Чтение онлайн

— дать команду борттехнику закрыть стоп-краны и пожарные краны, выключить перекачивающие и подкачивающие насосы;

— с высоты 20–15 м выполнить гашение вертикальной скорости путем быстрого и непрерывного увеличения общего шага с максимально возможным темпом (10-127с);

— после приземления плавно опустить рычаг шаг-газа вниз до упора с одновременной отдачей ручки управления от себя на 1/3-1/4 хода.

Рис. 1. Опасная зона

Обратим особое внимание на слова «если позволяет высота». А если нет? Как все-таки помочь экипажу совершить безаварийную посадку?

Можно, допустим, оснастить все вертолеты системой аварийного покидания (но как быть пассажирам, находящимся на борту?) или априори считать, что риск — составная и неотъемлемая часть работы летчика. А можно запустить в расчетный момент расположенные на лопастях НВ вертолета мoш^^ыe и компактные твердотопливные газогенераторы (фактически малогабаритные ракетные двигатели твердого топлива — РДГГ, способные вращать НВ вместо отказавших двигателей и раскрыть на несколько секунд с их помощью над вертолетом тормозной газовый «парашют»). Примеры использования РДТТ на летательных аппаратах есть. РДГГ входят в систему спасения экипажа космического корабля «Союз», буксировочного двухрежимного двигателя системы аварийного покидания вертолета Ка-50.

Распространим известную идею струйно- импульсной механизации (СИМ) крыла самолета на лопасть вертолета. Суть идеи состоит в том, что «в случае струйного закрылка в узкую щель, расположенную вдоль задней кромки крыла, выдувается струя газа под некоторым углом 0 к хорде крыла. За счет ее эжектирующего действия возрастают скорость и разрежение на верхней поверхности крыла. Струя играет роль жидкого закрылка, тормозит поток под крылом и увеличивает давление на нижней поверхности крыла. В результате его подъемная сила возрастает. Кроме того, при наличии газовой струи возникает реактивная сила, проекция которой также увеличивает подъемную силу.

Воплотить эту идею на вертолете много сложнее, чем на самолете, — лопасть чрезвычайно важный элемент конструкции и нарушать ее продуманную «целостность» без особой надобности никто не будет. Надо доказать, что сделать это все-таки возможно, поскольку наличие газового «парашюта» увеличивает шанс на безаварийную посадку.

Ближайшим аналогом вертолета, подтверждающим плодотворность идеи привлечения управляемой циркуляции на НВ вертолета, является конвертоплан фирмы «Локхид» с преобразуемым Х-образным четырехлопастным винтом-крылом X-wind. На этом аппарате при остановке винта в полете передняя кромка лопасти становится задней, то есть меняется направление потока на профиле лопасти (крыла). Поэтому в сечении лопасти применяется симметричный профиль с системой управления пограничным слоем (УПС): выдув воздуха на верхнюю поверхность лопасти может производиться из любого щелевого сопла, как со стороны передней, так и со стороны задней кромки, в зависимости от направления потока.

Получение эффекта суперциркуляции (при наличии у летательного аппарата реактивных струй) зафиксировано в значимых для практических расчетов величинах и при продувке корпусов моделей перспективных самолетов с плоскими соплами двигателей. Исследования показывают, что эффективность СИМ зависит от ряда факторов; угла выдува струи 6, места выдра и значения коэффициента реакции С :

С — 2mV вс/V^2S,

где m — секундный массовый расход воздуха; V вс— скорость воздушной струи; — плотность воздуха; V — скорость полета; S — площадь крыла.

1 — съемный газогенератор; 2-лопасть; 3 — гибкий газовый канал; 4 — дискретный щелевой газоотвод; 5 — газовые струи (торцевые и вдоль задней кромки лопасти)

Рис. 3. Струйно-импульсная механизация лопасти НВ вертолета

Рис. 2. Численные зависимости применения СИМ крыла самолета

Рассмотрим зависимости С y для самолета с треугольным крылом при выдуве струи по его задней кромке: =30° (рис. 2).

Из рис. 2 видно, что достигаемое С y ~ 0,49 при = 0,5 ограничено, в основном, только возможностями по отбору воздуха от компрессора двигателя самолета, то есть значением коэффициента С µ.

Если сравнить эффективность механического щитка крыла при углах отклонения 20° (С y= 0,5) и 60° (С y= 1,0) с эффективностью струйного закрылка = 0,49, можно видеть, что струйная механизация по этому показателю особо не уступает механической, да еще и создает реактивную силу, кстати, больше необходимую НВ вертолета, чем крылу самолета. Особенно востребованной для НВ представляется составляющая реактивной силы, действующая в плоскости его вращения и способная сдержать интенсивное падение оборотов НВ при отказе двигателей (или даже восстановить их до исходных и удерживать несколько дополнительных секунд, порой достаточных для безопасного завершения полета в аварийной ситуации).

Установим обтекаемый, предельно компактный и съемный газогенератор в комлевой части лопасти и соединим его с жаропрочным, жаростойким и гибким каналом, идущим вдоль всей лопасти за ее лонжероном или внутри второго контура лонжерона лопасти. В качестве аналога можно рассмотреть лопасть вертолета Ка-50 (рис. 3).

Канал выполним с дискретными щелевыми газоотводами (плоскими профилированными соплами) в среднюю и концевую части лопасти так, чтобы газ выходил вниз под углом к хорде лопасти вдоль ее задней кромки. Предусмотрим и выход газа через торцевые плоские сопла лопасти (вниз и наружу) с целью размывания уменьшающего тягу НВ поля скоростей воздуха, вовлекаемого в циркуляционное движение возле винта при вертикальном планировании (парашютировании) вертолета.

Решение на пуск газогенераторов принимается летчиком исходя из степени аварийности полетной ситуации (а также с учебной целью). Необходимо предусмотреть и автоматический пуск газогенераторов, упреждающий возможную запоздалую реакцию летчика (>= 0,5–1 с) при отказе двигателя (двигателей) вертолета у земли на висении и малых скоростях полета.

Таким образом, работающая на лопастях СИМ представляет собой активно вращающийся газовый «парашют» с реактивным сопротивлением движению вдоль своей оси, не позволяющий вертолету неприемлемо быстро снижаться после отказа двигателей на висении или малых скоростях полета. Особенно эффективной СИМ может оказаться для 5-8-лопастных НВ вертолетов за счет суммарного роста секундного количества движения газовой струи.

Чтобы обосновать свой вывод, приведем предварительные результаты расчета создания и применения СИМ НВ вертолета, выполненного с целью выяснить возможность полного энергетического замещения его отказавших двигателей твердотопливными малогабаритными газогенераторами.

Допустим, планируется установить комплект лопастей с СИМ на вертолет Ми-14ПС, имеющий следующие характеристики:

— мощность двигателей — 2x1950 л.с.;

— номинальная мощность — 2x1700 л.с.;

— номинальные обороты НВ — 192 об. /мин;

— диаметр НВ — 21,29 м;

— количество лопастей — 5 шт.;

— вес одной лопасти — 135 кг;

— нормальный взлетный вес — 13400 кг.

В расчете принимались или определялись

следующие значения различных параметров:

— увеличение веса вертолета в зависимости от размещения СИМ <= 0,5 %;

— увеличение веса лопасти <= 9-10 %;

— вес твердого топлива в одном газогенераторе <= 8 кг (78,5 Н);