Разработка технического решения по предупреждению попадания одновинтового вертолета в неуправляемое вращение

Явление попадания одновинтового вертолета в непреднамеренный разворот влево с дальнейшим развитием неуправляемого разворота периодически возникает в процессе эксплуатации такого типа вертолетов как в России, так и за рубежом. Это явление может приводить к серьезным авиационным инцидентам и даже к катастрофам. В настоящее время нет однозначного обоснования явления «неуправляемый разворот» и причин его возникновения, так как условия работы рулевого винта, особенно на режимах малых скоростей, зависят от многих факторов. К этим факторам относятся в первую очередь направление и скорость ветра, «вихревое кольцо» на рулевом винте, а также влияние вихревого следа от несущего винта. Одно из объяснений этого явления – особенности путевой балансировки одновинтового вертолета, которая обеспечивается рулевым винтом. Главной причиной возникновения непреднамеренного разворота влево в исследованиях указывают изменение скорости и направления ветра, действующего на вертолет и рулевой винт в частности. В настоящее время отсутствуют инструментальные средства и методика определения ветрового воздействия на рулевой винт для выработки предупреждения летчику об изменении характера обтекания рулевого винта и о возникновении неуправляемого вращения. В данной работе предлагается система измерения воздушного потока на рулевом винте с помощью специального датчика, позволяющего измерить аэродинамическим способом непосредственно индуктивную скорость воздушного потока малой величины без дополнительных различных электронных преобразований, которые присущи традиционным датчикам типа ПВД. Применение такой системы измерений позволяет определить приближение опасной ситуации, дать информацию летчику и помочь ему предпринять правильные действия.

1. Семенович А.Н. Режим самопроизвольного левого вращения // Вертолет. 2006. № 1. С. 10–14

2. Володко А.М. Вертолет в особой ситуации. М.: Транспорт, 1992. 262 с.

3. Carico D.M. Helicopter controllability [Электронный ресурс] // California: Naval Postgraduate School, 1989. 208 p. URL: https://core.ac.uk/download/pdf/36719921.pdf (дата обращения: 21.11.2021).

4. Rajendran S., Gu Da-wei. Fault tolerant control of a small helicopter with tail rotor failures in forward flight [Электронный ресурс] // IFAC Proceedings Volumes. 2014. Vol. 47, iss. 3. Pp. 8843–8848. DOI: 10.3182/20140824-6-ZA-1003.02047 (дата обращения: 21.11.2021).

5. Kelley H.L. Flight investigation of the effect of tail boom strakes on helicopter directional control / H.L. Kelley, C.A. Crowell, K.R. Yenni, M.B. Lance [Электронный ресурс] // ATCOM Technical Report 93-A-003, 1993. 41 p. URL: https://ntrs.nasa.gov/api/citations/19930013465/downloads/19930013465.pdf (дата обращения: 21.11.2021).

6. Dequin A.-M. The myth of losing tail rotor effectiveness // 45th European Rotorcraft Forum. Poland, Warsaw 17–20 September, 2019. Vol. 2. Pp. 1064–1078.

7. Ивчин В.А. Физическая сущность непреднамеренного разворота одновинтового вертолета на режимах малых скоростей полета // Актуальные проблемы безопасности полетов на современном этапе: сборник статей научно-практической конференции. Москва, 10 апреля 2020 г. М.: СБПА ВС РФ, 2020. С. 27–34.

8. Игнаткин Ю.М. Расчетные исследования аэродинамических характеристик рулевого винта одновинтового вертолета с учетом индуктивного воздействия вихревого следа несущего винта на режимах висения при боковом ветре / Ю.М. Игнаткин, П.В. Макеев, А.И. Шомов, В.А. Ивчин // Научный Вестник МГТУ ГА. 2016. Т. 19, № 6. С. 58–67.

9. Щеглова В.М. Расчетное исследование параметров потока в области расположения рулевого винта на режимах малых скоростей полета вертолета со скольжением // Ученые записки ЦАГИ. 2014. Т. 45, № 6. С. 73–86.

10. Анимица В.А., Леонтьев В.А. О «самопроизвольном» вращении одновинтовых вертолетов // Научный Вестник МГТУ ГА. 2011. № 172. С. 96–102.

11. Джонсон У. Теория вертолета. В 2 кн. Кн. 1. : пер. с англ. М.: Мир, 1983. 502 с.

12. Никифоров В.А. Методика выбора параметров рулевого винта одновинтового вертолета, соответствующих максимальному коэффициенту весовой отдачи вертолета. Вертолеты. Труды ОКБ МВЗ имени М.Л. Миля. М.: Машиностроение-Полет, 2018. Выпуск 3. C. 219–247.

13. Efimov V.V. Experimental research of single rotor helicopter unintentional yaw rotation / V.V. Efimov, V.A. Ivchin, O.E. Chernigin, K.O. Chernigin // Civil Aviation High Technologies. 2020. Vol. 23, no. 2. Pp. 33–46. DOI: 10.26467/2079-0619-2020-23-2-33-46

14. Леонтьев В.А. Расчетно-экспериментальные исследования характеристики хвостового винта при режиме рыскания вертолета / В.А. Леонтьев, В.С. Крымский, Ю.М. Игнаткин, П.В. Макеев [Электронный ресурс] // Труды МАИ. 2017. № 93. С. 4. URL: https://trudymai.ru/upload/iblock/75b/leontev_krymskiy_ignatkin_makeev_rus.pdf?lang=ru&issue=93 (дата обращения: 21.11.2021).

15. Ивчин В.А., Самсонов К.Ю. Экспериментальные исследования модели Х-образного рулевого винта с целю улучшения его аэродинамических характеристик // Научный Вестник МГТУ ГА. 2010. № 151. С. 71–78.

16. Игнаткин Ю.М. Расчетные исследования аэродинамических характеристик комбинации несущего и рулевого винтов с учетом аэродинамической интерференции для вертолета МИ-8/17 при полете с малыми скоростями со скольжением / Ю.М. Игнаткин, П.В. Макеев, А.И. Шомов, В.А. Ивчин. Вертолеты. Труды ОКБ МВЗ имени М.Л. Миля. М.: Машиностроение-Полет, 2018. Выпуск 3. С. 203–218.

17. Артамонов Б.Л. Метод расчета аэродинамических характеристик Х-образного рулевого винта на режимах осевого обтекания на основе линейной дисковой вихревой теории. Вертолеты. Труды ОКБ МВЗ имени М.Л. Миля. М.: Машиностроение-Полет, 2019. Выпуск 4. С. 144–162.

18. Попов А.И., Касимов А.М. Исследование проточного приемника воздушной скорости с частотным выходом // Ученые записки ЦАГИ. 2021.Т. 52, № 3. С. 67–74.

19. Касимов А.М., Попов А.И. Измеритель воздушной скорости. Патент RU № 2672037 C1, 08.11.2018.