Ефимов Вадим Викторович - доктор технических наук, доцент, профессор кафедры аэродинамики, конструкции и прочности летательных аппаратов МГТУ ГА
Vadim V. Efimov - Doctor of Technical Sciences, Associate Professor, Professor of Aerodynamics, Design and Aircraft Strength Chair
Ивчин Валерий Андреевич - кандидат технических наук, заместитель главного конструктора МВЗ им. М.Л. Миля
Valeriy A. Ivchin - Candidate of Technical Sciences
Чернигин Олег Евгеньевич - заведующий лабораторией кафедры аэродинамики, конструкции и прочности летательных аппаратов МГТУ ГА
Oleg E. Chernigiq - Aerodynamics, Design and Aircraft Strength Chair, Laboratory Head
Чернигин Константин Олегович - старший преподаватель кафедры аэродинамики, конструкции и прочности летательных аппаратов МГТУ ГА
Konstatnin O. Chernigin - Senior Lecturer, Aerodynamics, Design and Aircraft Strength Chair
При выполнении полетов на одновинтовых вертолетах периодически происходят авиационные происшествия, связанные с возникновением непреднамеренного вращения вертолета по рысканию. Своевременные и правильные действия летчика могут привести к выходу из данной опасной ситуации. Но важно также понимать, при каких условиях возникает непреднамеренное вращение, и существуют ли такие условия, при которых летчик не может повлиять на непреднамеренное вращение, чтобы по возможности избегать попадания в эти условия. Как показывает анализ литературы, у исследователей, изучающих данное явление, нет единого мнения об условиях возникновения непреднамеренного вращения. В связи с этим было решено провести ряд экспериментов с моделями вертолета и воздушного винта в аэродинамической трубе. В качестве основного объекта исследования использовалась радиоуправляемая модель вертолета Blade 130 X, закрепленная на вращающейся вокруг вертикальной оси платформе, которая была установлена на вертикальной державке. Для создания воздушного потока использовался учебнолабораторный аэродинамический комплекс кафедры «Аэродинамика, конструкция и прочность летательных аппаратов» Московского государственного технического университета гражданской авиации (МГТУ ГА). Была произведена серия динамических экспериментов с целью определения условий, при которых может возникнуть режим непреднамеренного вращения. Анализ экспериментов показал, что существует диапазон углов скольжения, в котором при определенной скорости набегающего потока воздуха балансировка вертолета по рысканию невозможна, и при попадании вертолета в данный диапазон это неминуемо приводит к возникновению непреднамеренного вращения вертолета по рысканию. Невозможность балансировки вертолета по рысканию возникает при отрицательных углах скольжения из-за снижения тяги рулевого винта вследствие обдувки его набегающим потоком воздуха на уменьшение углов атаки лопастей, что усугубляется воздействием аэродинамического момента планера вертолета, направленного в сторону действия реактивного момента несущего винта, если планер вертолета обладает путевой устойчивостью. В этих условиях потребный шаг рулевого винта больше, чем располагаемый, в связи с чем летчик не в состоянии парировать начавшееся непреднамеренное вращение вертолета по рысканию. Возможность начала непреднамеренного вращения вертолета по рысканию из-за влияния несущего винта на рулевой винт в экспериментах не подтвердилась. В экспериментах также не удалось создать условия, при которых возникло бы непреднамеренное вращение из-за появления режима «вихревого кольца» на рулевом винте.
Aviation accidents related to unintentional rotation may periodically occur while flying single-rotor helicopters. On-time and correct actions may help the pilot to find the way out of this hazardous situation. But it is also important to understand the situation which contributes to the unanticipated yaw occurrence, and whether there are any factors which can stop the pilot from preventing such unintentional rotation, in order to avoid these conditions. Literature analysis shows that researchers studying this phenomenon don’t have the shared vision on unanticipated yaw occurrence conditions. In regards to this fact the decision to carry out a series of wind tunnel experiments using helicopter model and propeller was taken. The main object of research was a radio-controlled model of the Blade 130 x helicopter, mounted on a platform rotating around a vertical axis, which was installed on a vertical strut. Research-laboratory aerodynamic complex belonging to the Aerodynamics, Design and Aircraft Strength Chair of Moscow State Technical University of Civil Aviation was used to generate airflow. A set of dynamic experiments was carried out to determine the conditions contributing to unanticipated yaw occurrence. The analysis of the experiments has shown that there is a range of sliding angles at a certain speed of the incoming air flow which makes the helicopter yaw balancing impossible, and if the helicopter occasionally gets into this range, it inevitably leads to the unintended rotation of the helicopter on the yaw occurrence. Helicopter yaw trim inability occurs at negative sideslip angles because of tail rotor thrust decrease due to the incoming airflow blowing which decreases the blades angles of attack and worsens helicopter airframe aerodynamic moment that coincides in direction with main rotor torque if helicopter airframe possesses directional stability. In these conditions the required tail rotor pitch is greater than the available pitch so the pilot is not able to counteract the initiated unanticipated yaw rotation of the helicopter that has begun. The possibility of helicopter unanticipated yaw rotation caused by the impact of the main rotor on the tail rotor was not experimentally confirmed. It was impossible to create the conditions of unanticipated yaw occurrence during the experiments because of the tail rotor vortex ring state.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.