Пошаговый гайд для новичков: как управлять радиоуправляемым вертолетом?

Введение.

Многолетняя эксплуатация вертолета Ми-8 показывает, что отказ двух двигателей в полете происходит редко. Но, учитывая боевой опыт в ДРА, ло- кальных войнах, случаи самовыключения двигателей при полетах в условиях обледенения и ливневых осадках, выключение двигателей в результате не- грамотных действий экипажа при работе с арматурой кабины и отсутствие навыков у летного состава в выполнении посадок на РСНВ, возникла необ- ходимость выработки единой методики выполнения посадок с выключенны- ми двигателями, с дальнейшим применением ее для выполнения учебных по- летов в строевых частях.

1. Подготовка к полетам.

Перед выполнением полетов с посадкой на РСНВ, в план общей подго- товки, необходимо включить занятия по темам:– Аэродинамика – «Планирование и посадка на РСНВ»;– Авиатехника – «Физический смысл ограничений на РСНВ»;– Инструкция экипажу – Раздел 4 «Снижение на РСНВ»;Раздел 6 «Отказ двух двигателей. Посадка наРСНВ».

Общие требования

Трансмиссия вместе с ее системами и установленными иа ней агрегатами должна быть спроектирована и изготовлена так, чтобы в ожидаемых условиях эксплуатации в течение ресурса, сроков службы ее критические отказы (приводящие к катастрофической ситуации) на час полета оценивались в соответствии с предъявляемыми требованиями.

При отказе одного или большего числа двигателей (для вертолета с числом двигателей больше одного) мощность от работающих двигателей должна передаваться на винты и другие устройства, обеспечивающие продолжение полета и управление вертолетом. При отказе всех двигателей должно поддерживаться нормальное функционирование винтов на режиме авторотации и работа других устройств, необходимых для управления при снижении и посадке вертолета. Трансмиссия снабжается устройствами для автоматического отключения от нее любого двигателя в случае его выключения или отказа (например, с использованием МСХ).

Компоновка трансмиссии должна обеспечивать возможность ее обслуживания и замены деталей в соответствии с руководствами по технической эксплуатации и обслуживанию.

Для устранения разности электрических потенциалов между основными элементами трансмиссии и связанными с ними элементами вертолета должно быть обеспечено, где возможно, соединение этих элементов в общую массу непосредственным контактом или перемычками металлизации. Вспомогательные агрегаты должны, как правило, иметь «слабое звено» для защиты узлов трансмиссии от воздействия чрезмерного крутящего момента. «Слабое звено» конструируется так, чтобы в случае разрушения его обломки не вызывали повреждения других узлов трансмиссии или других приводов систем вертолета. Допускается размещать «слабое звено» в приводе от трансмиссии к агрегату. Статические и динамические (усталостные) напряжения и деформации всей номенклатуры основных деталей и узлов трансмиссии, а также вибрация узлов и мест крепления агрегатов трансмиссии не должны (при данных особенностях конструкции, используемых материалов и принятой технологии) превышать определенных значений. Эти значения устанавливаются с учетом опыта эксплуатации и результатов стендовых испытаний и испытаний серийных и ремонтных агрегатов трансмиссии с целью подтверждения достаточности статической и усталостной прочности агрегатов (узлов) трансмиссии, а также износостойкости их деталей.

Конструкция трансмиссии должна в течение определенного времени эксплуатации (назначенного ресурса) выдерживать воздействие повторяющихся в эксплуатации нагрузок без критических отказов трансмиссии.

Ресурсы комплектующих изделий (например, подшипников качения) устанавливаются на основании их испытаний в системе агрегатов (узлов) трансмиссии.

Описание

На транспортном самолёте Europrop TP400 внешний двигатель с зафлюгированным винтом

На самолётах, использующих в качестве движителя воздушные винты без изменяемого шага, авторотация винта (вращение от набегающего потока) возникает при отказе или выключении двигателя в полёте. При этом возникает сильное сопротивление потоку и, в случае отказа одного двигателя на консоли крыла, — сильный разворачивающий и кренящий момент, что существенно усложняет управление летательным аппаратом и может привести к его падению. Для предотвращения этого неприятного явления все современные турбовинтовые двигатели имеют системы автоматического и ручного флюгирования, в случае остановки двигателя в полёте устанавливающие (поворачивающие) лопасти воздушного винта «по потоку». Винт при этом имеет минимальное лобовое сопротивление и не вращается. Для запуска турбовинтового двигателя в полёте винт выводится из флюгерного положения и начинает раскручивать двигатель; при достижении определённой частоты вращения включается система зажигания и подача топлива — «запуск на авторотации».

Ротор турбореактивных двигателей, в случае их выключения в полёте, также может вращаться от набегающего потока в режиме авторотации.

Для вертолётов в отечественной практике для обозначения авторотации несущего винта установился термин «самовращение несущего винта» (СНВ). При штатном полёте вертолёта, с включённым двигателем, воздушный поток поступает сверху и выходит снизу — несущий винт работает в режиме «пропеллер». В режиме СНВ несущий винт вертолёта раскручивается от встречного набегающего потока, одновременно создавая подъёмную силу. Авторотация возможна потому, что несущий винт оказывается при таком обтекании в режиме «ветряка».
Для снижения механических потерь в режиме СНВ между двигателем и несущим винтом установлена обгонная муфта (существуют несколько её конструктивных решений). Например, на вертолёте Ми-8 обгонные муфты установлены между свободной турбиной и главным редуктором, поэтому в режиме СНВ от несущего винта приводятся во вращение главный редуктор, который раздает крутящий момент на хвостовой винт, насосы гидросистем и генератор переменного тока (и некоторые другие агрегаты вертолёта): вертолёт сохраняет управляемость и питание пилотажных приборов кабины.

Используя авторотацию, вертолёт может произвести безопасную посадку при отказе одного или двух двигателей, поэтому возможность безопасной посадки на авторотации является обязательной для прохождения сертификации производителями вертолётов. Аэродинамическое качество в режиме авторотации (на примере вертолёта Ми-4) составляет от 1,55 до 5,0 при скорости полёта от 50 до 120 км/ч соответственно.

Режим авторотации является рабочим для автожира. Поляра вращающегося несущего винта автожира очень похожа на поляру крыла, поэтому полёт на автожире по технике пилотирования больше напоминает полёт на самолёте, чем на вертолёте.

Подготовка к полету и настройка вертолета

Хотя большинство моделей вертолетов на радиоуправлении продаются в комплектации RTF (то есть в собранном виде), не торопитесь с запуском. Как минимум необходимо зарядить аккумулятор, соединиться с пультом и выполнить калибровку сервопривода, чтобы дальше управлять вертолетом без проблем. Совершенно нелишней окажется и корректировка рысканья.

Подключение пульта к радиоуправляемой модели вертолета выполняется в следующей последовательности:

• включаем пульт управления;
• вставляем аккумулятор в вертолет;
• соединяем оба устройства.

Калибровка сервопривода радиоуправляемого аппарата проводится следующим образом:

Вертолет ставим на горизонтальную поверхность и соединяем его с аппаратурой управления.
Обращаем внимание на диск сервопривода. Он должен быть параллелен поверхности.
Если диск не параллелен, производим его корректировку триммером тангажа.. Корректировку рысканья, чтобы управлять моделями без проблем, следует проводить так:

Корректировку рысканья, чтобы управлять моделями без проблем, следует проводить так:

1. Радиоуправляемый вертолет ставим на горизонтальную поверхность и соединяем его с пультом управления.
2. Скорость вращения несущего винта плавно увеличиваем с помощью стика управления скоростью до начала смещения модели, но не допускаем ее взлета.
3. При вращении фюзеляжа по часовой стрелке вращаем регулятор триммера корректировки против часовой стрелки до тех пор, пока вертолет не перестанет поворачиваться.
4. При вращении фюзеляжа против часовой стрелки регулятор триммера корректировки поворачиваем по часовой стрелке до тех пор, пока радиоуправляемый беспилотник не перестанет вращаться.

Нелишним будет освоить, как управлять газом, заодно потренировавшись в посадке летательного аппарата.

Для этого:

• берем модель за шасси, плавно прибавляем и уменьшаем газ. Так вы получите представление о возникающей подъемной силе;
• устанавливаем радиоуправляемый беспилотник на горизонтальную поверхность и плавно отклоняем стик, добавляя газ. Набираем высоту, после чего так же плавно приземляемся.

Самый быстрый вертолет

На сегодняшний день им считается модель Сикорский Х2, выпущенная в 2008 году в единственном экземпляре в американской конструкторской компании «Sikorsky Aircraft». Скорость экспериментальной модели составила 460 км\ч, но по заявлению его создателей потолок может составлять на 14 км больше (474 км\ч).

Проблема, с которой сталкиваются все проектировщики высокоскоростных машин – при огромных скоростях нарушается устойчивость конструкции и лопасти начинают вращаться неравномерно. В модели Сикорский решили вопрос с балансом за счет дополнительного самолетного крыла и толкающего шестилопастного винта. Его несущие винты вращаются в противоположных направлениях, а дальность полета составляет 1300 км. Мощный двигатель содержит 1563 л. с. и легко поднимает 3600 кг в воздух. А отличительными особенностями являются простота управления, экономичность и очень малая шумность.

Электродистанционное управление вертолета (без всякой механической связи), когда пилот лишь отдает команды компьютеру, позволило подавить активные вибрации и осуществить простой переход на самовращение в случае отказа двигателя.

Стоимость экспериментальной программы составила 50 млн долларов и вскоре она была свернута, так как все необходимые технологии для военного вертолета Райдер отработаны.

Еще одно летательное средство, претендующее на звание «самый быстрый вертолет в мире». Это гибридный вертолет Х3, построенный на базе Еврокоптер 155. Основную нагрузку несет винт и хвостовой роторы, но без добавочных коротких статичных крыльев с дополнительными газотурбинными двигателями вертолет не смог бы достичь рекордной скорости.

Его двигатели от компании Роллс Ройс общей мощностью 2270 л. с. смогли установить рекордные 471,5 км\ч в 2013 году, побив рекорд Х2 на один узел. Причем при спуске с высоты вертолет разогнался до скорости 487 км\ч, но этот рекорд не был засчитан, так как требуется движение в горизонтальной плоскости.

Благодаря скорости и возможности осуществлять взлет и посадку вертикально без посадочной полосы, круг задач на вертолет возлагается большой: спасательные операции на больших расстояниях, эвакуация раненых и патрулирование. В дальнейшем планируют выпустить на базе этой модели новый высокоскоростной вертолет для нужд Европейской комиссии.

Рекорд крейсерской скорости — 407 км\ч уже давно побит и расхожее мнение, что вертолет летает медленно, опровергнуто окончательно. Конечно, самый быстрый самолет с его 1470 км\ч вертолет достигнет не скоро, но уже сейчас экономия времени перевешивает все затраты на эксплуатацию такой гибридной машины.

Соосная схема в авиамоделизме

Соосная авиамодель; вертикальный хвостовой винт декоративный

Упрощенная соосная схема широко применяется в самых простых и миниатюрных моделях вертолётов. В такой модели винты независимо управляются по скорости вращения, что обеспечивает стабилизацию модели по вращению и поворот. Полет вперед-назад чаще всего обеспечивается небольшим третьим горизонтальным хвостовым винтом, который регулирует тангаж.

Данный вид моделей обладает гораздо большей устойчивостью по сравнению с классической схемой, что делает модель идеальной для новичков и/или полётов в закрытом помещении. Но у этой схемы есть минусы:

• большинство таких моделей обладают фиксированным шагом, что значительно упрощает модель, но ухудшает управляемость модели по курсу;
• невозможность полётов на улице в ветреную погоду.

В вертолётостроении

Соосный несущий винт был известен задолго до идеи создания вертолёта с рулевым винтом: так, в 1754 году «отец российской науки» Михаил Ломоносов предложил использовать для подъёма метеорологического зонда механизм с соосным винтом, механизм приводился в движение с помощью заводной пружины.

• Первый патент на соосное расположение несущих винтов летательного аппарата был выдан в 1859 году англичанину Генри Брайту.
• Во Франции Потон де-Амеркур в 1860 году построил модель вертолёта соосной схемы с паровым двигателем.
• Игорь Сикорский делал свои первые шаги в вертолетостроении в 1900 году именно с прототипов беспилотных вертолётов с соосным винтом.
• В 1914 году датчанин Якоб Еллехаммер спроектировал свой соосный вертолет.
• В Австрии Стефан Петроци построил несколько соосных беспилотных вертолётов с электромоторами в течение — гг. Вертолет мог находится только в режиме висения.
• Аргентинец Рауль Пескара построил соосный вертолёт в — гг.; вертолёт имел 4 винта, в противоположные стороны вращались пары винтов соединённые по типу биплана. В начале 1920-х Рауль Петерас-Пескара работал над вертолетом соосной схемы, в котором впервые применил для управления вертолётом автомат перекоса.
• В 1930 году итальянец Corradino d’Ascanio построил соосный вертолет, управление на котором осуществлялось с помощью серволопастей, аналогичное решение используется на Kaman HH-43 Huskie.
• В течение 1930— годов был построен первый соосный вертолёт с автоматами перекоса, он был построен французами Луи Бреге и Рене Дораном. Первым полностью управляемым стал вертолет Лабораторный гироплан (англ.), построенный Луи Шарлем Бреге и Рене Дораном в году.

Американец Стенли Хиллер в возрасте 18 лет построил первый соосный вертолёт XH-44 с полностью металлическими сверхжёсткими стальными лопастями. Первый полёт на этом вертолёте Хиллер совершил в 1944 году. Конструкция оказалась настолько удачной, что сам Хиллер часто демонстрировал его устойчивость, отпуская рычаги управления и высовывая руки из окон.

Ка-26

В Советском Союзе темой соосных вертолетов впервые занялся коллектив Яковлева в 1944 году; чуть позже, в 1945 году, за работу взялся коллектив энтузиастов под руководством Н. И. Камова (стоит отметить, что ещё в российской империи первые два прототипа вертолёта Игоря Сикорского (создателя первого успешного вертолета классической схемы V-300) были выполнены (1900) по соосной схеме).
Вертолет Яковлева «Шутка» впервые поднялся в воздух 20 декабря года, а вертолёт Камова Ка-8 — несколько ранее, 12 ноября 1947 года. Однако, именно для конструкторского бюро Камова соосная схема стала основной, по сей день вертолёты Камова — единственные в мире вертолёты с соосной схемой, выпускаемые серийно.

В Советском Союзе первый соосник построили в КБ Яковлева, назывался он «Изделие Ш» или «Шутка», первый полет состоялся в 1947 году.

• Первый вертолёт Камова Ка-8 «Иркутянин» поднялся в воздух также в 1947 году;
• Ка-10 «Иркутянин» — дальнейшее развитие Ка-8 (1949 год);
• Ка-15 — первый соосный вертолет, выпущенный большой серией (1953 год);
• Ка-18 «Малютка» (1956 год);
• Ка-27 — противолодочный вертолет (1956 год);
• Ка-25 (1961 год);
• Ка-26 (1965 год);
• Sikorsky S-69/XH-59 (1973 год);
• Ка-29 (1976 год);
• Ка-32 (1980 год);
• Ка-28 (1982 год);
• Ка-50 «Чёрная акула» (1982 год);
• Ка-126 (1988 год);
• Ка-37 (1993 год);
• Ка-32А1 (1995 год);
• Ка-52 «Аллигатор» (1997);
• Ка-226 (модернизация Ка-26; 1997);
• Ка-115 «Москвичка» (проект середины 90-х);
• Ка-137 «Пепелац» (1999);
• Беркут-ВЛ (проект 2000-х)

• Breguet Aviation: en:Breguet-Dorand Gyroplane Laboratoire — прототип cоосного вертолёта, 30-е годы;
• Sikorsky X2 (первый полёт — 2008; проект закрыт в 2011);
• Sikorsky S-97 Raider (первый полёт — 2015)

– Методическое пособие – Глава 1 «Планирование на РСНВ» и настоящее дополнение.

В период предварительной подготовки большую часть времени уделитьпроведению тренажей в кабине вертолета. Тренажи в кабине вертолета про- водить полным составом экипажа. В процессе проведения тренажей отрабо- тать порядок действий органами управления (ОУ), распределение внимания и взаимодействие в экипаже на основных этапах полета, методику исправления характерных ошибок

Тренажи проводить с подключенным к вертолету ис- точником питания и гидроустановкой.При отработке действий ОУ инструктору показать обучаемому темп ивеличину движений РУ, рычагом ОШ, педалями, начиная с момента перевода на РСНВ, уделяя особое внимание этапу торможения скорости с Н=60-50 м до момента приземления и остановки вертолета в следующей последователь- ности:– Н=60-50м – «начало торможения» – взятие РУ на себя, создание угла тан- гажа 10-14о;– Н=15м – «выравнивание» – отдача РУ от себя, создание посадочного угла тангажа 6-5о;– Н=10м – «подрыв» – взятие рычага ОШ в два этапа:1 этап – предварительное увеличение ОШ до 4-5о с задержкой 0,5-1с;2 этап – последующее увеличение ОШ до максимального значения 10-14о с одновременной дачей левой педали. Примечания: а) увеличение ОШ в два этапа обусловлено:

– более плавным уменьшением вертикальной скорости снижения;

– при приближении к земле с большой вертикальной скоростью летчик, как правило, стремится начать увеличение ОШ раньше положенной высоты, поэтому первый этап дает возможность летчику оценить обстановку и при необходимости устранить ошибку в определении высоты взятия ОШ;

б) до получения устойчивых навыков темпа взятия рычага

«шаг-газ», целесообразно темп взятия отрабатывать с речевым сопровож- дением «…и, раз», где на «и» выполняется предварительное увеличение ОШ, на «раз» дальнейшее его увеличение до максимального значения. Этот прием помогает летчику быстрее усвоить методику «подрыва», довести в даль- нейшем действия ОШ до автоматизма.

– Н=0м – «приземление» – уменьшение ОШ до 8-7о с дальнейшим плавным уменьшением до минимального значения, РУ придерживать на себя.После объяснения и практического показа порядка работы с ОУ, обуча- емому отработать все действия самостоятельно.Особое внимание при проведении тренажа обратить на отработку взаи- модействия в экипаже и контрольных докладов на этапах расчета на посадку, выключения двигателей, выполнения посадки. Для взаимного контроля за действиями каждого члена экипажа все контрольные доклады производить по СПУ.При проведении тренажа и выполнении полета экипажу руководство- ваться следующей картой контрольных докладов:– после выполнения 3-го разворота:командир экипажа – «запустить АИ-9»;б/техник – «запуск АИ-9», «АИ-9 запущен, показания приборов в нор- ме»