Вираж и спираль

Вираж — это полет вертолета в горизонтальной плоскости по замкнутой окружности с постоянным креном и поступатель­ной скоростью без скольжения. Разворот как часть виражаилиспирали встречается в каждом полете.

Виражи и развороты в визуальном полете разрешается вы­полнять при взлетной массе 11 100 кг и менее на скорости 80— 200 км/ч с креном до 30°, при массе вертолета более 11100кг—с креном до 20° на скоростях 100—180 км/ч.Навысотах до 50 м над рельефом местности допускается угол крена, по величине численно равный высоте полета, но не бо­лее указанных выше. В учебных целях виражи рекомендуется выполнять на скорости 160 км/ч.

Перед вводом в вираж необходимо проверить соответствие режима полета заданному и снять нагрузку с ручки управ­ления.

Рис. 19. Схема сил, действующих на вертолет при выполнении правильного виража

Как видно из рис. 19, силой, искривляющей траекторию движения, является горизонтальная составляющая Y2 подъем­ной силы на вираже. Под подъемной силой на вираже Y по­нимается составляющая сила тяги несущего винта, направлен­ная перпендикулярно к траектории движения вертолета и ле­жащая в плоскости его симметрии.

Величина горизонтальной составляющей Y2 при постоянной силе тяжести вертолета зависит от угла крена, т. е.

Y2=Ytgy.

При установившемся вираже условием сохранения постоян­ной скорости по траектории будет равенство сил Р и Qвр. Сох­ранение постоянной высоты обеспечивается равенством сил уY1 и G. Из этого следует, что на вираже сила тяжести верто­лета уравновешивается только частью подъемной силы, ее вертикальной составляющей Y1. Другая ее часть, горизонталь­ная составляющая Y2, искривляет траекторию движения. Сле­довательно, подъемная сила на вираже V всегда больше си­лы тяжести вертолета О.

Отношение подъемной силы к силе тяжести вертолета ха­рактеризует величину перегрузки в полете:

Перегрузка на вираже всегда больше единицы.Имея в ви­ду, что величина подъемной силы:

;

после подстановки получим

.

Как следует из формулы, перегрузка на вираже зависитот угла крена: чем больше крен, тем больше перегрузка.

Наличие перегрузки означает, что на все элементы, и преж­де всего на лопасти несущего винта, действуют повышенные нагрузки. Так, при крене 30° перегрузка равна 1,16.

Из. рис. 19 следует, что для ввода вертолета в вираж (раз­ворот) необходимо тягу несущего винта отклонить в сторону разворота. Возникшая при этом неуравновешенная сила Y2 вызывает искривление траектории движения. При выполнении правильного виража продольная ось вертолета должна совпа­дать с вектором скорости его движения. Это достигается от­клонением педали в сторону виража на соответствующую ве­личину. Таким образом, ввод и выполнение виража произво­дятся координированным отклонением ручки управления и пе­дали.

Сохранению координации следует придавать особо важное значение. Внутреннее или внешнее скольжение всегда приводит к увеличению нагрузок на хвостовую балку и неблагоприятно сказывается на всей конструкции вертолета.

При вводе в вираж нарушается балансировка вертолета. Так, на правом вираже у вертолета появляется тенденция к увеличению угла тангажа и уменьшению скорости, к снижению и увеличению крена.

Увеличение угла тангажа происходит в основном за счет мощного гироскопического момента М . Действие этого мо­мента проявляется только в процессе выполнения разворота с креном. При увеличении угла тангажа отклоняется назад тяга несущего винта Т, что приводит к уменьшению ее составляю­щей Р. Уменьшение силы Р вызывает еще большее увеличе­ние угла тангажа, так как пикирующий момент от нее умень­шается.Кроме того, сила Р уменьшается в результате увеличения завала конуса вращения несущего винта на вираже из-­за возрастания маховых движений лопастей. Увеличению угла тангажа способствует также рост кабрирующего момента от рулевого винта вследствие увеличения установочных углов его лопастей при отклонении правой педали. Увеличение угла тан­гажа и уменьшение горизонтальной составляющей тяги несу­щего винта являются причиной уменьшения скорости полета.

Тенденция к снижению вертолета появляется по следующим причинам. Во-первых, при наклоне силы тяги несущего винта для получения неуравновешенной силы Y , искривляющей тра­екторию движения, сила Y становится меньше силы тяжести вертолета. Во-вторых, уменьшается располагаемая мощность, затрачиваемая на вращение несущего винта, так как при от­клонении правой педали установочные углы и, следовательно, момент сопротивления рулевого винта, а также потребная мощность для его вращения увеличиваются, что соответствен­но уменьшает мощность, затрачиваемую на вращение несущего винта.

Причиной увеличения крена является усиление маховых дви­жений лопастей и увеличение в результате этого завала кону­са вращения "несущего винта назад и вправо. Объясняется это тем, что на правом вираже увеличивается суммарная скорость обтекания лопастей в азимуте 90°.

Таким образом, при вводе вертолета в правый вираж одно­временно с координированным отклонением ручки и педали в сторону виража необходимо для сохранения угла тангажа, скорости и высоты ручку управления отклонить также от се­бя. Кроме того, следует увеличивать мощность двигателей, а в процессе виража отклонением ручки управления в противоположную виражу сторону удерживать постоянный угол крена.

При вводе в левый вираж у вертолета появляется тенден­ция к уменьшению угла тангажа и увеличению скорости, к на­бору высоты и уменьшению крена. Направление действия ги­роскопического момента в этом случае становится противопо­ложным тому, которое было при вводе в правый вираж, сила Р. увеличивается, а кабрирующий момент от рулевого винта при отклонении левой педали уменьшается. Это приводит к уменьшению угла тангажа и, как следствие, к росту скорости и снижению вертолета.

Причиной снижения вертолета, кроме того, является умень­шение силы y при вводе в вираж. Однако при отклонении левой педали происходит уменьшение установочных углов ло­пастей рулевого винта, а значит, момента сопротивления и мощности, потребной для его вращения. Соответственно увели­чивается мощность, идущая на несущий винт, растет его тяга, а следовательно, увеличивается сила Y . Практически на левом вираже с креном 15° за счет использования на несущем винте той мощности, которая при отклонении левой педали освобо­дилась с рулевого винта, подъемная сила Y увеличивается на столько, что ее вертикальная составляющая Y остается рав­ной силе тяжести вертолета. Поэтому необходимости в увели­чении мощности двигателей при вводе в левый вираж нет.

В процесс левого виража вследствие сложения вращатель­ного движения несущего винта и движения вертолета относи­тельно центра виража увеличивается зона обратного обтека­ния и соответственно уменьшается суммарная скорость обтека­ния лопастей в азимуте 270°. В результате вертолет стремится выйти из крена.

Таким образом, при вводе в левый вираж одновременно с координированным отклонением ручки управления и педали в сторону виража необходимо для сохранения постоянного угла тангажа ручку управления отклонять несколько на себя. В про­цессе виража отклонением ручки управления в сторону вира­жа следует удерживать постоянный крен.

Однако, как указывалось выше, это справедливо только для виражей с креном до 15°. Если же угол крена будет больше 15, то на левом вираже необходимо увеличивать подводимую к несущему винту мощность отклонением рычага ШАГ-ГАЗ вверх настолько, чтобы обеспечить равенство силы Y1 силе тяжести вертолета G.

В процессе виража заданная скорость сохраняется откло­нением ручки управления в продольном направлении, а коор­динация—соответствующими отклонениями педалей и ручки управления. При этом не следует забывать, что изменение угла тангажа всегда влечет за собой изменение скорости. На точ­ность выдерживания скорости заметное влияние оказывает сохранение заданного угла крена, так как непостоянство кре­на приводит к изменению силы Р и соответственно скорости полета. Для облегчения сохранения заданных углов тангажа и крена рекомендуется после ввода в вираж запомнить поло­жение остекления кабины относительно естественного гори­зонта (при заданном крене по авиагоризонту) и соответствую­щими отклонениями рычагов управления сохранять это поло­жение постоянным, периодически контролируя скорость по ука­зателю скорости, а величину крена и координацию—по авиа­горизонту и указателю скольжения.

Вывод из виража рекомендуется начинать за 10—15° до на­меченного ориентира или заданного направления по указате­лю УГР-4УК. Вывод производится плавными координирован­ными отклонениями ручки управления и педалей. Мощность двигателей уменьшается при этом до значения, соответствую­щего режиму горизонтального полета.

Маневренные возможности вертолета характеризуютсята­кими параметрами, как радиус и время виража. Радиус ви­ража определяется по формуле

.

Из формулы видно, что радиус виража прямо пропорцио­нален квадрату скорости и обратно пропорционален углу крена. Время виража можно подсчитать по формуле

Таким образом, время виража увеличивается с увеличени­ем скорости и уменьшается с увеличением крена.

Спиралью называется полет вертолета по винтовой траек­тории с заданным креном на постоянной скорости с потерей или набором высоты. Спираль с набором высоты называется восходящей, с потерей высоты — нисходящей. Нисходящая спи­раль представляет собой сочетание виража и планирования, поэтому для спирали характерны те же явления, что для ви­ража и планирования. При вводе в спираль и выводе из нее необходимо следить, чтобы не было уменьшения или увеличе­ния угла планирования, а следовательно, и скорости полета. Спираль в учебных целях рекомендуется выполнять на скоро­сти 150 км/ч с вертикальной скоростью 2—3 м/с и креном 15°.