Пилотирование вертолета инструкция

ВВЕДЕНИЕ

Участие частей и подразделений армейской авиации в общевойсковом бою и армейских операциях, а также решение целого ряда самостоятельных задач обусловливает необходимость постоянного повышения эффективности боевых действий. Она достигается принятием командирами частей и подразделений оптимальных решений на выполнение поставленных боевых задач, четким управлением подчиненными, согласованным взаимодействием, совершенствованием известных и изысканием новых тактических приемов.

Модернизация средств ПВО вероятного противника, принятие им на вооружение новых видов боевой техники и оружия приводит к повышению эффективности поражения вертолетов в зоне досягаемости огневых средств. Зоны поражения современных средств ПВО вероятного противника стали соизмеримы с дальностью применения АСП с вертолетов. В связи с этим возникла необходимость изыскания новых тактических приемов и способов боевых действий. Одним из путей решения возникшей проблемы является применение АСП с максимальных дальностей на границе зоны поражения средств ПВО, сокращение расстояния, проходимого вертолетами в этой зоне, за счет выхода на режимы малых скоростей и висения.

Глава 1. Критические режимы полета вертолета

Как управлять вертолетом

О тонкостях управления вертолетом Robinson R44 рассказывает старший тренер вертолетного клуба «Аэро-союз» Сергей Друй.

Ручка управления определяет циклический шаг несущего винта. С ее помощью пилот управляет вертолетом по крену и тангажу. Работа с ручкой управления во время висения напоминает балансирование на острие иглы. Практически каждое действие требует соответствующей коррекции другими органами управления. К примеру, чтобы увеличить скорость, пилот отдает ручку от себя, наклоняя машину вперед. При этом вертикальная составляющая в векторе тяги винта уменьшается, и приходится увеличивать общий шаг (поднимать рычаг «шаг-газ»), чтобы не потерять высоту.

Ручка управления. Рычаг «шаг-газ». Педали. Управление связью. Компас.

Шаг-газ. Поднимая рычаг «шаг-газ», пилот увеличивает общий шаг (угол атаки лопастей) несущего винта, тем самым увеличивая тягу. В случае резкого увеличения шага реактивный момент винта изменяется, и вертолет стремится изменить курс. Чтобы остаться на выбранной траектории, пилот синхронно работает рычагом «шаг-газ» и педалями.

Педали определяют шаг стабилизирующего («хвостового») винта. С их помощью пилот управляет курсом машины. Резкая работа педалями сказывается на реактивном моменте стабилизирующего винта и, несмотря на его незначительную массу, оказывает некоторое влияние на тангаж. «Опытные тренеры иногда показывают курсантам фокус, зафиксировав ручку управления и «шаг-газ» и управляя высотой и скоростью полета, лишь слегка помахивая хвостом, — рассказывает Сергей Друй, — так появляются слухи о «радиоуправляемых вертолетах» и прочей магии».

Критические режимы полета вертолета в диапазоне

малых скоростей                                                                                     4

Критические режимы полета и действия летчика

Маневрирование на режиме малых скоростей                            13

Основные маневры, выполняемые в диапазоне

малых скоростей                                                                                        13

Особенности техники пилотирования и методика

выполнения маневров на режиме малых скоростей                            15

Горка                                                                                                 15

Горка с разворотом на 180°                                                           16

Форсированный разворот                                                            17

Восходящий разворот                                                                     18

Малоскоростная спираль                                                                20

Развороты на висении (внешняя воронка)                                   22

Виражи на малой поступательной скорости                              24

Развороты на висении (внутренняя воронка)                              25

Развороты на висении с креном и виражи на малой

поступательной скорости на предельно малой высоте                        27

Аэродинамические особенности выполнения фигур

пилотажа на режимах малых скоростей                                           29

Методические рекомендации командиру (инструктору)             30

Меры безопасности при выполнении полетов на режимах

Режим вихревого кольца может возникнуть при снижении на поступательной скорости менее 50 км/ч с вертикальной скоростью более 5-7 м/с и при вертикальном снижении с вертикальной скоростью более 4 м/с. Попадание вертолета в режим вихревого кольца, как правило, сопровождается быстрым увеличением вертикальной скорости снижения и резкой потерей высоты даже при значительной мощности двигателей. Вертикальная скорость может достигать 16м/с. Вертолет как бы «проваливается». Появляются «броски» вертолета по крену, углу тангажа и курсу с изменением углов на величину до 10°. При этом резко возрастает расход органов управления во всех направлениях. Отмечается тряска вертолета с переменной частотой. Затем, после резкого возрастания, вертикальная скорость снижения уменьшается, однако она остается значительно большей, чем на исходном режиме при одной и той же мощности двигателей. Это свидетельствует о нелинейном изменении потребной мощности в зависимости от вертикальной скорости снижения.

При увеличении вертикальной скорости снижения более 10-12м/с устойчивость и управляемость вертолета по всем каналам восстанавливается. Снижение на таких режимах возможно с достаточно точным выдерживанием заданных значений горизонтальной и вертикальной скоростей.

Наиболее эффективным методом вывода вертолета из режима «вихревого кольца» является его разгон до скорости не менее 50 км/ч. Попытки уменьшения вертикальной скорости снижения вертолета на режиме «вихревого кольца» только за счет увеличения мощности двигателей и общего шага НВ малоэффективны.

Для вывода вертолета из режима вихревого кольца требуется определенный запас высоты, в основном зависящий от скорости, на которой произошло попадание вертолета в данный режим, а также своевременности и правильности действий летчика.

Исследования показывают, что влияние земли практически не сказывается на вертикальной скорости приземления вертолета в режиме «вихревого кольца». За короткое время работы винта вблизи земли не успевает образоваться воздушнаяподушка, вследствие чего вертикальная скорость приземления вертолета, как правило, бывает выше эксплуатационной допустимой.

Попадание в режим «вихревого кольца» возможно не только при вертикальном снижении и снижении на малой поступательной скорости, но и при интенсивном увеличении углов тангажа и крена при сброшенном общем шага НВ (например, при энергичном торможении).

Действия летчика при попадании в режим вихревого кольца:

при наличии запаса высоты:

энергично уменьшить общий шаг НВ (приблизительно на одну треть хода) и, одновременной отдачей ручки управления от себя, перевести вертолет на разгон скорости с углом тангажа 10–15° на пикирование;

при достижении поступательной скорости 50 км/ч вывести вертолет в горизонтальный полет.

при отсутствии запаса высоты:

выполнить посадку с подрывом.

Вертолетный штопор представляет собой самопроизвольное вращение вертолета вокруг вертикальной оси и его качание по продольной и поперечной осям с одновременным снижением по спиралевидной траектории малого и большого радиуса. В штопоре значительно ухудшается (иногда практически теряется) управляемость вертолета и существенно усложняются условия пространственной ориентировки и пилотирования, что затрудняет для летчика вывод вертолета в горизонтальный полет.

Интенсивность изменения тангажа и крена относительно продольной и поперечной осей, как правило, значительно ниже, чем вращение вертолета вокруг вертикальной оси. При этом возможно вращение, как с постоянными, так и переменными угловыми скоростями. Вертолет может вращаться с опущенным носом в направлении центра штопора или с колебаниями вокруг продольной и поперечной осей.

Осью штопора является ось спирали, по которой движется центр масс вертолета, радиусом штопора – радиус горизонтальной проекции этой спирали.

Факторы, способствующие попаданию вертолета в штопор:

выполнение фигур пилотажа с полетной массой вертолета более нормальной;

выполнение полета в условиях повышенной температуры наружного воздуха;

увеличение высоты полета;

увеличение передней центровки вертолета;

отказ путевого управления.

Причины, способствующие попаданию вертолета в штопор те же, что и при попадании вертолета в самопроизвольное снижение и самопроизвольное вращение. Это ошибки летчика в технике пилотирования и неисправности авиационной техники.

Наиболее вероятно попадание вертолета в штопор при возникновении самопроизвольного снижения или вращения, когда летчик в момент уменьшения оборотов НВ увеличивает общий шаг. Кроме того, попадание вертолета в штопор возможно при выводе из восходящих фигур на режиме малых скоростей в случае резкой работы органами управления и отклонении левой педали вперед до упора.

Для исключения попадания в штопор, при выполнении полетов и маневрирования на режиме малых скоростей и висения, необходимо соблюдать ограничения, указанные в инструкции экипажу, и не допускать резкой работы органами управления. При попадании в самопроизвольный разворот нельзя резко отдавать ручку управления от себя влево, увеличивать общий шаг НВ и отклонять вперед левую педаль. Такие действия, как правило, из разворота вертолет не выводят, а приводят к падению оборотов НВ и возникновению штопора. Перемещение рычага общего шага вверх дополнительно увеличивает угловую скорость вращения влево и вертикальную скорость снижения на штопоре.

Действия летчика при попадании вертолета в штопор:

уменьшить общий шаг НВ на 1-2°;

отклонением ручки управления от себя и вправо перевести вертолет на поступательный полет.

Как показывает практика, вертолет, попадающий в штопор, на 3-м витке при достаточном запасе высоты выходит из штопора.

Если высота мала, то ручкой управления создать посадочное положение и, удерживая вертолет от кренов, плавным уменьшением общего шага НВ приземлить вертолет. После приземления необходимо энергично уменьшить шаг НВ и применить тормоза.

Режим вихревого кольца может возникнуть при снижении на поступательной скорости менее 50 км/ч с вертикальной скоростью более 5-7 м/с и при вертикальном снижении с вертикальной скоростью более 4 м/с. Попадание вертолета в режим вихревого кольца, как правило, сопровождается быстрым увеличением вертикальной скорости снижения и резкой потерей высоты даже при значительной мощности двигателей. Вертикальная скорость может достигать 16м/с. Вертолет как бы «проваливается». Появляются «броски» вертолета по крену, углу тангажа и курсу с изменением углов на величину до 10°. При этом резко возрастает расход органов управления во всех направлениях. Отмечается тряска вертолета с переменной частотой. Затем, после резкого возрастания, вертикальная скорость снижения уменьшается, однако она остается значительно большей, чем на исходном режиме при одной и той же мощности двигателей. Это свидетельствует о нелинейном изменении потребной мощности в зависимости от вертикальной скорости снижения.

На большинстве современных вертолетов есть автоматика, которая регулирует подачу топлива в двигатель так, чтобы удерживать обороты несущего винта в узком рабочем диапазоне. Поворачивая рукоятку рычага «шаг-газ», пилот может самостоятельно управлять подачей топлива. В полете пилот может чувствовать, как рукоятка сама слегка поворачивается в руке – это работает автомат. Бывает, что новички в напряжении сжимают рукоятку, мешая автомату работать, и раздается звуковой сигнал, предупреждающий о падении оборотов.

Распределение внимания

Важнейший навык управления вертолетом — правильный выбор направления взгляда. Курсантов учат взлетать и садиться, глядя на землю на расстоянии 5−15 м перед собой. Это простая геометрия. Если смотреть дальше, вплоть до линии горизонта, можно не заметить значительных колебаний высоты. Спортсмены-вертолетчики смотрят прямо «под обрез кабины» и замечают миллиметровые изменения высоты. Если курсант выберет то же направление взгляда, он увидит небольшие колебания, но будет не в силах их скорректировать — не хватит навыков и мелкой моторики, которая приходит с опытом. Поэтому при обучении тренер предлагает курсанту начать со взгляда на 15 м, а затем постепенно сокращать эту дистанцию.

Базовое направление взгляда в полете по маршруту — «капот-горизонт». Если положение горизонта относительно капота не меняется, значит, вертолет летит на заданной высоте с постоянной скоростью. «Клевок», скорее всего, будет означать увеличение скорости и потерю высоты, наклон линии горизонта — смену курса. «В хорошую погоду можно лететь с заклеенной приборной панелью, — говорит Сергей Друй, — а вот с заклеенными стеклами кабины далеко не улетишь».

В диапазоне малых скоростей

1 Причины ограничений минимальных скоростей полета

Минимальная скорость горизонтального полета (Vмин) – это наименьшая скорость, на которой вертолет удерживается в горизонтальном полете на данной высоте на максимальном (взлетном) режиме работы двигателей. Минимальная скорость полета для вертолетов равна нулю (висение) до высоты статического потолка.

На высоте выше статического потолка для висения не хватает располагаемой мощности (N рас. ) и горизонтальный полет возможен только при косой обдувке несущего винта, т. при наличии поступательной       скорости            (рис.

Рис. 1 Зависимость потребных и располагаемых мощностей от скорости и высоты полета при выполнении боевых маневров.

В диапазоне высот от статического до динамического потолка минимальная скорость горизонтального полета вертолета постепенно возрастает и ограничивается возможностями двигателей, работающих на взлетном режиме.

Важнейшим условием безаварийной эксплуатации вертолетов является соблюдение установленных режимов скорости и высоты полета.

Полет на минимальной скорости от статического до динамического потолка считается одним из критических режимов полета, так как на нем нет запаса мощности двигателей, хода рычага общего шага НВ, а иногда и хода педалей путевого управления. При малейшей неточности в технике пилотирования или незначительных внешних воздействиях возможно самопроизвольное снижение или разворот вертолета, а при грубой ошибке летчика – «штопор». Поскольку минимальная скорость полета, в основном, ограничена взлетной мощностью двигателей, то ее изменение по высоте зависит от ряда эксплуатационных факторов (рис. 2) (температура и давление наружного воздуха, турбулентность атмосферы, частота вращения НВ и т. ), а также от полетной массы вертолета.

Рис. 2 Изменение диапазона скоростей, высот полета и боевых возможностей          вертолета в зависимости от повышения температуры наружного воздуха.

Увеличение полетной массы ведет к увеличению потребной мощности, что в свою очередь приводит к уменьшению статического и динамического потолка и к увеличению минимально допустимой скорости (рис.

Полеты на критических режимах в летной практике запрещены, поэтому в Инструкции экипажу указываются минимально допустимые скорости полета (Vмин доп. ) по высотам для нормальной и максимальной массы вертолета.

Рис. 3 Эксплуатационные диапазоны скоростей и высот полета вертолета на различных режимах полета.

Минимально допустимая скорость горизонтального полета вертолета Ми-8 ограничена инструкцией экипажу по следующим причинам:

На высотах до статического потолка:

малый запас мощности для маневрирования;

повышенный уровень вибрации, связанный с переходом НВ с режима осевого обтекания на косую обдувку;

малая вероятность благополучной посадки при отказе одного или двух двигателей.

На высотах от статического до практического потолка:

реализация всей располагаемой мощности для выдерживания постоянной высоты полета вертолета.

Из анализа причин ограничения минимальной скорости полета видно, что теоретический и эксплуатационный диапазоны с увеличением высоты полета для одной и той же полетной массы вертолета сокращаются, т. минимальная и минимально допустимая скорости полета увеличиваются.

Основной причиной сокращения диапазона скоростей с увеличением высоты полета является уменьшение плотности воздуха, которое приводит к увеличению потребной мощности для горизонтального полета и одновременно к уменьшению располагаемой мощности силовой установки.

Теоретический и эксплуатационный диапазоны скоростей и высот полета определяются для условий МСА. В реальных условиях давление и температура воздуха отличаются от стандартных условий для данной высоты. Особенно заметно влияет на уменьшение диапазона скоростей полета вертолета Ми-8 увеличение температуры наружного воздуха (так же в связи с уменьшением плотности воздуха).

Критические режимы полета и действия летчика при попадании в них

Самопроизвольное снижение вертолета

Самопроизвольное снижение вертолета — это такое снижение, при котором летчик увеличением общего шага НВ не может уменьшить вертикальную скорость. Самопроизвольное снижение (проваливание) вертолета при выполнении полета на режиме малых скоростей может возникать при:

выполнении полета на высотах выше статического потолка;

перетяжелении НВ, когда масса вертолета больше предельной для данных условий взлета и посадки;

чрезмерном увеличении общего шага НВ, когда двигатели на взлетном режиме не могут обеспечить ему потребную мощность для сохранения оборотов;

резком увеличении общего шага без учета приемистости двигателей;

энергичном торможении перед зависанием на посадке с увеличением угла тангажа более 10° и при запаздывании со своевременным увеличением общего шага НВ;

не учете влияния высоких температур на диапазон высот и скоростей, пренебрежительном отношении к расчету и проверке предельной массы вертолета;

полете в условиях порывистого ветра (u=20-15 м/с) и умеренной болтанки на ПМВ;

отказе двигателя или неправильной их регулировке в процессе эксплуатации, когда они не додают требуемой мощности;

при заходе на посадку с попутным ветром, когда скорость ветра больше посадочной скорости вертолета.

Основными причинами уменьшения тяги НВ в этих случаях являются падение оборотов НВ и попадание НВ в режим вихревого кольца. Вертикальная скорость снижения вертолета может достигать 10-15 м/с и более.

Для предотвращения попадания вертолета в самопроизвольное снижение необходимо соблюдать ограничения, указанные в Инструкции экипажу:

перемещать рычаг общего шага НВ во всех случаях необходимо плавно, с темпом не более 2 °/с;

при переходе на режим малых скоростей (V<80 км/ч) своевременно плавно увеличивать общий шаг НВ.

Действия летчика при попадании вертолета в самопроизвольное снижение:

зафиксировать (опустить на 1-2°) общий шаг НВ;

отклонением ручки управления от себя увеличить поступательную скорость.

Самопроизвольное вращение вертолета — это такой режим, при котором летчик отклонением правой педали до отказа или уменьшением общего шага НВ не может уменьшить угловую скорость вращения вертолета влево относительно вертикальной оси. Самопроизвольное вращение вертолета возникает из-за недостатка тяги рулевого винта для компенсации реактивного момента несущего винта. Нарастание угловой скорости вращения объясняется тем, что рулевой винт при ветре справа или сзади попадает в поток от несущего винта, при этом тяга рулевого винта падает. С началом вращения вертолета рулевой винт попадает в режим «вихревого кольца», при этом величина тяги РВ еще более падает, а угловая скорость вращения увеличивается. Самопроизвольное вращение вертолета при полетах на режиме малых скоростей связано, в основном, с ошибками летчика в технике пилотирования и может возникать при:

полете на высотах выше статического потолка для данных условий;

падении оборотов НВ, при его перетяжелении;

выполнении разворота влево без крена с угловой скоростью более 12° /с;

висении с правым боковым ветром, скорость которого близка к максимально допустимой скорости;

запаздывании со своевременным парированием разворота вертолета влево при зависании (особенно при полетах с предельной взлетной массой);

не учете влияния высоких температур.

Основными физическими причинами уменьшения тяги рулевого винта в этих условиях являются падение оборотов НВ и попадание рулевого винта в режим «вихревого кольца». Сопутствующей причиной является наличие правого бокового или попутного ветра.

Угловая скорость разворота вертолета влево может достигать 20-45 °/с и более.

Для исключения попадания вертолета в самопроизвольное вращение необходимо соблюдать ограничения, указанные в Инструкции экипажу:

при скоростях встречного ветра более 10 м/с отвороты на висении без крена выполнять на угол не более 30°, угловая скорость перемещения при этом не более 12°/с;

при зависании своевременным отклонением правой педали парировать тенденцию вертолета к развороту влево;

перекладку педалей выполнять плавно за время не менее 3с;

при малом запасе хода правой педали (менее 10%) и неустойчивом поведении вертолета полеты на режиме малых скоростей и висении с правым боковым ветром не выполнять.

При возникновении самопроизвольного вращения вертолета влево:

при зависании перед взлетом.

на перемещение правой педали до упора для сохранения направления, вертолет не реагирует и продолжает разворачиваться влево;

падение оборотов несущего винта менее установленного значения из-за резкого увеличения общего шага несущего винта.

немедленно уменьшить общий шаг НВ на 1-2°, парируя возникающий крен и угол тангажа;

выполнить снижение вплоть до приземления вертолета;

в момент касания земли энергично уменьшить общий шаг до минимального, выключить двигатели, закрыть их пожарные краны и обес­точить вертолет.

при зависании перед посадкой:

на перемещение правой педали до упора, для сохранения направления при торможении перед зависанием, вертолет не реагирует и продолжает разворачиваться влево;

падение оборотов несущего винта менее установленного значения из-за резкого увеличения общего шага несущего винта при торможении перед зависанием;

при вращении вертолет снижается и самопроизвольно изменяет крен и угол тангажа.

при зависании на высоте менее 10 м.

в момент касания земли энергично уменьшить общий шаг до минимального, выключить двигатели, закрыть их пожарные краны и обесточить вертолет.

при зависании на высоте более 10 м.

удерживая правую педаль на упоре, немедленно уменьшить общий шаг НВ на 1-2°, парируя возникающий крен и угол тангажа, отклонением ручки управления вперед и влево перевести вертолет на поступательный полет;

уйти на второй круг;

выполнить повторный заход и посадку по-самолетному.

Авторотация

Режим авторотации, при котором винт с малым углом атаки вращается, используя энергию набегающего воздушного потока, позволяет при необходимости выбрать место посадки и сесть с выключенным двигателем. Чтобы поддерживать режим, пилот смотрит на тахометр. Если обороты винта падают ниже рабочего диапазона, нужно плавно уменьшить общий шаг винта. Если обороты растут, общий шаг нужно увеличить. При этом вертолет остается полностью управляемым по курсу, крену и тангажу.