Вертолет, 2004 № 3, стр. 12

Принцип действия гребней хвостовой балки достаточно прост. При полете на мaлой скорости и висении гребень, являясь интерцептором, обеспечивает отрыв потока от одного борта балки, что приводит к появлению разности давлений между правым и левым бортом и возникновению боковой силы, стремящейся развернуть вертолет в сторону, противоположную направлению реактивного момента несущего винта.

Рис. 1. Одиночный и двойной гребни хвостовой балки вертолета

Диаграмма распределения давления по поверхности хвостовой балки при нулевом угле атаки показана на рис. 2. На большинстве низкоскоростных режимов поток сепарирует только верхний гребень, однако при наличии бокового ветра его может оказаться недостаточно для обеспечения отрыва от всей поверхности хвостовой балки. Возврат потока к поверхности хвостовой балки приведет к уменьшению разности давлений между правым и левым бортами. Для предотвращения этого в некоторых случаях устанавливают нижний гребень. При значительной строительной высоте хвостовой балки может быть установлен и третий гребень.

Пример зависимости коэффициента боковой силы для среднего сечения вертолета Ми-2, оснащенного и не оснащенного двойными гребнями, показан на рис. 3. Согласно этим данным, на висении гребни могут компенсировать 8-22 % реактивного момента несущего винта, то есть вертолет приобретает дополнительный небольшой «рулевой винт». По мере набора горизонтальной скорости хвостовая балка перестает обдуваться индуктивных потоком несущего винта. Исчезает и боковая сила. В случае, если гребни находятся под нулевым углом атаки к горизонтальному потоку, они практически не создают каких- либо сил сопротивления и становятся «незаметными» для пилота.

Испытанный на вертолете Ми-2 в сельскохозяйственном варианте комплект гребней подтвердил их эффективность. Большая часть сельскохозяйственных работ ведется на малых скоростях, когда вертолет испытывает значительную асимметрию путевого управления и левая педаль находится вблизи упора.

После установки гребней на летательный аппарат увеличился запас путевого управления и понизилась потребная мощность на режимах низкоскоростного полета при опылении растений. Особенно это было заметно при попутных и боковых ветрах в условиях летней жары.

Однако, как показал опыт, кроме изменения аэродинамики гребни могут эффективно оказывать влияние и на изменение некоторых вибрационных характеристик воздушного судна.

Одним из источников вибрации на борту вертолета является рулевой винт. При стационарных условиях полета основными причинами динамического нагружения втулки рулевого винта являются аэродинамические силы и массовый эксцентриситет лопастей рулевого винта, вызывающие как горизонтальные, так и вертикальные колебания. Через хвостовую балку эти виды вибрации передаются на центральную часть фюзеляжа, а в некоторых случаях — по каналам путевого управления на педали летчика. Летчик вертолета Ми-2 ощущает колебания рулевого винта в виде «зудящей» тряски ног с частотой выше основной проходной частоты несущего винта. Кроме того, во время выполнения разворотов вертолета, при которых рулевой винт движется в сторону своего индуктивного потока со скоростью 2–8 м/с, наблюдаются горизонтальные колебания рулевого винта со значительной амплитудой. Они вызваны нестабильностью появляющегося режима вихревого кольца рулевого винта. Обычно это ощущается в виде низкочастотных динамических толчков фюзеляжа. Сельскохозяйственный не вертолет, как правило, попадает в этот режим при каждом развороте на новую полосу обработки.

Рис. 2. Диаграмма распределения давления по поверхности хвостовой балки до установки гребней и после

Рис. 3. Зависимость аэродинамического коэффициента боковой силы хвостовой балки от угла атаки по результатам продувок (1 — без гребней, 2 — с гребнями)

Рис. 4. Продольное виброускорение на педалях летчика вертолета Ми-2 до установки гребней (1) и после (2)

Гребни, дополненные упруго-диссипативными элементами, превращаются в виброзадерживающие ребра жесткости и позволяют снизить вибрацию на пути от рулевого винта к центральной части фюзеляжа. Количество и угловое расположение гребней по контуру хвостовой балки влияет на демпфирование вибрации в горизонтальной или вертикальной плоскости. Например, гребни, установленные на вертолете Ми-2, позволили вывести вибрацию за границы чувствительности человека — летчик перестал ощущать как вибрацию на педалях, так и толчки на разворотах. Снижение продольной вибрации на педалях в наиболее ощутимой октавной полосе 63 Гц оказалось четырехкратным (рис. 4).

Таким образом, установка легких и простых устройств — гребней хвостовой балки, оптимизированных по нескольким критериям, вызывает снижение динамических нагрузок на хвостовую балку, электронное оборудование, расположенное внутри нее, и на путевое управление, при этом увеличивая запас хода педалей, снижая потребную мощность при попутных и боковых ветрах.

Виталий ДУДНИК, ведущий инженер Ростовского филиала НИИ физических измерений, канд. техн. наук

Электронные технологии создания тренажеров

С усложнением современного бортового оборудования воздушных судов (ВС) возрастает роль авиационных тренажеров при подготовке авиационного персонала. Однако тренажеры, не обладающие требуемым уровнем подобия воздушному судну и не оснащенные средствами объективного контроля и анализа действии обучаемых, не могут обеспечить качественную подготовку специалистов. Эффективность таких тренажеров низка, а их роль в обеспечении безопасности полетов ничтожно мала. Эти обстоятельства отчасти уже привели в середине 90-х годов к снижению значимости применения отечественной тренажерной техники при обучении летных кадров.

Успешный мировой опыт внедрения авиационных тренажеров, построенных на основе наукоемких технологий, показал, что авиатренажеры существенно влияют на качество, сроки и стоимость подготовки специалистов. Поэтому в авиационной отрасли за рубежом тренажеры стали обязательным, а часто и незаменимым средством подготовки экипажей ВС. По разным оценкам в печати, в результате применения высококачественной тренажерной техники удалось сократить сроки подготовки экипажей вертолетов в среднем на 40–60 % (в зависимости от типа вертолета и видов подготовки). При этом в результате переноса на тренажеры уровня «С» и «D» большей части подготовки летных специалистов (в отдельных случаях до 90 %) стал очевиден экономический эффект от их внедрения. Действительно, стоимость летного часа на реальном ВС в среднем на порядок выше часа «полетов» на тренажере аналогичного типа летательного аппарата, а риск при отработке экипажами сложных полетных заданий практически отсутствует. Сейчас в системе подготовки летных кадров за рубежом соотношение времени обучения на учебно-тренировочных самолетах (вертолетах) к времени обучения на тренажерах продолжает неуклонно меняться в сторону увеличения времени «полета» на тренажерах (в зависимости от специальности обучаемых по видам подготовки).

За последние годы появились различные типы авиационных тренажеров, которые могут использоваться на разных этапах подготовки летных экипажей. И хотя применение тренажеров в системе подготовки летных кадров в большей мере относится к методике обучения — очень важно, чтобы было из чего выбирать!

Принятые в России «Нормы годности авиационных тренажеров», гармонизированные с мировыми JAR и FAR, а также с «Руководством по критериям квалификационной оценки пилотажных тренажеров», позволяют классифицировать тренажеры по уровням сложности воспроизведения характеристик реального ВС. По такой классификации можно установить роль и место тренажера в системе подготовки летных кадров. Следует отметить, что классифицировать устаревшую отечественную тренажерную технику весьма сложно: слишком велик разрыв между тем, что требуется для подготовки, и тем, что мы имеем на самом деле.