Экстренная посадка вертолета

Если во время полета у самолета отказывают двигатели, пилот имеет шанс спланировать и спасти машину и пассажиров. Бытует мнение, что раз у вертолета нет крыльев, то он не может планировать. Неужели отказ двигателя означает гибель винтокрылой машины? Нет, вертолет может совершить посадку в режиме авторотации винта.

Режим авторотации чаще всего используется для аварийной посадки вертолета при отказе двигателя. Также она применяется, когда выходит из строя рулевой винт (или нарушается управление по рысканью), в результате чего продолжать нормальный полет невозможно.

Авторотация – это аварийный режим, который тем не менее необходимо освоить любому пилоту, но только под руководством опытного инструктора. От умения управлять вертолетом в режиме авторотации зависит жизнь экипажа и пассажиров.

Как работает авторотация

Когда несущий винт вертолета раскручивается за счет энергии двигателя, он создает нисходящий воздушный поток и функционирует по принципу пропеллера, который ориентирован в пространстве горизонтально.

Если во время полета перестает работать двигатель, скорость вращения винта начнет падать, а машина ‒ терять скорость и снижаться. В этот момент на лопасти начинает действовать набегающий снизу поток воздуха. Это воздействие, при соблюдении определенных условий, раскручивает несущий винт, который снова создает подъемную силу. В режиме авторотации винт работает как горизонтально ориентированная ветряная мельница.

Чтобы при авторотации кинетическая энергия не тратилась на вращение двигателя, в вертолетах используется обгонная муфта. Это элемент трансмиссии, который блокирует передачу крутящего момента с ведомого вала на ведущий. Обгонные муфты также используются в велосипедах. Благодаря этим устройствам педали не вращаются, когда велосипедист едет с горы по инерции.

Кстати, у гиропланов (автожиров) несущий винт вращается и создает подъемную силу только за счет авторотации. Воздушные суда этого типа похожи на вертолеты внешне, но летают они скорее по принципу самолетов.

Как посадить вертолет в режиме авторотации

Аварийная посадка в режиме авторотации входит в курс подготовки пилотов гражданских вертолетов. Алгоритм действия летчика зависит от типа воздушного судна, высоты и скорости полета, места посадки и других факторов. Схематически его можно описать так:

Сразу после отказа двигателя пилот должен перейти на режим авторотации. Благодаря наличию муфты холостого хода несущий винт будет вращаться под воздействием набегающего снизу потока воздуха без сцепления с валом двигателя.
Если после отказа двигателя скорость вращения винта резко снизилась, его необходимо раскрутить. Пилот должен уменьшить общий шаг до минимального. Это раскручивает винт, но уменьшает создаваемую им подъемную силу. Одновременно летчик должен оценить высоту и скорость снижения судна и установить стабилизированный режим снижения с помощью органов управления.
Если после отказа двигателя винт вращается с высокой скоростью, машина будет снижаться довольно быстро. Это компенсируется увеличением шага, что повышает, однако, сопротивление несущего винта и уменьшает его обороты.
За несколько метров до земли пилоту необходимо достаточно резко увеличить шаг и компенсировать увеличение угла тангажа вертолета отдачей ручки управления «от себя». Это практически останавливает горизонтальное движение машины, однако и обороты несущего винта при этом резко снижаются. Вертолет относительно плавно опускается на землю. В идеале, спуск получается почти вертикальным или с коротким пробегом.

Легкие вертолеты , например, Robinson R44, в режиме авторотации под управлением опытного пилота могут ненадолго зависать в воздухе. Благодаря этому посадка получается мягкой. Управлять тяжелыми воздушными судами при отказе двигателя сложнее. Поэтому посадить их с помощью авторотации без повреждений удается не всегда, но такие вертолеты всегда снабжены двумя двигателями, что значительно повышает уровень безопасности.

Двойной рекорд Жана Буле

Французский пилот Жан Буле в 1972 году установил за один полет сразу два рекорда, которые не побиты до настоящего времени. Летчик рассчитывал достичь рекордной высоты на своем Aérospatiale SA.315B Lama. Это ему удалось: машина поднялась на фантастическую высоту ‒ 12 442 метра над уровнем моря.

А вот второй рекорд получился спонтанным. У Жана Буле не оставалось выбора, так как на огромной высоте из-за перегрузок вышел из строя двигатель. Пилот перешел в режим авторотации и посадил машину. Летчик и его машина даже не получили повреждений.

После необычного полета Жан Буле остался в авиации. До выхода на пенсию он работал летчиком-испытателем ВВС Франции.

Авторотация – «штатный внештатный режим»

Режим авторотации позволяет мягко посадить вертолет в случае отказа двигателя. Выход из строя силовой установки – это, без сомнения, крайне опасная аварийная ситуация. В таких условиях у летчиков остается единственный шанс избежать катастрофы, но действовать необходимо быстро. Именно поэтому в программу подготовки пилотов вертолетов входит тренировка посадки в режиме авторотации. Конечно, для гарантированно мягкой посадки в тренировочных полетах за несколько метров до земли двигатель вновь запускают, но навык закрепляется и совершенствуется без малейшего вреда для воздушного судна и его экипажа.

Пилотов готовят к посадке со свободно вращающимся винтом в расчете на то, что они будут действовать в аварийной ситуации так же уверенно и спокойно, как и во время штатного полета. А это повышает безопасность пассажиров и вероятность мягкой посадки.

Сегодня мы зайдем в сумрачную зону пилотажа, где полет модели заметно отличается от привычного, где вертолет сможет парить как планер и добывать энергию в буквальном смысле слова из воздуха. Мы будем учиться собирать эту энергию, сберегать ее и тратить крайне осмотрительно. И так, сегодня тема авторотации.

Для чего?

В первую очередь для того же, для чего применяется авторотация на реальных вертолетах - для спасения машины, экипажа и пассажиров в случае неисправности мотора. Возможно, кто-то возразит, что ни разу не сталкивался с неисправностью мотора своей модели в воздухе. И действительно, если вы пилотируете модель на электротяге, то отказ мотора - штука крайне редкая. Разве что регулятор даст отсечку по перегреву или превышению максимального тока. Другое дело модель с ДВС. Здесь вероятность отказов намного выше, от банального «ой, топливо закончилось», до лопнувших топливных трубок, проблемы с поддувом, бедного мотора, и совсем уж плохих неисправностей типа разрушенной цилиндропоршневой группы.

Впрочем, если вас не беспокоит тема падений из-за отказа силовой установки, тогда подумайте о освоении аэробатики с выключенным мотором. Аэробатика во время авторотации, эта совершенно отдельная область полетов, крайне захватывающая и зрелищная, даже независимо от результата. :-)

Если вы заинтригованы, то эта статья для вас, в противном случае можете возвращаться к привычным полетам и готовиться к починке поломанных шасси. ;-)

Что требуется от модели для авторотации?

Во-первых, нужна модель, которая в принципе умеет выполнять авторотацию. Модель должна иметь изменяемый общий шаг и должна быть оборудована обгонной муфтой, позволяющей ротору свободно вращаться при остановленном моторе. Модели с фиксированным шагом, в том числе и вертолеты соосной схемы для авторотации не годятся абсолютно.

Во-вторых, важен размер модели, поскольку от этого зависит способность ротора запасать энергию. Я не видел, что бы модели класса 200-250 выполняли авторотацию. Нечто похожее на авторотацию выполняют модели 450-ого и 500-ого класса, но не все и не особо хорошо. Вполне сносно авторотируют модели 30-ого класса ДВС или 550-ого класса электро (с лопастями 550мм). Настоящий фан авторотации начинается с моделей 50-ого и 90-ого класса, т.е. с размера лопастей 600мм-700мм. Чем длиннее лопасти, тем больше энергии может запасти ротор и тем больше позволит сделать модель.

В-третьих, потребуется настройка режима отключения мотора Throttle Hold. Настройка выполняется в аппаратуре и зависит от вашего передатчика. В этом режиме для ДВС мотор должен переходить на холостой ход, для электромодели мотор должен полностью отключаться.

В-четвертых, кривая шага в режиме Throttle Hold должна иметь как минимум -4 градуса в нижнем положении стика шага и +10...+12 градусов в верхнем. Я предпочитаю кривую шага, совпадающую с режимом Idle Up, т.е. симметричную: с нулем в центре и общим диапазоном: -12...0...+12. Отрицательные углы понадобятся для раскрутки ротора во время спуска, положительные для посадки модели.

В-пятых, лопасти! Для авторотации больше подойдут тяжелые лопасти, так как они позволят запасти больше энергии. Совсем легкие лопасти, скорее всего, не дадут достаточного запаса для плавной посадки. Подбор лопастей, подходящих одновременно для вашего стиля полета и для авторотации, вещь сугубо индивидуальная. Как отправную точку можно использовать рекомендацию производителя вашей модели. Обычно рекомендуют некие усредненные лопасти, которые вполне подойдут и для 3Д полета и для авторотации.

Идея авторотации.

Ошибочно думать, что авторотация это падение вертолета. Спуск в набегающем потоке воздуха позволяет поддержать обороты ротора и раскрутить его для плавной посадки. Во время спуска ротор работает, как ветряная мельница. За счет потери высоты потенциальная энергия парящей модели переходит в кинетическую энергию вращения ротора. Подробное рассмотрение сил, действующих на ротор во время авторотации достойно отдельной статьи. Здесь же приведу пару иллюстраций, чтобы понять основную идею.

Полет под тягой.

Авторотация.

Практика - полноценный спуск.

Начнем с полного описания маневра и затем перейдем к описанию деталей. Итак, исходное положение на высоте 30-50 метров (можно и выше, но позже), носом против ветра. Стачала необходимо дать небольшой разгон вперед и затем выключить двигатель (Точка А). Во время спуска шаги необходимо удерживать на уровне -3-5 градусов. При кривой шага +-12 градусов это соответствует положению стика чуть ниже средней точки. При определенном шаге лопасти будут издавать легкое равномерное фырчанье, что говорит о наиболее эффективном для авторотации шаге лопастей, хотя при этом спуск может быть достаточно быстрый.

Схема выполнения авторотации

Далее идет фаза планирования (Точка B и C), при которой вертолет двигается вперед и постоянно снижается, а скорость вращения ротора поддерживается за счет набегающего снизу потока воздуха. Угол спуска зависит от силы встречного ветра. Чем ветер сильнее, тем круче нужно держать линию спуска, т.е. горизонтальная скорость модели относительно земли будет ниже, но относительно набегающего воздуха скорость будет примерно одинакова в обоих случаях.

Зависимость угла наклона линии спуска от силы встречного ветра.

Во время спуска модель удерживается либо горизонтально, либо с небольшим наклоном вперед. В первом случае горизонтальная скорость модели постоянная или снижается, а вертикальная скорость относительно небольшая, во втором случае модель спускается быстрее и набирает горизонтальную скорость. Примерно за 3-4 метра до земли необходимо начать выполнять маневр «торможение» (Точка D), т.е. отклонить модель по элеватору немного назад. При этом скорость вращения ротора увеличивается, а горизонтальная скорость падает. В этот момент происходит переход энергии горизонтального полета в дополнительную энергию вращения ротора. Высота начала выполнения торможения зависит от размера модели: чем больше модель и выше скорость приближения к точке посадки, тем выше надо начинать торможение. Во время торможения можно немного убавить отрицательные шаги, что бы модель замедлялась быстрее. Для окончательного торможения перед посадкой плавно добавляем положительные шаги и в этот момент запасенная в роторе энергия начинает интенсивно расходоваться. Обычно, с тяжелыми лопастями энергии в роторе хватает на остановку и непродолжительное (2-4 сек) зависание перед посадкой. С более легкими лопастями запаса для зависания может не остаться, тогда посадку надо выполнять с ходу, без запаса на ошибку. Перед самой посадкой желательно немного наклонить модель на нос, чтобы сберечь привод хвостового ротора (Точка E).

Еще одна опасность жесткой посадки с касанием хвостом - возможность удара по балке. В сочетании с мягкими демпферами и отклонением стика элерона назад, жесткая посадка может привести к тому, что ротор отклонится назад слишком сильно и ударит по балке, поэтому сразу привыкайте перед самым касанием выравнивать вертолет в горизонт или даже немного наклонять вперед.

Тренировка.

Спуск с мотором.

Для начала необходимо отработать спуск модели к точке посадки, не выключая мотор и не сажая модель. Это упражнение позволит отработать навык ориентации во время непрерывного спуска модели по наклонной линии. Воображаемая точка посадки должна быть расположена на безопасном расстоянии в 5-9 метрах перед пилотом. Начнем с высоты 10 метров и линии спуска под 45 градусов к горизонту. Ровно завесьте модель, толкните немного вперед и установите шаги примерно на уровне -4 градуса. За 2-3 метра до земли выполните торможение, немного отклонив модель назад, и остановите спуск, добавив положительные шаги. Во время торможения обратите внимание на то, что модель должна начать снижать горизонтальную скорость и скорость спуска. Обратите внимание на то, в какую точку пришла модель во время спуска, если не долетела до воображаемой точки посадки, то в следующий раз скорректируйте начало маневра: в ветреную погоду начальную точку выберите ближе к себе, в тихую погоду увеличьте горизонтальную скорость в начале маневра.

Отработайте спуск с разных сторон: слева, справа, и из диагональных направлений под 45 градусов носом к себе. Из соображений безопасности во всех случаях не допускайте, чтобы модель спускалась прямо на вас, линия спуска всегда должна проходить мимо. Затем во время спуска начните корректировать направление, немного поворачивая модель влево-вправо рулем и элеронами.

Отдельно отработайте посадку в положении боком и кабиной к себе. Выполните это упражнение из висения перед собой. Навык посадки боком и кабиной к себе пригодятся при реальной посадке во время авторотации.

Освоив спуск и посадку, выполните комбинированный маневр, состоящий из обоих элементов: спуск с высоты 10 метров к точке посадки и сама посадка без длительного зависания перед касанием земли.

Теперь попробуйте увеличить высоту и повторите упражнение. Обращайте внимание на то, в какую точку приходит вертолет, и соответствующим образом корректируйте точку начала спуска и начальную скорость.

Аварийный выход.

Как и в остальных упражнениях, здесь тоже есть аварийный выход, который, в этот раз больше зависит от модели, а не от пилота. Суть его проста - иметь возможность запустить мотор из состояния Throttle Hold. Для ДВС потребуется уверенная работа мотора на холостых оборотах в режиме Throttle Hold и надежный выход на рабочие обороты. Если аппаратура позволяет, добавьте небольшую паузу на переход из режима Throttle Hold в Idle. 1,5-2 сек. будет достаточно и позволит снизить нагрузку на сцепление и шестерни во время раскрутки мотора. С электромоделями все несколько сложнее, поскольку обычно в регуляторах используется мягкий старт, который при попытке выхода из авторотации может стать причиной значительной задержки в раскрутке ротора. Для тех, кто использует регуляторы Castle Creations, доступен специальный режим авторотации, благодаря которому возможна быстрая раскрутка ротора при переключении из Throttle Hold в Idle.

Я готов к авторотации?

Это хороший вопрос, ведь в авторотации есть только одна попытка и к этой попытке лучше тщательно подготовиться. Скорее даже подготовиться морально: мысленно повторите последовательность действий, выполните пристрелочный спуск с работающим мотором, убедитесь, что вы правильно выбрали точку начала спуска, скорость и угол спуска и затем… просто сделайте это. :) Уверен, что у большинства авторотация получится с первого раза, и если уж не делать совсем грубых ошибок, то посадка пройдет гладко и вы по праву будете горды и собой и вашей моделью, которая, как и вы смогла сделать ЭТО и уцелеть. Один мудрый совет я вычитал в свое время и делюсь с вами: сделайте первую попытку в воскресенье ближе к концу летного дня. Если все пройдет гладко, сможете спокойно собраться и поехать домой с чувством полного удовлетворения. Если же полет закончится с происшествием, то, во-первых, сегодня вы уже полетали, а значит день прошел не зря, во-вторых, у вас будет целая неделя на то, что бы подготовить модель к следующим выходным.

Приступим. Реальный спуск с высоты 10-20 метров.

Для меня спуск с 10 метров представляется несколько сложнее, чем со 100 метров, потому что практически нет времени на установку нужного шага или коррекцию спуска. Спуск, торможение и посадка происходят на одном дыхании. Тем не менее, даже при грубой ошибке вероятность сильного падения с такой высоты практически отсутствует, поэтому начнем именно с нее. Все, что необходимо не забыть сделать, это направить модель носом против ветра, толкнуть немного вперед, выключить двигатель и добавить немного(!) отрицательных шагов. За 1.5-3 метра до земли наклонить вертолет немного назад и плавно добавить положительных шагов до полной остановки горизонтального движения, за мгновение до посадки подровнять модель в горизонт и сажать.

Получилось? Отлично! Но не спешите сразу повторить свой подвиг. Потерпите до следующего летного дня, чтобы сначала переварить ваши эмоции и приобретенный опыт.

Спуск со 100 метров.

Вот где начинается фан авторотации. Спуск с большой высоты сравним с прыжком банджи. Если прыгнуть без оборудования, то катастрофа неминуема, если же вооружиться резиновым жгутом (в нашем случае техникой авторотации), то кайф от плавной посадки в нужной точке и аплодисменты зрителей будут вам наградой. В целом, для спуска с такой высоты не потребуется какой-то специальной техники кроме орлиного зрения и понимания принципов авторотации. Линейно продолжите траекторию от 10 метров вверх до желаемой высоты и сделайте все то же самое. Во время спуска можно немного растянуть траекторию, если выровнять модель в горизонт и убавить отрицательные шаги. Можно ускорить спуск, наклонив модель немного носом вперед и добавив немного отрицательных шагов. Следите за скоростью приближения модели. Для остановки с более высокой скорости торможение нужно будет начинать раньше и выше.

Что может пойти не так, и на что обратить внимание:

1.Модель спускается слишком быстро или слишком медленно. В зависимости от силы ветра старайтесь держать спуск модели ближе к 45 градусам к горизонту для тихой погоды и ближе к 60 градусам для ветреной. Если модель отклоняется от этой линии, значит вы добавили слишком много или мало отрицательных шагов.
2.В ветреную погоду выполнять авторотацию проще, так как при посадке, когда скорость модели относительно земли невысока, ветер увеличивает количество воздуха, проходящего через ротор, и тем самым поддерживает вращение лопастей.
3.В тихую погоду или в штиль энергии для посадки модели будет меньше, так как нет встречного ветра, который помогает раскрутить ротор.
4.Если в лопастях не остается энергии для плавной посадки, то либо вы держали слишком мало отрицательных шагов и ротор сильно затормозился, либо сильно натянут ремень и велики потери в трансмиссии, либо лопасти слишком легкие и не запасают достаточно энергии.
5.Не стоит давать полные отрицательные шаги. Скорость спуска при этом значительно вырастет, а скорость вращения ротора может даже снизиться.
6.Полностью гасите горизонтальную скорость как можно ближе к земле и не задерживайте вертолет в висении над землей, так как в момент срыва вертолет будет неуправляемо падать. Лучше посадить модель за мгновение до того, как лопасти перестанут держать.

Что еще:

Растянутая авторотация.

Эта авторотация потребует определенных уверенных навыков для успешного выполнения. Суть маневра сводится к тому, что бы на последней стадии спуска, во время торможения продолжить полет вперед почти над самой землей. При этом необходимо почти полностью выровнять модель в горизонт, сохранив небольшой дифферент на корму, чуть прибавить положительных шагов и внимательно следить за оборотами, что бы посадить модель за мгновение до того, как закончится энергия в лопастях. И немного энергии надо оставить для гашения горизонтальной скорости перед самой посадкой.

Растянутая авторотация. В точке Е необходимо удерживать шаги едва достаточными для полета и затем приземлиться на остатках инерции в лопастях.

Хорошо освоившись с обычной авторотацией, попробуйте выполнить авторотацию хвостом вперед и авторотацию с пируэтом. Пируэт лучше выполнять в сторону вращения ротора, чтобы не тратить энергию на преодоление сил трения в трансмиссии вертолета.

Заключение.

На сегодня все, но это не значит, что тема авторотации исчерпана. Мы еще вернемся к ней в темах о 3D полетах, что бы посмотреть, как выполняется авторотация с бочкой К1.5, авторотация с флипом К2, а так же блейд стоп - авторотация с остановкой ротора в воздухе. Тем временем практикуйтесь, набивайте руку и глазомер, подбирайте лопасти и настраивайте моторы и регуляторы. Все это очень пригодится и при освоении более сложных элементов авторотации.

До встречи на полях!

ПОСАДКА ВЕРТОЛЕТА

На вертолете возможны следующие виды посадок:

вертикальная посадка с работающими двигателями;
посадка с работающими двигателями с поступательной скоростью;
посадка с одним работающим двигателем;
посадка на режиме самовращения несущего винта с выключенными двигателями с использованием общего шага несущего винта при приземлении.

Все посадки необходимо по возможности выполнять против ветра.

Перед посадкой необходимо проверить готовность экипажа к ней по контрольной карте (приложение 7)

Вертикальная посадка с работающими двигателями

Вертикальная посадка с работающими двигателями является основным видом посадки для вертолета.

Посадку выполнять против ветра (при необходимости или по тактическим соображениям допускается посадка при боковом ветре до 7 м/с и попутном ветре до 5 м/с). Планирование перед посадкой производить на скорости по прибору 110 км/ч.

С высоты 100 м плавно отклонить ручку управления на себя и произвести уменьшение поступательной скорости с таким расчетом, чтобы на высоте 50-60 м скорость по прибору составляла 50-60 км/ч.

С высоты 5-8 м плавным перемещением ручки управления на себя и одновременным увеличением общего шага несущего винта погасить поступательную и вертикальную скорости вертолета с таким расчетом, чтобы произвести зависание на высоте 2- м.
ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ . В связи с повышенным временем приемистости турбовинтовых двигателей увеличение их мощности для торможения вертолета начинать заблаговременно, режим работы двигателей рычагом «шаг-газ» увеличивать плавно, сохраняя обороты несущего винта в допустимых пределах. Запаздывание с увеличением мощности двигателей и резкое увеличение режима их работы непосредственно перед зависанием может привести к перетяжелению несущего винта и грубой посадке.
Плавно уменьшить общий шаг несущего винта, так чтобы вертикальная скорость снижения до момента касания колесами земли не превышала 0,2 м/с. Не допускать боковых перемещений вертолета перед приземлением. Уменьшить общий шаг несущего винта до минимального, предварительно убедившись, что вертолет устойчиво стоит на грунте.
Примечание. При посадке с боковым ветром удерживать вертолет от смещений отклонением ручки управления в сторону ветра до момента приземления.
После заруливания на стоянку поставить вертолет на стояночный тормоз и выключить потребители электроэнергии, за исключением приборов, контролирующих работу силовой установки. Установить рукоятку коррекции в крайнее левое положение и на режиме малого газа в течение 4-5 мин охладить двигатели. Установить ручку управления в положение на себя на одно деление по указателю триммера и стоп-краном выключить оба двигателя. После остановки двигателей закрыть пожарные краны и выключить подкачивающие насосы.

Перед выходом из кабины поставить на тормоз несущий винт, выключить АЗС всех потребителей и выключить источники питания (см. «Останов двигателя»).
Примечание. Для ухода на второй круг (при невозможности выполнения посадки на выбранную площадку) необходимо рычагом «шаг-газ» увеличить общий шаг несущего винта и отклонением ручки управления от себя перевести вертолет на разгон с плавным набором высоты, с тем чтобы на высоте 25-50 м скорость полета составляла 90-110 км/ч по прибору.

Посадка вертолета с работающими двигателями
с поступательной скоростью (по самолетному)

Посадка с работающими двигателями с поступательной скоростью выполняется в случае невозможности произвести зависание из-за недостатка располагаемой мощности двигателей и в учебных целях.

Посадка может производиться на аэродром или ровную проверенную площадку при условии безопасности подхода. Для выполнения посадки по самолетному планирование после четвертого разворота производить со скоростью 110 км/ч по прибору.

С высоты 50-60 м уменьшать скорость планирования взятием ручки управления на себя так, чтобы на высоте 20-30 м приборная скорость уменьшилась до 60- 70 км/ч. Снижение с высоты 20-30 м выполнять с постепенным уменьшением поступательной скорости полета и вертикальной скорости снижения с таким расчетом, чтобы при выходе на высоту 1-0,5 м скорость полета была 30-50 км/ч, а вертикальная скорость снижения 0,1-0,2 м/с.

Плавно приземлить вертолет на основные колеса с последующим опусканием переднего колеса и уменьшением общего шага несущего винта до минимального.

Торможение вертолета для уменьшения длины пробега производить несущим винтом, отклоняя ручку управления на себя, и тормозами колес.

Посадка на режиме самовращения несущего винта

Посадка на режиме самовращения несущего винта при неработающих двигателях производится при одновременном отказе двух двигателей в полете, поломке трансмиссии, при которой не нарушается вращение несущего винта, и в учебных целях.

Посадка на режиме самовращения несущего винта может выполняться двумя способами: с поступательной, скоростью приземления 40 - 60 км/ч и с малой скоростью приземления 20 - 30 км/ч.

Посадка с поступательной скоростью приземления 40-60 км/ч по технике пилотирования проще и может применяться в учебных целях.

Для посадки с выключенными двигателями в учебных целях необходимо:

на высоте 400 - 500 м произвести расчет на посадку;
перевести вертолет на снижение на скорости 100 км/ч по прибору;
уменьшить общий шаг несущего винта до минимального и повернуть рукоятку коррекции влево до упора;
убедиться, что вертолет устойчиво снижается с вертикальной скоростью 7-8 м/с и обороты несущего винта установилась в пределах 79 +1 -84%:
выключить на высоте не менее 250 - 300 м оба двигателя закрытием стоп-кранов, предварительно убедившись в точности расчета.

На установившемся планировании триммерами сбалансировать вертолет и выдерживать:

скорость планирования 100 км/ч по прибору;
обороты несущего винта 79 +1 -84%

Заход на посадку производить против ветра или при ветре не более 5 м/с. C высоты 80 - 70 м ручкой управления произвести плавное торможение вертолета до скорости 80 - 70 км/ч и на этой скорости произвести снижение до высоты 15-10 м.

С высоты 15-10 м погасить вертикальную и поступательную скорости снижения энергичным непрерывным движением рычага «шаг-газ» вверх до 10-12° по УШВ за время 2,5-1,5 с и небольшой отдачей ручки управления от себя создать посадочный угол тангажа, исключающий касание хвостовой опорой грунта.

Вертолет приземляется на основные колеса на скорости 40-60 км/ч. После приземления уменьшить общий шаг несущего винта до минимального; для сокращения длины пробега использовать тормоза колес.
ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ . При начале увеличения общего шага несущего винта на высоте более 15 м или менее 10 м возможна грубая посадка. Поэтому при начале отклонения рычага «шаг-газ» вверх на высоте более 15 м необходимо кратковременно задержать увеличение общего шага и вновь возобновить его на меньшей высоте, но с большим темпом. При начале отклонения рычага «шаг-газ» вверх на высоте менее 10 м время увеличения общего шага должно быть минимальным и составлять 1 с.
Посадка на режиме самовращения несущего винта с отказавшими двигателями с малой поступательной скоростью приземления по технике пилотирования сложна и может производиться только на неподготовленные или малоразмерные площадки.

Порядок выполнения таких посадок изложен в гл. V настоящей Инструкции (см. «Отказ в полете двух двигателей»).

Спуск, или планирование, выполняется на таком режиме работы несущего винта, когда воздух проходит сквозь ометаемую винтом поверхность снизу вверх. При этом угол атаки винта А может изменяться в больших пределах, от незначительных углов до +90°. При А= +9СР воздух проходит через ометаемую винтом поверхность снизу-вверх в осевом направлении, и вертолет опускается отвесно.

В остальных случаях происходит косая обдувка винта, и вертолет опускается по наклонной траектории. Рассмотрим спуск по наклонной траектории.

Кроме того, должны быть уравновешены моменты, действующие вокруг трех осей.

Вертолет может планировать под любым углом к горизонту. В случае крутого планирования несущий винт устанавливается под положительным углом к набегающему потоку воздуха, поток косо проходит через ометаемую винтом поверхность снизу-вверх). В тех случаях, когда выполняется пологое планирование, несущий винт устанавливается под отрицательным углом к потоку, поток косо проходит через ометаемую винтом поверхность сверху вниз) так, как это имело место при горизонтальном полете или при наборе высоты по наклонной траектории. При этом величина подъемной силы определяется установкой общего шага несущего винта и оборотами двигателя.

При большом шаге (большой газ) вертолет будет набирать высоту. При уменьшенных значениях шага и газа вертолет будет лететь горизонтально. При малом шаге (малом газе) - планировать.

Отвесный спуск производится на А = + 90°, поток будет обдувать несущий винт в осевом направлении, снизу-вверх. Винт, отбрасывая массу воздуха вниз, будет создавать подъемную силу, уравновешивающую вес вертолета и обеспечивающую спуск с любой скоростью, вплоть до зависания на любой высоте ниже статического потолка.

С увеличением скорости спуска несущий винт поглощает все меньше и меньше мощности двигателя, так как набегающие на винт снизу струи воздуха раскручивают его, как ветряную мельницу.

При достаточно больших скоростях снижения наступает режим самовращения (авторотация) несущего винта, когда работа двигателя может оказаться вообще излишней, так как всю работу вращения несущего винта выполняет набегающий снизу поток.

При приближении к земле на расстояние, равное диаметру несущего винта и менее, тяга его значительно увеличивается, а за счет этого уменьшается скорость снижения.

Это влияние близости земли называют «земной подушкой».

Посадка вертолета может быть осуществлена двумя способами: «по-вертолетному», т. е. отвесно и без пробега, ши «по-самолетному», т. е. с поступательной скоростью и последующим пробегом.

При отказе двигателя посадку можно совершить на режиме самовращения несущего винта (авторотации). Как мы уже знаем, в обычном полете подъемную силу для вертолета создает несущий винт (ротор), приводимый во вращение двигателем.

Производить посадку на режиме самовращения - это значит планировать за счет подъемной силы, создаваемой винтом, который вращается под действием набегающего и проходящего через ометаемую им поверхность потока воздуха.

В школе делают такой опыт. Берут два сосуда: из одного воздух выкачивается, а из другого нет. Если поместить в верхней части каждого сосуда по кусочку ваты и одновременно опустить их, то в сосуде, где выкачан воздух, вата достигает дна сосуда раньше, чем в сосуде с воздухом.

Это происходит потому, что воздух оказывает падающему телу сопротивление. При этом сила сопротивления воздуха направлена вверх, против силы веса.

Сила же сопротивления, направленная против силы веса, и есть подъемная сила.

У падающего в воздухе тела подъемная сила (сила сопротивления) с ростом скорости падения все время возрастает, пока не станет равной силе веса, после чего падение продолжается уже с постоянной скоростью. Так, например, падает парашютист при затяжном прыжке.

Сила веса приложена в центре тяжести тела. Сила сопротивления - в центре давления тела.

Если центр тяжести случайно будет совпадать с центром давления или будет находиться строго под центром давления, то тело будет падать спокойно. Если же центр тяжести окажется в стороне от центра давления, то под действием момента силы падающее тело начнет вращаться вокруг центра тяжести. Когда тело повернется, то изменит свое положение центр давления, при этом вращение может начаться в другую сторону и продолжаться до тех пор, пока центр тяжести не окажется строго под центром давления. Так, покачиваясь, падает осенью в безветренный день опавший с дерева лист.

А вот семена клена падают иначе. Они не покачиваются, а вращаются вокруг вертикальной оси.

Создающаяся при этом подъемная сила тормозит падение и ветер далеко разносит семена. Семена клена летят на «посадку» на режиме самовращения.

Они вращаются при этом под действием набегающего потока воздуха, создавая подъемную силу. А если подъемная сила направлена не строго вертикально, а несколько наклонно, то составляющая подъемной силы уже в качестве тяги сообщит телу поступательную скорость.

Подведем теперь некоторые итог».

Для создания подъемной силы и тяги необходимо, чтобы несущий винт вращался.

Как правило, вращение создается двигателем, а если двигателя нет (отказал, выключен), надо воздействовать на винт потоком воздуха.

Для того чтобы на несущий винт набегал поток воздуха, надо, чтобы винт перемещался относительно воздуха - опускался или двигался поступательно или совершал эти перемещения одновременно.

Эти условия всегда налицо у вертолета, у которого отказал двигатель.

Если вертолет летит горизонтально со скоростью, например, 150 км/час и двигатель отказал, то, конечно, скорость вертолета сразу не упадет. По инерции также еще некоторое время будет вращаться и несущий винт.

Вертолет начнет постепенно снижаться, при этом постепенно будет гаснуть его поступательная скорость и расти вертикальная скорость. Если сначала винт вращался от двигателя, а затем, когда двигатель выключен, - по инерции, то теперь он будет продолжать вращаться под действием набегающего на него потока воздуха за счет поступательной скорость и снижения вертолета.

Однако для этого необходимо, чтобы угол установки лопастей (угол атаки, шаг винта) был вполне определенным, о чем будет сказано дальше.

Для выяснения условии самовращения несущего винта разберем работу элемента лопасти.

Силы, возникающие на элементе лопасти, зависят от величины и направления (угла атаки) суммарной скорости W, с которой профиль встречается с воздухом. Когда угол атаки винта отрицательный, скорость W подходит к профилю так, как это показано.

Под воздействием потока воздуха на элементе лопасти возникает аэродинамическая сила. Разложим эту силу на два направления: по потоку и перпендикулярно к нему.

Сила направленная перпендикулярно потоку, и сила, направленная по потоку, определяют собой как подъемную силу, создаваемую элементом лопасти, так и сопротивление вращению. Сопротивление вращению лопасти определяется суммой проекций сил. причем обе проекции направлены назад, против вращения. В этом случае, естественно, ни о каком самовращение несущего винта не может быть и речи. Наоборот, чтобы вращать винт, надо преодолеть момент сопротивления вращению, сообщая винту вращение от двигателя.

В случае, который характерен для положительного угла атаки несущего винта и малых установочных углов лопастей, получается иное направление сил. Теперь, если проекция силы на плоскость вращения направлена назад и препятствует вращению лопасти, то проекция силы на плоскость вращения направлена вперед и способствует вращению.

В том случае, когда обе проекции равны, наступает режим устойчивого самовращения несущего винта, т. е. вращения с постоянной скоростью без затраты мощности от двигателя, так как нет сил, препятствующих вращению, стремящихся остановить винт. Вращение, раз начавшись, продолжается с постоянным числом оборотов. Несущий винт, обдуваемый потоком воздуха снизу-вверх, работает, как ветряная мельница.

Следовательно, режим самовращения наступает при положительном угле атаки всего винта, когда лопасти установлены на малый установочный угол (малый шаг).

При этом винт будет создавать подъемную силу, равную сумме проекций сил на ось вращения (т. е. равную силе. На режиме самовращения вертолет, конечно, не может набирать высоту. Не может он также продолжать горизонтальный полет. На режиме самовращения вертолет может только снижаться. Имению снижение является источником скорости воздушного потока, обеспечивающего самовращение винта.

Для создания условий самовращения несущего винта летчик при отказе двигателя должен прежде всего уменьшить установочный угол лопастей (уменьшить шаг винта). Сделать это надо возможно быстрее с тем, чтобы ещё, но успели сильно снизиться скорость и уменьшиться обороты винта, вращающегося теперь только по инерции. Для уменьшения шага несущего винта на вертолетах можно устанавливать «автомат сброса шага винта», который вступал бы в действие сразу же после остановки двигателя.

Переход на режим самовращения при отсутствии автомата сброса шага винта усложняется, так как появляется много факторов, отвлекающих внимание летчика: падает число оборотов, изменяется поле скоростей от винта, изменяются моменты на фюзеляже (появляется тенденция к пикированию), изменяются усилия на ручке управления.

Переход на режим самовращения возможен при различных скоростях полета вертолета. Эти скорости обычно не превышают 100 км/час. Возможен переход на самовращение также и при висении. Однако в последнем случае переход от висения к самовращению требует относительно большого времени, в течение которого вертолет теряет высоту. Поэтому режим висения рекомендуется осуществлять на высотах не менее 150-200 м. В противном случае можно

не успеть перевести винт на режим самовращения в случае отказа двигателя.

Висеть можно также на высоте менее 10 м. Если при этом откажет двигатель, то до момента встречи с землей вертолет не успеет набрать большой вертикальной скорости снижения.

Скорость снижения на режиме самовращения при вертикальном спуске может достигать 10 и более метров в секунду в зависимости от величины удельной нагрузки на каждый квадратный метр ометаемой поверхности несущего винта. Вертикальная скорость снижения пропорциональна корню квадратному из удельной нагрузки, т. е. большие нагрузки приводят к быстрому снижению.

Снижение на режиме самовращения при наличии поступательной скорости значительно безопаснее. Так, при спуске по наклонной траектории с наивыгоднейшей скоростью вертикальная скорость снижения составляет 0-8 м/сек, что не превышает скорости снижения парашютиста.

Для уменьшения скорости встречи с землей рекомендуется при подходе к земле на 15-30 м произвести «подрыв» вертолета, т. е. плавно увеличить общий шаг несущего винта. В результате этого кратковременно, пока еще по инерции продолжается быстрое вращение винта, возрастает подъемная сипа, что позволяет смягчить удар о землю.

Самовращением несущего винта можно воспользоваться для буксировки вертолета или даже целого «поезда» вертолетов вслед за самолетом. В данном случае источником поступательной скорости вертолета относительно воздуха для обеспечения самовращения несущего винта явится тяга самолета.