Вертолёт, 2005 № 02
Шрифт:
В левый разворот вертолет входит «охотнее», так как момент от тяги РВ совпадает с кренящим гироскопическим моментом влево. Пикирующий момент от действия гироскопических сил складывается с пикирующим моментом, возникающим из-за увеличения реактивного момента РВ. В конце ввода в левый разворот, когда угловое вращение вертолета прекращается, остается только пикирующий момент от действия реактивного момента РВ. Но он меньше по величине, чем на правом развороте.
Различное поведение вертолета при выполнении правых и левых разворотов, а также пространственных маневров с их использованием обусловлено наличием НВ и РВ — источников асимметрии одновинтового вертолета.
Словом, при выполнении энергичного маневрирования, чаще всего в боевой обстановке, пилот вертолета Ми-24 или Ми-28 должен осуществлять упреждающие действия по отклонению рычагов управления. К сожалению, эти действия многовариантны и заранее не известны. Если их выбор неадекватен или они применены несвоевременно, вертолет будет вращаться относительно некоторой мгновенной оси, которая не совпадает со связанными осями X, Y, Z. При недостаточных навыках летчика или в стрессовой ситуации восстановить необходимое пространственное положение одновинтового вертолета весьма сложно.
«Ахиллесовой пятой» вертолетов одновинтовой схемы при выполнении маневров на скоростях более 100 км/ч является рулевой винт. В соответствии с требованиями обеспечения его прочности в этих условиях скольжение вертолета существенно ограничивается или вообще не допускается. Быстрое и на большую величину отклонение педалей путевого управления в процессе выполнения пространственных маневров может привести к возникновению запредельных маховых колебаний лопастей рулевого винта и его чрезмерному нагружению (практика летной эксплуатации зафиксировала ряд случаев столкновения лопастей винта с хвостовой и концевой балками). Вследствие отсутствия рулевого винта вертолет соосной схемы свободен от ограничений и опасностей, присущих одновинтовым винтокрылым аппаратам.
Только вертолеты соосной схемы способны выполнять плоский (педальный) разворот практически во всем диапазоне скоростей полета. Такой маневр позволяет боевой винтокрылой машине за кратчайшее время занять выгодную для атаки позицию или уйти в укрытие. Кроме того, вертолет соосной схемы имеет в 1,5–2 раза меньше моменты инерции по отношению к вертикальной и поперечной осям планера. Поэтому он значительно превосходит одновинтовые машины с рулевым винтом по быстроте разворотов в пространстве относительно указанных осей, что подтверждено в процессе испытаний винтокрылого штурмовика Ка-50.
На верхнем и нижнем винтах соосного вертолета все аэродинамические и динамические процессы практически аналогичны процессам на НВ одновинтового вертолета. Однако из-за того, что винты находятся на одной оси и вращаются в противоположных направлениях, все процессы на них относительно друг друга протекают в противофазе. Боковые аэродинамические силы верхнего и нижнего винтов на любых эволюциях винтокрылого аппарата взаимно уравновешены. Суммарный гироскопический момент соосного винта при выполнении маневрирования равен нулю. Реактивные моменты от верхнего и нижнего винтов уравновешиваются автоматически в главном редукторе на всех режимах полета независимо от режима работы двигателей и на фюзеляж не передаются.
На соосном вертолете несущий винт в целом аналогичен крылу самолета в части обеспечения аэродинамической симметрии аппарата. Гироскопические моменты от роторов двигателей в процессе маневрирования, как и на самолете, невелики и не оказывают существенного влияния на пилотирование соосного вертолета. Выполнение пространственных маневров, включающих левые и правые развороты, не имеет различий.
Известно, что боевое маневрирование на летательном аппарате призвано решать две основные задачи. Первая заключается в том, чтобы самолет или вертолет в кратчайшее время и в наименьшем объеме воздушного пространства занял наивыгоднейшую позицию для атаки цели. Вторая задача маневрирования должна обеспечить процедуру прицеливания и применение средств поражения. В случае применения неподвижных вариантов стрелково-пушечного и неуправляемого ракетного оружия пилот осуществляет прицеливание, управляя вертолетом для наложения прицельной марки на цель. На одновинтовом вертолете с рулевым винтом этот процесс затруднен из-за переходного колебательного пространственного движения машины, вызванного разбалансировкой относительно осей X, Y и Z.
Кроме того, процедура наложения прицельной марки на цель усугубляется наличием вертикальных и поперечных вибраций на рабочих местах летчиков. Особо досаждает поперечная вибрация с частотой около одного герца, возбуждаемая РВ. Головы летчика и оператора с надетыми ЗШ вынужденно колеблются из стороны в сторону, что бесстрастно зафиксировала кинорегистрация в испытательных полетах. Все это в совокупности приводит к значительным ошибкам в прицеливании. Последствия ошибки в прицеливании можно оценить, например, в случае выполнения стрельбы по площадной мишени с горизонтального полета на высоте 50 м и дальности 1000 м. Допущенное отклонение прицельной марки от изображения цели на индикаторе прицела всего лишь на 0,5° приводит к промаху снарядов по азимуту до ±9 м, а их перелет или недолет окажется около 150 м.
Благодаря отсутствию рулевого винта на соосном вертолете нет постоянно действующей переменной боковой силы. Амплитуды вертикальных вибраций на соосном вертолете меньше, чем на одновинтовом, за счет фазового сдвига верхнего и нижнего винтов друг относительно друга при вращении. Это приводит к тому, что пульсации вертикальных сил, возникающих на винтах с лопастной частотой, частично уравновешивают друг друга.
Простая техника пилотирования вертолета соосной схемы в сочетании с низким уровнем вибраций существенно уменьшает ошибки прицеливания при стрельбе из пушки и пусках НАР. Точностные характеристики оружия благодаря указанным качествам вертолета значительно улучшаются. Это подтверждено результатами испытаний одновинтового Ми-24 и соосного Ка-29, имеющих одинаковые прицелы и неподвижные виды стрелково-пушечного и неуправляемого ракетного вооружения. Точность оружия, по результатам испытаний на Ка-29, оказалась примерно вдвое выше.
Для пояснения сути этого феномена приведу один пример. На одновинтовых вертолетах Ми-24П, Ми-24ПН, Ми-24ВП, Ми-24ВМ и Ми-28 с неподвижными и подвижными пушками калибра 23 и 30 мм удалось добиться точности стрельбы от 3 до 5 миллирадиан. На соосных Ка-50 и Ка-52 точность стрельбы подвижных пушек калибра 30 мм в автоматическом режиме не превышает 2 миллирадиана. На достижении небывалой точности стрельбы из пушки в первую очередь сказалось совершенство винтокрылой авиационной платформы.
Эффективная дальность стрелково-пушечного оружия на боевых машинах марки «Ми» составляет один километр. Это значит, что все снаряды в картинной плоскости (перпендикулярной линии визирования) практически окажутся в круге диаметром от 3 до 5 м. У вертолетов Ка-50 и Ка-52 на этой же дальности снаряды сосредоточатся в круге диаметром около 1,5 м.