ПЕРЕХОДНЫЕ РЕЖИМЫ. ПИЛОТАЖ

Переходными режимами мы будем называть все изменения полета, связанные с переходом от одного режима полета к другому. К переходным режимам следует также отнести разгон после взлета и торможение перед посадкой, но их мы относим соответственно к взлету и посадке, поэтому в этом разделе будем рассматривать переходные режимы, выполняемые в полете.

Наиболее часто встречающимися переходными; режимами являются переходы от набора высоты к горизонтальному полету и от горизонтального полета к планированию.

Кроме того, вертолет позволяет выполнять ряд переходных режимов, более сложных по пилотированию; к ним можно отнести торможение от большой поступательной скорости до зависания и разгон от висения до максимальной скорости при неизменной высоте, переход от набора высоты к планированию, от планирования к набору высоты и ряд других.

Остановимся подробнее на особенностях пилотирования вертолета при выполнении переходных режимов.

Переход от набора высоты к горизонтальному полету на заданной высоте необходимо начинать заранее, пока еще не достигнута нужная высота. Величина этого упреждения зависит от вертикальной скорости набора высоты и темпа выполнения переходного режима.

Следует иметь в виду, что все переходные режимы необходимо выполнять плавно, особенно при малом опыте.

Переход производится обычно плавным опусканием рычага «шаг-газ» вниз из положения, соответствующего номинальной мощности двигателя при наборе высоты, до положения, соответствующего мощности двигателя, потребной для горизонтального полета.

О мощности двигателя можно судить по величине наддува, так как обороты несущего винта и двигателя остаются практически неизменными во всем полете, исключая планирование на режиме самовращения несущего винта, когда обороты несущего винта остаются номинальными, а обороты двигателя меньше номинальных.

Для упрощения выполнения всех переходных режимов очень важно помнить величины наддува двигателя и шага несущего винта для основных режимов полета.

При изменении мощности двигателя заметно изменяется балансировка по всем трем осям, поэтому после перехода вертолета в горизонтальный полет необходимо снять усилия на ручке управления при помощи триммеров. Резкое изменение режима работы двигателя вызывает резкое изменение балансировки вертолета, что значительно усложняет его пилотирование.

При переходе от горизонтального полета к зависанию, так же как и при выполнении ряда других подобных маневров, следует стараться сохранить неизменной высоту полета.

Выполнение торможения или разгона без этого условия в значительной степени проще, но вместе с тем это упрощение не способствует лучшему овладению вертолетом. Чтобы в совершенстве овладеть вертолетом, торможение и разгоны следует выполнять, стараясь точно выдерживать заданную высоту полета.

Для перехода от горизонтального полета к зависанию следует плавным движением опустить вниз рычаг «шаг-газ», соответствующими отклонениями ручки и педалей удерживая вертолет в горизонтальном прямолинейном полете. По мере гашения скорости плавным движением ручки управления на себя следует сохранять заданную высоту полета. Медленное взятие ручки управления на себя приведет к потере высоты, более энергичное взятие ручки на себя, особенно в начале торможения, заставит вертолет набирать высоту. По мере уменьшения скорости придется начинать увеличивать газ двигателю плавным подниманием рычага «шаг-газ» вверх, так как;в противном случае, даже несмотря на энергичное взятие ручки на себя, вертолет начнет терять высоту. При увеличении газа надо особенно тщательно выдерживать прямолинейность и горизонтальность полета, так как при этом опять начнет изменяться балансировка вертолета. Темп увеличения газа должен возрастать по мере уменьшения скорости полета.

При достижении скорости 20–25 км/час по прибору следует начать уменьшать темп торможения, так как вертолет при этом охотно переходит на кабрирование и его труднее будет удержать. Уменьшение темпа торможения осуществляется путем небольшого вначале отклонения ручки управления от себя с увеличением его по мере уменьшения скорости. Гашение скорости следует производить так, чтобы она не упала менее 10–15 км/час, так как указатель скорости, установленный на вертолете, не обеспечивает правильных показаний на меньших скоростях полета.

Попытка получить на указателе скорости нулевое ее значение может привести к тому, что вертолет после зависания перейдет к полету назад. Перемещение вертолета назад на высоте определить очень трудно; поэтому такой полет недопустим и опасен, особенно при малом опыте пилотирования вертолета.

Разгон с висения выполняется в порядке, обратном торможению. Плавным движением ручки управления слегка опускается нос вертолета, и он без снижения за счет небольшого увеличения газа переводится в поступательный полет. По мере возрастания скорости придется уменьшать мощность (газ) двигателя плавным опусканием рычага «шаг-газ» вниз до значения наддува, необходимого для горизонтального полета на заданной скорости. Когда же скорость полета превысит наивыгоднейшую (экономическую), мощность двигателя придется снова увеличивать.

Темп выполнения торможения и разгона при сохранении постоянной высоты полета зависит от темпа изменения мощности двигателя. Первые разгоны и торможения следует выполнять особенно плавно.

Переход с горизонтального полета на планирование выполняется путем плавного опускания рычага «шаг-газ» вниз, в некоторых случаях — до упора. При опускании рычага «шаг-газ» уменьшается мощность двигателя и сильно изменяется балансировка вертолета, поэтому при выполнении этого маневра необходимо, сохраняя заданную скорость, которая должна быть близкой к наивыгоднейшей, удерживать вертолет от разворота вправо отклонением вперед левой педали.

Наиболее сложными по выполнению являются переходы от набора высоты к планированию и от планирования к набору высоты.

Подобные маневры могут часто встречаться в повседневных полетах, например когда при наборе высоты надо быстро перейти в планирование или при заходе на посадку необходимо уйти на второй круг. Эти маневры выполняются аналогично предыдущим при сохранении неизменной скорости. Основная сложность при этом заключается в сильном изменении балансировки вертолета.

В понятие «пилотаж» во всех учебниках по пилотированию самолетов обычно включается выполнение различных эволюций в полете. Для самолетов пилотаж разделяется на простой, сложный, высший.

Не перечисляя подробно, какие эволюции относятся к пилотажу, отметим только, что простой пилотаж может выполняться на самолетах всех типов, а сложный и высший пилотаж — только на спортивных самолетах и истребителях.

Понятие «пилотаж» применительно к вертолету включает некоторые новые значения.

Если исходить из классификации самолетного пилотажа, то вертолет следует отнести к группе летательных аппаратов, допускающих только простой пилотаж.

Обучаясь полетам на самолете, летчик вначале овладевает горизонтальным полетом, взлетом и посадкой и только после этого приступает к пилотажу сначала простому, а затем по мере овладения самолетом — к сложному и, наконец, к высшему пилотажу.

При обучении полетам на вертолете наиболее простым и легко усваиваемым для летчика, ранее летавшего на самолете, будет полет с поступательной скоростью, а затем взлет и посадка. После полного овладения этим наиболее простым видом полета на вертолете можно приступать к обучению различным маневрам у земли и на высоте.

Применительно к вертолетам вследствие ряда специфических особенностей их полета понятие «пилотаж» следует рассматривать с иной точки зрения, чем для самолетов.

По-видимому, целесообразнее понятие «пилотаж» на вертолете разделить в зависимости от высоты полета на пилотаж у земли и пилотаж на высоте.

В пилотаж у земли входят:

— перемещение вперед;

— перемещение в стороны;

— перемещение назад;

— развороты на месте.

Пилотаж на высоте включает:

— набор высоты под разными углами к горизонту;

— мелкие и глубокие виражи и развороты;

— боевые развороты;

— висение на высоте;

— моторное планирование под разными углами к горизонту, включая вертикальное;

— планирование на режиме самовращения несущего винта.

Остановимся подробнее на пилотаже у земли.

Пилотаж у земли следует выполнять в начале обучения только в тихую погоду над ровным и достаточно твердым фунтом. Эти полеты необходимо выполнять вдалеке от различных препятствий, лучше всего в районе взлетно-посадочного квадрата. Паче аэродрома или площадки должно быть тщательно осмотрено, чтобы на нем не было никаких посторонних предметов, которые могли бы быть подняты струей воздуха, отбрасываемого несущим винтом, и повредить его. Следует иметь в виду, что даже поленья длиной до 1 м и диаметром до 20 см могут быть подняты в воздух струей несущего винта, не говоря о более мелких и легких предметах.

Кроме того, необходимо, чтобы эти полеты контролировались руководителем полетов либо его помощником во избежание столкновения вертолета с внезапно появившимися препятствиями (автомашинами, людьми и т. п.).

Первые полеты на маневрирование у земли должны обязательно выполняться с инструктором на вертолете с двойным управлением.

Полет вперед выполняется в такой последовательности.

Выполнив взлет и зависнув над взлетным квадратом, следует проверить показания приборов контроля работы двигателя и работу двигателя на слух.

Пилотажно-навигационными приборами в этом полете пользоваться не придется, можно использовать лишь радиовысотомер на первом диапазоне.

Плавно отдав ручку управления от себя примерно на четверть ее хода, следует сейчас же возвратить ее почти до прежнего положения, лишь слегка не доведя до него. Вертолет опустит нос и начнет медленно двигаться вперед (рис. 68). Рекомендуется рычаг «шаг-газ» при выполнении всех маневров у земли не ставить на стопор, так как иногда при неожиданных ошибках в пилотировании или при порывах ветра может появиться необходимость либо быстро сбросить шаг, либо также быстро, увеличив его, отойти от земли.

Рис. 68. Схема управления вертолетом при движении вперед у земли

Для этого кнопку стопора следует держать все время нажатой большим пальцем левой руки. При плавном перемещении вертолета вперед, назад и в стороны необходимости в использовании рычага «шаг-газ» обычно нет.

При энергичном разгоне, когда вертолет может начать резко снижаться, следует очень небольшим плавным движением рычага «шаг-газ» вверх сохранять заданную высоту.

Скорость перемещения вперед не должна превышать при этом скорости быстро идущего человека. Скорость полета определяется по набеганию поверхности земли Для остановки вертолета почти таким же движением ручки управления, как и при трогании вперед, следует взять ее на себя. Вертолет несколько поднимет нос и начнет замедлять свое движение. Как только он полностью остановится, ручку управления следует двойным движением переместить в нейтральное положение.

Движение вертолета в стороны производится соответствующими отклонениями ручки управления влево или вправо. Отклонения ручки должны иметь такой же двойной характер, как и при движении вертолета вперед (рис. 69).

Рис. 69. Схема управления вертолетом при движении в сторону

Характерной особенностью при движении рассматриваемого одновинтового вертолета вбок является заметное изменение эффективности ножного управления.

Если при движении вертолета вперед эффективность ножного управления практически не изменяется, то при движении вправо он сразу же получает стремление начать разворот в ту же сторону.

Для парирований этого разворота приходится довольно заметно отклонить вперед левую педаль ножного управления. Чем больше скорость перемещения вертолета вбок, тем большее отклонение педали потребуется для удержания его от разворота.

При перемещении вертолета вбок не следует превышать скорости медленно идущего человека. Перемещение вертолета влево потребует дополнительного отклонения вперед правой педали ножного управлении.

При перемещении вертолета в стороны следует особенно тщательно выдерживать заданную высоту (2–3 м), так как если при перемещении вертолета вперед случайное касание колесами о землю ничем не грозит, хотя это и является ошибкой, то такое же касание при боковом перемещении может привести к опрокидыванию вертолета.

Перемещение вертолета назад выполняется так же, как и вперед, таким же движением ручки управления на себя. Конечно, скорость перемещения назад должна быть меньше, чем вперед, вследствие значительно худшего обзора и необычности для летчика полета назад.

Еще более необычным для летчика является необходимость смотреть в полете назад. Умение пилотировать вертолет, глядя назад, требует, помимо хорошего овладения вертолетом при обычном направлении взгляда, достаточно большой тренировки в таких полетах.

Выполнение разворотов при висении у земли — наиболее сложный вид пилотажа. Необходимо иметь в виду, что развороты при висении надо выполнять достаточно медленно. Угловая скорость при таком маневре не должна превышать 20° в секунду, т. е. вертолет должен совершать разворот на 360° не менее чем за 18 сек.

Более быстрый разворот на висении может настолько усложнить пилотирование, что будет очень трудно сохранить при этом нормальное положение вертолета и необходимую высоту висения. Следует иметь в виду также и то, что при больших угловых скоростях разворотов на висении возникают повышенные напряжения на лопастях рулевого винта.

Кроме того, необходимо помнить, что выполнять развороты при висении можно только в тихую, спокойную погоду, особенно при первых тренировках. При сильном и порывистом ветре выполнять такие маневры у земли нельзя, так как пилотирование вертолета настолько усложняется, что трудно гарантировать благополучное окончание такого вида пилотажа.

Осваивая этот вид пилотажа у земли, надо помнить, что наш вертолет охотнее разворачивается влево и несколько хуже вправо. Происходит это потому, что разворот влево производится за счет реактивного момента несущего винта путем уменьшения тяги рулевого винта, а разворот вправо — за счет увеличения тяги рулевого винта, преодолевающей реактивный момент несущего винта. По этой же причине при левом развороте вертолет слегка набирает высоту за счет высвобождения мощности, затрачиваемой двигателем на рулевой винт. При правом развороте вертолет начинает терять высоту за счет загрузки двигателя возросшей мощностью рулевого винта. Поэтому для точного выдерживания высоты разворота следует корректировать ее соответствующими отклонениями рычага «шаг-газ».

Разберем выполнение пилотажа на высоте.

Как правило, всякий набор высоты следует производить на номинальном режиме работы двигателя. В этом случае углы наклона траектории набора высоты будут зависеть лишь от поступательной скорости.

Следовательно, установив рычагом «шаг-газ» номинальный режим работы двигателя и сохраняя любую заданную скорость — от несколько меньшей, чем максимальная, до скорости 10–15 км/час по прибору, можно выполнять набор высоты под любым углом к горизонту (рис. 70).

Рис. 70. Зависимость траектории набора высоты от поступательной скорости вертолета и схема сил, действующих на вертолет при наборе высоты

Следует иметь в виду, что при скоростях набора меньших чем 60 км/час несколько ухудшается устойчивость и заметно уменьшается скороподъемность вертолета.

Выполнение мелких и глубоких виражей на вертолете незначительно отличается от их выполнения на самолете. Так же как и на самолетах, перед вводом вертолета в вираж необходимо установить заданную скорость и сбалансировать вертолет триммерами.

В процессе ввода в вираж, сохраняя заданную скорость, увеличить наддув двигателя до величины, обеспечивающей выполнение виража без набора высоты и снижения.

Скорость, крен и высота на вираже выдерживаются так же, как и на самолете.

Схема сил, действующих на вертолет в процессе виража, приведена на рис. 71.

Рис. 71. Схема сил, действующих на вертолет при вираже

Боевые развороты выполняются на вертолетах так же, как и на самолетах, но вследствие незначительного набора высоты в процессе боевого разворота выполнение его на вертолете нецелесообразно.

Пилотаж в вертикальной плоскости — петля, переворот и полупетля — на рассматриваемом одновинтовом вертолете запрещен.

Следует различать два вида висения вертолета: неподвижное висение относительно поверхности земли и висение относительно воздушной среды.

Висение у земли выполняется только относительно земной поверхности. Близость поверхности земли при таком висении исключает необходимость пользования пилотажно-навигационными приборами. Пилотировать вертолет в этом случае легче, ориентируясь только по поверхности земли.

Вследствие того что безветренной погоды практически не бывает, то, повиснув против ветра неподвижно относительно поверхности земли, вертолет как бы летит поступательно, перемещаясь относительно набегающей на него массы воздуха. Особенно это заметно при висении в сильный ветер 7—12 м/сек, когда скорость по указателю достигает 45 км/час.

На высоте выполняется висение двух видов: висение относительно воздушной среды и висение относительно поверхности земли.

Неподвижное висение относительно поверхности земли на значительной высоте выполнить на вертолете практически невозможно. Сложность такого вида висения объясняется, во-первых, значительным удалением поверхности земли, вследствие чего очень трудно уловить небольшие по величине перемещения вертолета, и, во-вторых, отсутствием данных о скорости и направлении ветра на высоте.

Неподвижное висение относительно поверхности земли на значительной высоте (500 м и выше) может быть успешно выполнено только в том случае, если известно направление ветра на высоте висения и если вертолет оборудован устройством, позволяющим летчику легко определять перемещение относительно земли.

Поэтому на высоте преимущественно выполняется висение относительно воздушной среды. В этом случае летчика совершенно не интересуют скорость и направление ветра, так как вертолет остается неподвижным относительно окружающего воздуха. Но для наблюдателя, находящегося на земле, вертолет в этом случае не будет неподвижным, так как он перемещается вместе с воздухом по ветру.

Только несовершенство указателя скорости, установленного на вертолете, не позволяет выполнять на нем висение со скоростью, равной нулю. По этой же причине при висении на высоте недопустимы перемещения вертолета назад и в стороны, так как в этих случаях летчик не может определить скорости перемещения вертолета.

Следует помнить, что висение на высоте относительно воздушной среды — достаточно сложный вид полета вследствие заметного ухудшения устойчивости вертолета на этом режиме, а также потому, что двигатель в этом случае работает на повышенной мощности. Наддув двигателя при висении на высоте заметно больше, чем при висении у земли, из-за отсутствия эффекта «воздушной подушки».

Планирование вертолета, как моторное, т. е. с использованием мощности двигателя, так и на режиме самовращения несущего винта, может выполняться под различными углами к горизонту — от вертикального снижения на малых скоростях до планирования на скоростях, близких к максимальной. Подробно пилотирование вертолета на этих режимах рассматривается в следующей главе.

МАКСИМАЛЬНАЯ СКОРОСТЬ. ДАЛЬНОСТЬ И ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТЬ ПОЛЕТА

Прежде чем разбирать особенности пилотирования вертолета на больших скоростях полета, остановимся подробнее на особенностях работы несущего винта при этих скоростях.

Как уже известно, лопасти несущего винта при поступательном полете работают в совершенно различных условиях.

В то время как наступающая лопасть, взмахивая вверх, уменьшает свой угол атаки, чтобы ограничить величину избыточной подъемной силы, отступающая лопасть взмахивает вниз, сильно увеличивая угол атаки для сохранения подъемной силы. Темп взмаха лопастей и разность углов атаки у отступающей и наступающей лопастей пропорциональны скорости полета и зависят также от окружной скорости конца лопасти несущего винта.

Отношение скорости полета вертолета к окружной скорости конца лопасти несущего винта выражается величиной

μ = Vпол/Vокр

Эта величина характеризует условия работы несущего винта вертолета. Если при висении μ = 0, то при полете на максимальной скорости для современных вертолетов величина μ колеблется в пределах 0,35—0,40.

С ростом числа μ возрастают маховые движения лопастей несущего винта, при этом углы атаки у конца отступающей лопасти не только достигают критической величины, но иногда и превышают ее. В результате на конце отступающей лопасти развивается срыв потока. На рис. 72 показано, как развивается зона срыва потока на несущем винте вертолета по мере увеличения скорости его полета.

Комлевая часть отступающей лопасти тоже не участвует в создании подъемной силы, так как в этой части профиль лопасти обтекается с хвостика. Комлевая зона обратного обтекания также увеличивается с ростом скорости полета вертолета.

Рис. 72. Развитие зоны срыва на несущем винте вертолета в зависимости от скорости полета

Из приведенных схем видно, что с ростом скорости полета размеры этих зон все время увеличиваются и при некоторой скорости работа несущего винта настолько ухудшается, что дальнейший нормальный полет вертолета становится невозможным. Вертолет начинает резко раскачиваться в продольном и поперечном направлениях, перестает реагировать на отклонения органов управления, т. е. становится неуправляемым. Такое поведение вертолета сигнализирует о том, что значительно превышена максимально допустимая скорость полета. В подобном случае единственным средством, обеспечивающим благополучное окончание полета, является немедленный перевод вертолета на режим самовращения несущего винта с последующим уменьшением скорости полета.

Условимся в дальнейшем для больших скоростей полета вертолета применять следующую терминологию:

1. Максимальная скорость горизонтального полета, т. е. наибольшая скорость горизонтального полета вертолета на номинальной мощности двигателя.

2. Максимально допустимая скорость полета, т. е. скорость полета (не обязательно горизонтального), ограниченная уровнем вибраций, нарушением устойчивости или управляемости, а иногда и прочностью лопастей несущего винта. Для правильно спроектированных вертолетов, имеющих достаточные запасы прочности лопастей несущего винта, максимально допустимая скорость всегда больше максимальной скорости горизонтального полета. Однако встречаются вертолеты, у которых максимально допустимая скорость меньше максимальной скорости горизонтального полета.

3. Критическая скорость, т. е. скорость полета, при которой заметно ухудшаются устойчивость и управляемость вертолета, а тряска становится неприятной. Даже небольшое превышение критической скорости приводит к срыву потока на несущем винте и к потере управляемости.

Совершая полеты на больших скоростях, никогда не следует превышать максимально допустимой скорости полета своего вертолета.

Усиление тряски и ухудшение устойчивости сигнализируют летчику о том, что он достиг или превысил максимально допустимую скорость.

Выполняя полеты на больших скоростях, всегда следует сохранять обороты двигателя и несущего винта не менее номинальных, так как с уменьшением оборотов несущего винта увеличивается μ и уменьшается величина критической скорости.

Кроме тот, следует иметь в виду, что критическая скорость зависит также и от полетного веса: чем больше вес вертолета, тем меньше критическая скорость.

Так же как и максимальная скорость, максимально допустимая и критическая скорости уменьшаются с увеличением высоты полета вертолета. Происходит это потому, что по мере набора высоты приходится все время увеличивать установочные углы лопастей несущего винта для сохранения постоянства его оборотов, а при этом увеличиваются и углы атаки лопастей, в результате срыв на отступающей лопасти начинается на меньших скоростях.

На нашем вертолете установлен обычный указатель скорости, который не имеет стрелки истинной скорости. У земли приборная и истинная (фактическая) скорости одинаковы. С ростом же высоты полета разница между показаниями прибора скорости и фактической скоростью полета все время увеличивается. С достаточной точностью можно считать, что фактическая скорость полета рассматриваемого вертолета больше приборной на столько десятков километров в час, сколько километров составляет высота его полета. Например, если на высоте 3000 м скорость по прибору 170 км/час, то фактическая скорость полета будет 200 км/час.

Следует отметить, что вредное сопротивление вертолета, возрастающее с ростом скорости полета, требует все большего наклона диска несущего винта вперед для увеличения горизонтальной составляющей его тяги. Наклон диска несущего винта вперед вызывает наклон вперед всего вертолета. А так как ось главного редуктора на нашем вертолете перпендикулярна к продольной оси фюзеляжа, то при полете с поступательной скоростью фюзеляж вертолета все время наклонен вперед и чем больше скорость, тем больше угол наклона.

На больших скоростях полета этот угол достигает довольно большой величины и вызывает некоторые неудобства для летчика. Для устранения этого недостатка на современных вертолетах ось главного редуктора заранее наклоняют вперед на некоторый угол, подбирая его таким образом, чтобы на режиме наибольшей дальности продольная ось вертолета была горизонтальна (рис. 73).

Рис. 73. Наклон продольной оси фюзеляжа вертолета в горизонтальном полете с одинаковой скоростью:

1  — для вертолета с вертикальной осью главного редуктора; 2 — для вертолета, у которого ось редуктора наклонена вперед

Остановимся теперь на вопросе дальности и продолжительности полета вертолета.

Наибольшая дальность полета вертолета, так же как и самолета, при определенном запасе топлива достигается на том режиме полета, которому соответствует минимальный километровый расход топлива. Наибольшая продолжительность полета соответствует режиму полета с минимальным часовым расходом топлива.

На рис. 74 приведен график дальности и продолжительности полета. Такой график составляется с учетом расхода топлива на взлет и набор высоты, на выполнение полета по кругу перед посадкой и резервного запаса топлива. Резервный запас топлива составляет 10–15 % общего запаса топлива и зависит от количества вертолетов, летящих одновременно, от условий полета и т. д. Дальность и продолжительность полета вертолета зависят от оборотов двигателя и высоты полета.

Рис. 74. График дальности ( L ) и продолжительности ( τ ) полета. Определение скоростей наибольшей дальности и продолжительности полета вертолета

Минимальные километровые и часовые расходы топлива, так же как и на самолете, могут быть достигнуты только при пониженных оборотах двигателя.

Высота, соответствующая наибольшей дальности и продолжительности полета, для вертолета с высотным двигателем будет близка к границе высотности двигателя. Для вертолета с невысотным двигателем наибольшие дальность и продолжительность могут быть получены при полете у земли.

Последовательность действий летчика при полете на дальность примерно следующая. После набора высоты на режиме максимальной скороподъемности метров за пятьдесят до заданной высоты следует начать перевод вертолета в горизонтальный полет.

Так как скорость полета на дальность больше скорости набора высоты, переводить вертолет в горизонтальный полет в этом случае следует иначе, чем обычно.

Уменьшать вертикальную скорость при подходе к заданной высоте сначала необходимо не убавлением газа двигателя, а увеличением скорости полета.

Достигнув заданной скорости полета, плавным поворотом рукоятки коррекции в сторону уменьшения газа убавить наддув и обороты двигателя. Когда рукоятка коррекции будет повернута до упора, обороты двигателя должны соответствовать заданным, но не быть ниже минимально допустимых. Однако наддув двигателя в этом случае не будет соответствовать потребному для полета на дальность, поэтому соответствующим перемещением рычага «шаг-газ» следует установить требуемый наддув и после этого сбалансировать вертолет, сняв нагрузку с ручки управления триммерами.

Установлению заданного режима полета может помочь указатель шага несущего винта; но при этом необходимо помнить величину шага для данной высоты полета. При некотором навыке установление заданного режима полета производится очень легко путем одновременного поворота рукоятки коррекции газа и соответствующего перемещения рычага «шаг-газ».

При ознакомлении с режимом работы двигателя для полета вертолета на дальность летчику, ранее летавшему на самолетах, бросается в глаза одна особенность — довольно большие обороты двигателя.

Дело в том, что при полете на дальность самолета с поршневым двигателем обороты двигателя устанавливаются минимально возможные, исходя только из условий устойчивой его работы. При полете вертолета на дальность минимально допустимые обороты двигателя зависят от минимально допустимых оборотов несущего винта, так как передаточное число редуктора постоянно. Минимум оборотов несущего винта выбирается из двух условий: во-первых, из условий сохранения необходимого μ, т. е. недопущения срыва потока на несущем винте, и, во-вторых, из условий надежного перевода вертолета на режим самовращения несущего винта в случае отказа двигателя.

Конечно, повышенные обороты двигателя заметно уменьшают дальность полета вертолета, поэтому для увеличения дальности полета целесообразно было бы устанавливать на нем двухскоростной главный редуктор.

При полете на дальность следует точно выдерживать заданный режим работы двигателя. Колебания высоты полета необходимо исправлять не изменением режима работы двигателя, а изменением скорости полета.

В первой половине полета, когда горючее еще не выработано и полетный вес больше среднего полетного веса, скорость полета будет несколько меньше наивыгоднейшей. Во второй половине полета, когда полетный вес вертолета станет меньше среднего веса, скорость увеличится и превысит наивыгоднейшую.

При необходимости продержаться в воздухе наибольшее время полет следует выполнять на режиме наибольшей продолжительности.

Скорости, соответствующие режимам наибольшей дальности и продолжительности полета, могут быть определены с достаточной точностью из графика располагаемых и потребных мощностей для данного вертолета. Скорость, соответствующая наибольшей дальности, — наивыгоднейшая — может быть определена путем проведения касательной из начала координат к кривой потребных мощностей горизонтального полета (см. рис. 66).

Скорость, соответствующая наибольшей продолжительности полета, — экономическая — определяется путем проведения касательной, параллельной оси скоростей, к кривой потребных мощностей горизонтального полета (см. рис. 66).

Все полеты по маршрутам и перелеты следует выполнять только на режиме максимальной дальности полета.

В случае встречного ветра на маршруте скорость полета следует держать несколько большей, чем наивыгоднейшая, при попутном ветре — несколько меньшей. Величину скорости при попутном или при встречном ветре можно определить по графику потребной мощности горизонтального полета (см. рис. 66) путем проведения касательных из точек, соответствующих скорости ветра. Измененные скорости в этих случаях все же не должны отличаться от наивыгоднейшей более чем на ±20–25 км/час в зависимости от направления ветра и его скорости.

Уместно напомнить, что если при перелетах современных реактивных самолетов, скорость которых превышает 800 км/час, влиянием ветра на маршруте можно пренебречь, то при перелетах на вертолетах, скорость которых обычно не превышает 200 км/час, влияние ветра необходимо строго учитывать.

В визуальном полете следует вести ориентировку, своевременно внося нужные поправки в курс. При полете в облаках или за облаками для определения своего местоположения следует использовать радиосредства.

При окончании перелета переход с крейсерокого режима выполняется в обратном порядке. Одновременно с увеличением газа поворотом рукоятки коррекции в нейтральное положение следует уменьшить шаг несущего винта опусканием рычага «шаг-газ» до получения номинальных оборотов двигателя.

Попытка перевода вертолета на планирование только опусканием рычага «шаг-газ» вниз без поворота рукоятки коррекции в нейтральное положение может привести к временному падению оборотов несущего винта ниже минимально допустимых.

Наиболее часто встречаются следующие ошибки при переходе от набора высоты к полету по маршруту и наоборот:

— некоординированные движения рукояткой коррекции и рычагом «шаг-газ», в результате чего не сразу удается установить необходимый режим; это усложняет пилотирование, так как отвлекается внимание летчика;

— изменения режима работы двигателя в процессе полета для сохранения заданных высоты и скорости, что приводит к повышенному расходу топлива и уменьшению дальности полета.

При полетах по маршруту и перелетах следует периодически проверять показания приборов контроля работы двигателя и постоянно контролировать остаток топлива по бензиномеру.

УСТОЙЧИВОСТЬ И УПРАВЛЯЕМОСТЬ

Вертолет, как и все летательные аппараты, должен обладать некоторой устойчивостью и управляемостью.

Под устойчивостью летательного аппарата принято понимать его способность без вмешательства со стороны летчика восстанавливать равновесие, нарушенное какой-либо внешней причиной, иными словами, способность летательного аппарата самостоятельно сохранять заданный режим полета.

Те летательные аппараты, у которых без вмешательства летчика с ростом скорости полета появляются моменты, стремящиеся перевести аппарат на кабрирование, являются устойчивыми.

Летательные аппараты, у которых при этих же условиях возникают моменты, стремящиеся перевести аппарат в пикирование, являются неустойчивыми.

Для удобства анализа устойчивости летательных аппаратов условно различают статическую и динамическую устойчивость.

Статической устойчивостью принято называть стремление летательного аппарата вернуться к нарушенному режиму полета после исчезновения возмущения благодаря наличию восстанавливающих сил и моментов.

Под динамической устойчивостью принято понимать весь процесс возмущенного движения летательного аппарата относительно положения равновесия после его нарушения.

Повторяем, что это разделение устойчивости условное, так как на практике трудно разделить устойчивость на статическую и динамическую, особенно для вертолетов.

Управляемость — способность летательного аппарата реагировать на действия летчика, т. е. на отклонения органов управления.

Между устойчивостью и управляемостью существует тесная зависимость.

Совершенно естественно, что более устойчивый летательный аппарат, т. е. такой, для нарушения режима полета которого потребуются более мощные внешние импульсы, потребует и больших отклонений органов управления для изменения режима полета.

Следовательно, более устойчивый аппарат при прочих равных условиях будет обладать худшей управляемостью.

Становится ясным, что попытки создания чрезмерно устойчивого летательного аппарата приведут к тому, что этот аппарат будет обладать плохой управляемостью, а поэтому будет сложным в пилотировании.

Необходимое соответствие между устойчивостью и управляемостью летательных аппаратов должно выбираться из условий их назначения и особенностей эксплуатации. Так, например, нельзя требовать одинаковой устойчивости или одинаковой управляемости транспортного и спортивного самолетов. Дальний бомбардировщик, совершающий длительные полеты, должен обладать достаточно большой устойчивостью — и не нуждается в высокой маневренности — управляемости. Фронтовой истребитель, в задачи которого входит бой с истребителями, естественно, не должен быть излишне устойчивым, так как это ухудшит его маневренность, зато он должен обладать прекрасной управляемостью.

По степени устойчивости все летательные аппараты можно разделить на устойчивые, нейтральные и неустойчивые.

Устойчивыми аппаратами называются такие, которые без участия летчика восстанавливают нарушенный режим полета после прекращения действия возмущения.

Нейтральными называются такие аппараты, которые после исчезновения причин, нарушивших исходный режим полета, сохраняют новый режим.

Неустойчивыми называются летательные аппараты, которые после исчезновения причин, вызвавших нарушение режима полета, все больше уходят в одну или в другую сторону от исходного режима полета.

Все эти рассуждения чисто теоретического характера. Как правило, не существует летательных аппаратов, которые могли бы быть целиком отнесены к одному из видов устойчивости.

Устойчивость большинства летательных аппаратов зависит от их центровки, скорости и режима полета. Многие летательные аппараты обладают всеми видами устойчивости при различных центровках, режимах и скоростях полета; при одних условиях они устойчивы, при других — нейтральны, а при некоторых могут быть и неустойчивыми.

Управляемость, так же как и устойчивость, может изменяться в широких пределах в зависимости от условий полета.

Следует оговориться, что если у самолета изменение центровки — положения центра тяжести самолета относительно САХ (средней аэродинамической хорды) — является очень эффективным средством, влияющим на характеристики его устойчивости, то на одновинтовом вертолете изменение его центровки влияет на устойчивость в значительно меньшей степени.

При изменении центровки вертолета, т. е. изменении положения его центра тяжести относительно оси несущего винта, вследствие различной его загрузки «ли выгорания топлива в полете изменится лишь наклон оси фюзеляжа, а также положение автомата-перекоса и ручки управления Так, например, при отсутствии пассажиров в кабине вертолета его центровка станет более задней и он будет летать с опущенным хвостом так, чтоб>ы тяга несущего винта проходила через центр тяжести; ручка управления при этом будет отклонена вперед. Наоборот, при наличии пассажиров и выгорании большей части горючего центровка вертолета станет более передней и для обеспечения равновесия моментов он должен летать с опущенным носом; в этом случае ручка управления уйдет на себя (рис. 75).

Рис. 75. Полет вертолета при задней (1) и передней (2) центровке

Допустимые эксплуатационные центровки вертолета получаются из условия необходимых отклонений ручки управления, обеспечивающих управление им при предельных центровках.

Из сказанного ясно, что изменения центровки у одновинтового вертолета не должны быть очень большими, так как при предельных центровках значительно усложняется его пилотирование.

Остановимся несколько подробнее на понятии «центровка вертолета».

Под центровкой вертолета принято понимать положение его центра тяжести относительно оси и плоскости! вращения несущего винта, выраженное в миллиметрах.

Центром тяжести (ЦТ) вертолета (самолета) называется точка приложения равнодействующей всех сил веса деталей и грузов вертолета (рис. 76).

Рис. 76. Центр тяжести вертолета

Напомним, что у вертолетов, как и у самолетов, различают устойчивость и управляемость по трем осям: продольную, поперечную и путевую.

Чтобы вертолет (самолет) был простым в пилотировании, он должен быть достаточно устойчивым и управляемым по всем трем осям. Кроме того, очень важно, чтобы устойчивость и управляемость по всем трем осям имели определенное соотношение. Так, например, большая поперечная устойчивость при малой путевой или малая поперечная устойчивость при большой путевой может сделать полет на летательном аппарате не только неприятным, но в некоторых случаях и очень сложным. То же самое можно сказать и об управляемости.

Вследствие взаимной зависимости между поперечной и путевой устойчивостью и управляемостью их часто объединяют под общим понятием боковой устойчивости и управляемости.

Между продольной и боковой устойчивостью и управляемостью также необходимо соблюдать определенное, выработанное практикой соотношение.

Наиболее современные модели вертолетов обладают некоторыми запасами устойчивости и достаточно хорошей управляемостью на основных режимах полета.

Рассматриваемый одновинтовой вертолет по устойчивости на основных (режимах полета можно отнести к машинам нейтральным, так как запас устойчивости у него очень мал. Кроме того, его управляемость характерна заметным запаздыванием. Причина запаздывания управления кроется в самом принципе управления вертолетом.

Если на самолете моменты, необходимые для управления им, создаются сравнительно небольшими рулевыми поверхностями, находящимися на больших плечах относительно центра тяжести самолета, то на вертолете такие же моменты создаются при малых плечах большой силой — тягой несущего винта (рис. 77).

Рис. 77. Силы и моменты, используемые для управления самолетом и вертолетом

Естественно, что, отклоняя любую рулевую поверхность на самолете, очень легко изменить направление движения небольшой массы воздушного потока, которая почти сразу меняет свое направление, а следовательно, эффект управления проявляется немедленно после отклонения ручки управления самолетом.

Отклонение ручки управления на вертолете вызывает соответствующий наклон автомата-перекоса, который, изменяя установочные углы лопастей несущего винта, заставляет наклониться в нужную сторону его плоскость вращения. В результате изменяется направление движения большой массы воздуха, отбрасываемой несущим винтом.

Для изменения положения в пространстве лопастей несущего винта, имеющих большие размеры и вес, и изменения направления потока воздуха необходимо некоторое время, которое и обусловливает эффект запаздывания управления.

Летчик, выполняющий свой первый полет на вертолете, с удивлением замечает, что, несмотря на все его старания удержать вертолет от раскачивания, ему это не удается, особенно и поперечном направлении.

Покачивания вертолета в этом случае не принимают угрожающего характера, но неприятны вследствие ощущения беспомощности, так как первое время их не удается парировать.

Любой самолет реагирует на отклонения органов управления практически без запаздывания, и у летчика, ранее летавшего на самолетах, выработалась привычка к управлению такого типа.

Выполняя же полет на вертолете, управление которым обладает заметным запаздыванием, летчик первое время пытается управлять им плавными движениями ручки управления, характерными для самолета, что и является причиной раскачивания.

Устойчивость вертолета зависит от моментных характеристик несущего винта, фюзеляжа, рулевого винта и остальных частей вертолета.

Как известно, с ростом скорости поступательного полета вертолета маховые движения лопастей несущего винта увеличиваются, следовательно, увеличивается «завал» несущего винта назад. Плоскость, или, как иногда говорят, «тюльпан», несущего винта как бы сдувается назад встречным потоком воздуха (рис. 78). В результате несущий винт с ростом скорости полета вертолета создает кабрирующий момент. Таким образом, несущий винт устойчив по скорости.

Рис. 78. Завал «тюльпана» несущего винта при полете с поступательной скоростью

Фюзеляж одновинтового вертолета с ростом скорости полета создает пикирующий момент, следовательно, он неустойчив по скорости. Направление вращения рулевого винта выбрано таким, что он создает кабрирующий момент, несколько улучшая устойчивость вертолета.

Однако устойчивость рассматриваемого одновинтового вертолета в результате суммирования моментов всех его частей очень близка к нейтральной.

Если проследить, как изменяется устойчивость одновинтового вертолета в зависимости от скорости полета, то по его балансировочной кривой видно, что на малых скоростях он нейтрален, так как усилие на ручке с изменением скорости почти не меняется; на средних скоростях вертолет устойчив, так как увеличение скорости требует увеличения усилия на ручке управления от себя; на больших скоростях он опять становится нейтральным и даже неустойчивым, так как усилия на ручке управления с ростом скорости полета уменьшаются.

Для увеличения продольной устойчивости вертолета на нем устанавливают стабилизатор. Создавая кабрирующий момент, стабилизатор улучшает характеристики устойчивости вертолета. Естественно, что при висении стабилизатор не улучшает устойчивость вертолета.

Балансировочная кривая для рассматриваемого одновинтового вертолета со стабилизатором показывает, что его устойчивость с ростом скорости остается все время положительной.

Выполняя полеты на различных вертолетах, можно судить об их устойчивости и управляемости, сравнивая их между собой.

Кроме того, об устойчивости некоторых вертолетов (самолетов) можно судить по отклонению, или, как говорят, по расходу, ручки управления в зависимости от скорости полета. Если с увеличением скорости полета ручку все время приходится отклонять от себя, это значит, что вертолет устойчив. Такими характеристиками обладают вертолеты со стабилизаторами. В этих случаях и градиент усилий на ручке управления по скорости полета также говорит об устойчивости вертолета.

Если же при увеличении скорости полета для балансировки вертолета ручку управления приходится брать на себя даже незначительно, это сигнализирует о том, что вертолет неустойчив (рис. 79).

Рис. 79. Балансировочные кривые вертолета:

1  — без стабилизатора; 2 — со стабилизатором,  3 — неустойчивого вертолета

Об управляемости вертолета можно судить по чувствительности управления. Чувствительностью управления называется угловая скорость вращения вертолета относительно какой-либо его оси при отклонении на 1° автомата-перекоса или при изменении шага рулевого винта.

Следует также помнить еще об одной особенности устойчивости и управляемости вертолета одновинтовой схемы.

Боковая сила несущего винта, появляющаяся при полете с поступательной скоростью вследствие его «завала» вбок, которая не может быть уравновешена тягой рулевого винта на всех режимах полета, заставляет выполнять прямолинейный полет либо с соответствующим креном, либо со скольжением (рис. 80).

Эту особенность пилотирования одновинтового вертолета особенно следует учитывать при полетах по приборам.

Рис. 80. Положение фюзеляжа вертолета при полете с поступательной скоростью:

1  — скольжение; 2 — крен