Ефимов Вадим Викторович, доктор технических наук, доцент, профессор кафедры аэродинамики, конструкции и прочности летательных аппаратов
г. Москва
Vadim V. Efimov, Doctor of Technical Sciences, Associate Professor, Professor of the Aircraft Aerodynamics and Structures Chair
Moscow
Ивчин Валерий Андреевич, кандидат технических наук, ведущий инженер
г. Москва
Valeriy A. Ivchin, Candidate of Technical Sciences, Lead Engineer
Moscow
Чернигин Константин Олегович, старший преподаватель кафедры аэродинамики, конструкции и прочности летательных аппаратов
г. Москва
Konstantin O. Chernigin, Senior Lecturer of the Aircraft Aerodynamics and Structures Chair
Moscow
При эксплуатации одновинтовых вертолетов нередко возникают авиационные происшествия, заключающиеся в возникновении непреднамеренного разворота или даже вращения по рысканию, заканчивающегося, как правило, столкновением с землей. Многочисленные исследователи этой проблемы считают одной из ее возможных причин потерю эффективности рулевого винта вертолета вследствие ветровых воздействий. В иностранной литературе имеется даже специальный термин – Loss of Tail Rotor Effectiveness (LTE). В связи с этим в настоящей работе сделана попытка определения возможности возникновения непреднамеренного вращения одновинтовых вертолетов по рысканию из-за ветровых воздействий (влияние несущего винта на рулевой винт в данной работе не учитывалось). Для решения этой задачи использовались теоретические методы (аналитические расчеты и вычислительные эксперименты). Для проведения аналитических расчетов и вычислительных экспериментов была создана математическая модель динамики вращения вертолета Ми-8МТВ по рысканию, на основе которой был создан программный комплекс, состоящий из модуля LTE (для моделирования динамики вращательного движения вертолета по рысканию) и OGL (для визуализации движения вертолета). Аналитические расчеты показали, что величина углового ускорения рыскания, наблюдаемая в полете при непреднамеренном вращении, может быть достигнута вследствие падения тяги рулевого винта на режиме вихревого кольца. Но для развития непреднамеренного вращения до углов и угловых скоростей, зафиксированных в реальных полетах, необходимо, чтобы такое падение тяги рулевого винта имело место в течение всего разворота. При вычислительных экспериментах с помощью вышеупомянутого программного комплекса не удалось создать условия для такого падения тяги в течение всего разворота и, соответственно, не удалось достичь тех углов и угловых скоростей рыскания, которые возникали в полетах. Рулевой винт при обдувке ветром в исследуемом диапазоне скоростей ветра (от 1 до 20 м/с) не теряет своей эффективности до такой степени, что с его помощью нельзя остановить непреднамеренное вращение.
During the operation of single-rotor helicopters, aviation accidents quite frequently occur in the form of an unintentional turn or even a yaw rotation, causing, as a rule, a ground collision. Numerous researchers of this problem consider the loss of helicopter tail-rotor effectiveness due to wind effects as one of its possible causes. There is even a special term – the Loss of Tail Rotor Effectiveness (LTE) in the foreign literature. Hence, this paper deals with an attempt to determine the capacity of an unintentional single-rotor helicopter yaw rotation occurrence due to wind effects (the impact of the main rotor on the tail rotor was not considered in this paper). To solve this issue, theoretical methods (analytical calculations and computational experiments) were used. To carry out analytical calculations and computational experiments, a mathematical model of the Mi-8MTV helicopter yaw rotation dynamics was developed, on the basis of which a software package integrating the LTE module (for modeling the dynamics of rotational yaw motion of the helicopter) and OGL (for helicopter motion visualization) was created. Analytical calculations revealed that the yaw angular acceleration value monitored in-flight during an unintentional rotation can manifest itself due to the tail rotor thrust loss in the vortex-ring state. But for the development of an unintentional rotation to angles and angular velocities recorded in real flights, that kind of tail rotor thrust loss should occur during the entire turn. In computational experiments using the mentioned above software package, conditions failed to be created for that kind of thrust loss during the entire turn. Consequently, those yaw angles and angular velocities, that occurred in flights, could not be reached. The tail rotor, when blown by the wind in the investigated range of wind velocities (from 1 to 20 m/s) does not lose its effectiveness to such an extent that an unintentional rotation cannot be stopped by means of the tail rotor.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.