Вертолёт, 2008 №2, стр. 14

Понижая минимально допустимую частоту вращения винта, можно существенно увеличить время невмешательства в управление (рис. 1). Так, для обеспечения времени невмешательства t=1 с минимальные обороты винта должны составлять 0,87 %, t=2 с — 0,83 %, t=3 с — 0,812 %. Расчеты показали, что снижение минимально допустимой частоты вращения винтов в рассматриваемом диапазоне не создает никаких проблем по сближению лопастей, управлению и срыву потока с лопастей.

Рис. 1

На базовом вертолете Ка-27 об отказе систем сигнализировали прямоугольник красного цвета и прерывистый звуковой сигнал, который подавался в шлемофон летчика. Специалисты фирмы «Камов» разработали дополнительную систему световой и звуковой сигнализации падения частоты вращения несущего винта, а также создали систему аварийной стабилизации частоты вращения несущего винта при отказе двигателя. Эта система имеет два вида сигнала: световой — в виде красного мигающего прямоугольного табло с наклонными черными линиями (табло «Зебра») и звуковой, который возникает в наушниках одновременно с включением табло «Зебра».

Система аварийной стабилизации частоты вращения несущего винта включает в себя устройство, обеспечивающее подачу управляющего сигнала на вход высотного канала автопилота. При уменьшении частоты вращения несущего винта общий шаг уменьшается примерно на 2°, что способствует уменьшению провала частоты вращения несущего винта и увеличению располагаемого времени задержки вмешательства летчика.

Стендовые испытания системы аварийной сигнализации падения оборотов проводились на трехстепенном стенде-тренажере фирмы «Камов». В процессе выполнения «полетов» оператор тренажера задавал летчику отказы различных систем вертолета. Летчик должен был погасить мигание кнопки-табло ЦСО; при получении соответствующей звуковой и световой сигнализации по отказу одного двигателя летчик должен был сбросить общий шаг с целью недопущения падения оборотов ниже 76,5-80 % по тахометру и после этого погасить ЦСО тумблером на рычаге общего шага. Всего было выполнено 639 реализаций отказов, в том числе 249 отказов одного двигателя на взлетном режиме.

По результатам статистической обработки материалов испытаний математическое ожидание времени невмешательства составило 0,74 с при среднеквадратичном отклонении 0,3 с, математическое ожидание времени реакции пилота — 0,27 с при среднеквадратичном отклонении 0,26 с.

На рис. 2 показано уменьшение величины частоты вращения винта с момента отказа двигателя до момента начала сброса шага. Видно, что при испытаниях можно получать очень малые значения этой величины, однако вероятность получения таких значений в эксплуатации очень мала. Это необходимо учитывать при проведении испытаний (обеспечивать внезапность отказов, делать достаточное количество реализаций с привлечением разных пилотов). Падение частоты вращения на 13 % с данной системой сигнализации обеспечивает обнаружение отказа двигателя в эксплуатации с вероятностью, близкой к единице.

В процессе испытаний на пилотажном стенде по рекомендациям летчиков-испытателей размер и яркость табло «Зебра» были подкорректированы с целью визуального обнаружения отказа в сложных условиях полета (при освещении кабины экипажа встречными лучами солнца), подобраны громкость и тембр звукового сигнала. Для отказа двигателя выбрана частота звука 400 Гц с частотой прерывания 4,5 Гц, которые отличаются от прочих аварийных и предупредительных сигналов. Выбрана частота вращения несущих винтов 85 % по тахометру, при которой включается прерывистый красный световой сигнал на табло «Зебра» и подается звуковой сигнал в наушники.

Рис. 2

Рис. 3

Оценка влияния автоматического сброса общего шага несущих винтов на величину 2° через автопилот на стенде показала, что разработанная система работоспособна и позволяет уменьшить величину падения частоты вращения винта на 2–3% в течение первой секунды и увеличить располагаемое время задержки вмешательства в управление.

Летные исследования, проводившиеся на аэродроме ЛИИ в январе и феврале 1979 года, подтвердили результаты расчетов по возможности уменьшения минимально допустимой частоты вращения несущего винта. В них дополнительно к расчетам было показано, что уровень нагрузок и напряжений в лопастях и втулках несущих винтов, в системе управления и подредукторной раме не превышает допустимых величин. Вибрация в кабинах вертолета при уменьшении частоты вращения несколько возрастает, но находится в допустимых пределах.

Полученные в летных исследованиях изменения частоты вращения несущего винта по времени (при имитации отказа двигателя на взлетном режиме) с разными вариантами сигнализации, а также работа автоматической системы стабилизации частоты вращения винта показаны на рис. 3. Применение табло «Зебра» (и звукового сигнала, подаваемого в наушники) облегчает распознавание отказа двигателя, способствует своевременному вмешательству летчика в управление, что позволяет повысить безопасность полета. Во время эксперимента табло сработало через 0,31 с после имитации отказа двигателя на взлетном режиме, что позволило летчику уже через 0,6 с вмешаться в управление. Частота вращения винтов за это время уменьшилась только до 81,5 единиц по тахометру.

Применение автоматики обеспечивает уменьшение общего шага винта через высотный канал автопилота. Уменьшение общего шага примерно на 2° (при частоте вращения несущего винта 86 %) оказывается при отказе двигателя на взлетном режиме недостаточным, чтобы не допустить падения частоты вращения винта ниже 76,5 %. Поскольку на этом вертолете не предусмотрено уменьшение общего шага автопилотом более 2°, то требуется вмешательство летчика. В случае применения автоматики время невмешательства летчика в управление возрастает с 2,1 до 2,5 секунд.

Всего по рассматриваемой теме было выпущено 5 совместных отчетов фирмы «Камов» и ЛИИ. Ударная работа специалистов позволила быстро снять возникшую проблему. Летчики-испытатели заказчика одобрили разработанную систему световой и звуковой сигнализации об отказе двигателя, и вертолет был принят на вооружение.

В настоящее время два табло «Зебра» применяются на вертолетах Ка-32А1 и Ка-226: одно для сигнализации минимально допустимой, а второе для сигнализации максимально допустимой частот вращения несущих винтов. Такие табло помогают летчику управлять частотой вращения несущих винтов не только при отказах двигателей, но и при выполнении маневров. Они могут использоваться также и на одновинтовых вертолетах, имеющих естественную сигнализацию об уменьшении мощности при отказе двигателя в виде резкого рывка по курсу.

Иван ГРИГОРЬЕВ, канд. техн. наук

Раскаленное небо

В издательстве «Красная звезда» вышла в свет книга генерал-полковника запаса В.Е. Павлова «Раскаленное небо». В этой книге Виталий Егорович рассказывает о себе и своих боевых друзьях. В нее вошли поистине героические эпизоды его биографии. Генерал Павлов прошел все служебные ступени в армейской авиации: от правого летчика до командующего. Как командир авиационного полка в 1981–1982 гг. воевал в Афганистане. За успешное выполнение заданий и проявленное мужество удостоен звания Героя Советского Союза. Награжден четырьмя орденами, многими медалями, наградами ряда иностранных государств, удостоен звания «Заслуженный военный летчик». В.Е. Павлов совершил сотни вылетов в небе Таджикистана, Чечни, стран Африки.

В предисловии к книге генерал-лейтенант Анатолий Васильевич Сурцуков пишет: «Вниманию уважаемого читателя открывается, как открывается сердце достойному собеседнику, книга необычная. В этой книге не просто мемуары — в ней некий срез новейшей истории нашей страны, пропущенной через судьбы ее защитников из числа летчиков армейской авиации.