пошуку, коли необхідно обстежити найбільший район, і навіть при маршрутних перельотах.
Максимальна швидкість, яка може бути досягнута при наявному запасі потужності, обмежується в залежності від висоти польоту, польотної маси та атмосферних умов по флаттеру, зближенню лопат, міцності та зриву потоку з лопат несучих гвинтів. У польоті максимально допустима швидкість в залежності від висоти, польотної маси вертольота та температури зовнішнього повітря визначається спеціальним пристроєм визначення Кцоп, встановлені над дошкою льотчика біля центральної стійки скління кабіни (рис. 2.13).
Мал. 2-13. Пристрій для визначення допустимої Умаїс
Вібрації типу флаттер. При великих швидкостях обтікання біля землі лопаті несучих гвинтів можуть отримати вигин - но-крутильний флаттер. Для запобігання виникненню цього явища в експлуатації крім конструктивних заходів (наявність протифлаттерних вантажів у лопатях, підбір оптимальних обертів несучих гвинтів, характеристики регулятора помаху лопатей тощо) вводиться обмеження максимальної швидкості з 10% запасом по флаттеру.
Ознаками виникнення флаттера лопатей несучих гвинтів є:
- Інтенсивна тряска вертольота;
- Випадання лопат з конусів обертання.
З появою цих ознак необхідно енергійно перевести гелікоптер у режим набору висоти з одночасним гасінням швидкості. Здійснити посадку на вибраний майданчик або на базу. Після припинення коливань при продовженні польоту району посадки не можна збільшувати швидкість польоту понад 120 км/год.
Зближення лопат. У горизонтальному польоті, що встановився, на повітряній швидкості 290 км/год і комбінованій дачі ручки циклічного кроку і правої педалівідстань між кінцями лопатей НІВ і ВІВ становить (440± ±245) мм, тобто умова нссхлостывания лопатей забезпечується. Однак при перевищенні максимально допустимих швидкостей можуть виникнути умови, за яких зближення лопат стає неприпустимим. Тому у всіх випадках горизонтального польоту максимальна швидкість обмежується 280 км/год.
Зрив потоку. З аеродинаміки крила відомо, що воно обтікається плавно лише на малих кутах атаки-докрити - чеських. При збільшенні кута атаки понад критичний настає зрив потоку, в результаті якого зменшується cv, збільшується сх, зменшується аеродинамічна якість, аеродинамічні сили крила стають нестійкими. У літака таке явище спостерігається на малих швидкостях польоту, коли для збереження необхідної підйомної сили необхідно збільшувати кут атаки крила.
У таких умовах обтікання можуть виявитися лопаті несучих гвинтів, але на відміну від літака — на великих швидкостях польоту. Це тому, що зі збільшенням швидкості польоту вертольота в азимуті ф=270° з окружних швидкостей обтікання лопаті відніматиметься поступальна швидкість польоту вертольота. Тому підйомна сила в цьому азимуті мінімальна, що веде до збільшення швидкості помаху лопаті донизу (рис. 2.14) і збільшення кутів атаки на кінцях лопатей більше критичних. Настає зрив потоку. Зона зриву у азимуті з'являється ф = 270° кінцях лопатей, оскільки у цьому районі найбільша швидкість помаху вниз.
Зі збільшенням швидкості польоту та зменшенням частоти обертання несучих гвинтів зони зриву розширюватимуться.
Мал. 2.14. Утворення зон зриву та зон зворотного обтікання лопатей на максимальних швидкостях польоту
Водночас збільшення швидкості веде до розширення ЗОІ зворотного обтікання,розташованих на комлевих ділянках лопатей у тих самих азимутах, як і зони зриву. Зони зриву і зворотного обтікання (рис. 2.15) розташовані симетрично: у ВІВ - праворуч, у IIIIB -зліва по польоту, отже, крену при цьому не виникає, але зменшується тяга гвинтів, виникає момент, що кабріює за рахунок завалу конусів назад, зростає вібрація, збільшується напруга у елементах конструкції. При глибокому зриві може погіршитися керованість вертольота, а також відбутися небезпечне зближення лопат. Для запобігання попаданню вертольота на небезпечні режими введено обмеження максимально допустимої швидкості зриву. Для збереження постійного значення підйомної сили лопатей зі збільшенням висоти польоту чи підвищення температури навколишнього повітря необхідно збільшувати крок несучих гвинтів для відповідного збільшення Су. Тому максимально допустимі швидкості польоту зі збільшенням висоти і температури зменшуються, а конкретні значення визначаються за допомогою пристрою для визначення Удоп або по таблицях РЛЕ.
При польоті на швидкостях, близьких до граничних зривів, не слід допускати падіння обертів несучих гвинтів менше 87%”.
Ознаками зриву потоку з лопатей несучих гвинтів є:
- трясіння вертольота, що постійно наростає зі зростанням швидкості;
- енергійне зниження, зумовлене різким зростанням потребної потужності;
— підвищена витрата ручки ППУ від себе, зумовлена виникненням додаткового моменту, що кабріює.