Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Статья посвящена авторотации винтокрылого самолета. Для авторотации самолетов с неподвижным крылом см. Авторотация (самолет с неподвижным крылом) .
Воздушный поток через ротор вертолета. Выше ротор приводится в действие и толкает воздух вниз, создавая подъемную силу и тягу. Внизу винт вертолета потерял мощность, и аппарат совершает аварийную посадку,

Авторотация это состояние полета , в котором основная система ротора из вертолета или других винтокрылых летательных аппаратов поворотов под действием воздуха движется вверх через ротор, а с автожира , а не мощности двигателя привода ротора. [1] [2] [3] Термин авторотация относится к периоду ранней разработки вертолетов между 1915 и 1920 годами и относится к роторам, вращающимся без двигателя. [4] Это аналог планирующего полета самолета с неподвижным крылом.

Наиболее распространенное использование авторотации на вертолетах - безопасная посадка самолета в случае отказа двигателя или рулевого винта. Это обычная процедура в аварийной обстановке, которую пилотам вертолетов обучают в рамках их обучения.

При нормальном полете вертолета с двигателем воздух втягивается в систему несущего винта сверху и выпускается вниз, но во время авторотации воздух движется вверх в систему несущего винта снизу по мере снижения вертолета. Автоповорот разрешен механически из-за как механизма свободного хода , который позволяет несущему ротору продолжать вращение, даже если двигатель не работает, так и аэродинамических сил относительного ветра, поддерживающих скорость ротора. Это средство, с помощью которого вертолет может безопасно приземлиться в случае полного отказа двигателя. Следовательно, все однодвигательные вертолеты должны продемонстрировать эту способность для получения сертификата типа . [5]

Самая длинная авторотация в истории была совершена Жаном Буле в 1972 году, когда он достиг рекордной высоты 12 440 м (40 814 футов) на Aérospatiale SA 315B Lama . Из-за температуры -63 ° C (-81,4 ° F) на этой высоте, как только он снизил мощность, двигатель загорелся и не мог быть перезапущен. Используя авторотацию, он смог безопасно посадить самолет. [6]

Спуск и посадка [ править ]

Для вертолета «авторотация» относится к маневру при спуске, при котором двигатель отсоединяется от системы несущего винта, а лопасти винта приводятся в движение исключительно восходящим потоком воздуха через ротор. Узел свободного хода - это специальный механизм сцепления, который отключается каждый раз, когда частота вращения двигателя меньше частоты вращения ротора. Если двигатель выходит из строя, блок обгонной муфты автоматически отсоединяет двигатель от главного ротора, позволяя ротору вращаться свободно.

Наиболее распространенной причиной авторотации является неисправность двигателя или неисправность, но авторотации также может быть выполнена в случае полного хвостового винта отказа, или после потери эффективности хвостового ротора , [7] , так как практически не существует крутящего момента , образованных в Автоматический поворот. Если позволяет высота, авторотация может также использоваться для выхода из состояния вихревого кольца . [2] Во всех случаях успешная посадка зависит от высоты и скорости вертолета в начале авторотации (см. Диаграмму высота-скорость ).

В момент отказа двигателя лопасти несущего винта создают подъемную силу и тягу в зависимости от своего угла атаки и скорости . Путем немедленного уменьшения общего шага , что необходимо сделать в случае отказа двигателя, пилот снижает подъемную силу и сопротивление, и вертолет немедленно начинает снижение, создавая восходящий поток воздуха через роторную систему. Этот восходящий поток воздуха через ротор обеспечивает достаточную тягу для поддержания скорости вращения ротора во время спуска. Поскольку хвостовой винт приводится в движение трансмиссией несущего винта во время авторотации, управление курсом сохраняется, как и в нормальном полете.

На скорость снижения при авторотации влияют несколько факторов: высота по плотности , полная масса , скорость вращения несущего винта и скорость полета вперед . Первичный контроль пилота за скоростью снижения - это воздушная скорость. Повышение или понижение воздушной скорости достигается с помощью циклического управления по тангажу, как и в нормальном полете. Скорость снижения высока при нулевой воздушной скорости и снижается до минимума примерно при 50–90 узлах, в зависимости от конкретного вертолета и ранее упомянутых факторов. Когда воздушная скорость увеличивается сверх скорости, обеспечивающей минимальную скорость снижения, скорость снижения снова увеличивается. Даже при нулевой воздушной скорости ротор весьма эффективен, поскольку он имеет коэффициент лобового сопротивления парашюта [8][9], несмотря на гораздо меньшую прочность.

При приземлении с авторотации кинетическая энергия, запасенная во вращающихся лопастях, используется для уменьшения скорости снижения и выполнения мягкой посадки. Для остановки вертолета с высокой скоростью снижения требуется большее количество энергии, чем требуется для остановки вертолета, который снижается медленнее. Следовательно, авторотационное снижение на очень низкой или очень высокой воздушной скорости более критично, чем выполняемое при минимальной скорости снижения.

Каждый тип вертолета имеет определенную воздушную скорость, при которой планирование с выключенным двигателем наиболее эффективно. Наилучшая воздушная скорость - это та, которая сочетает в себе наибольшую дальность планирования с наименьшей скоростью снижения. Конкретная воздушная скорость отличается для каждого типа вертолета, но определенные факторы (высота над уровнем моря, ветер) влияют на все конфигурации одинаково. Удельная воздушная скорость для авторотации устанавливается для каждого типа вертолета исходя из средних погодных и ветровых условий и нормальной нагрузки.

Вертолет, эксплуатируемый с тяжелыми грузами на большой высоте или в условиях порывистого ветра, может достичь наилучших характеристик при слегка увеличенной воздушной скорости при снижении. На небольшой высоте над уровнем моря и небольшой нагрузке наилучшие характеристики достигаются за счет небольшого уменьшения нормальной скорости полета. Следуя этой общей процедуре подбора воздушной скорости к существующим условиям, пилот может достичь примерно одинакового угла планирования в любых обстоятельствах и оценить точку приземления. Этот оптимальный угол скольжения обычно составляет 17–20 градусов. [10]

Авторотационные регионы [ править ]

Области отвала при вертикальном авторотационном спуске.

Во время вертикального авторотации диск ротора делится на три области: ведомую область, ведущую область и область срыва. Размер этих областей зависит от шага лопастей, скорости спуска и скорости вращения ротора. При изменении авторотационной скорости вращения, шага лопастей или скорости спуска размеры участков изменяются относительно друг друга.

Ведомая область, также называемая областью пропеллера, представляет собой область на конце лопастей. Обычно он составляет около 30 процентов радиуса. Это ведомая область, которая производит наибольшее сопротивление. Общий результат - замедление вращения лезвия.

Приводная область или область авторотации обычно находится между 25 и 70 процентами радиуса лопасти, что создает силы, необходимые для поворота лопастей во время авторотации. Общая аэродинамическая сила в области привода немного наклонена вперед от оси вращения, создавая постоянное ускорение. Этот наклон обеспечивает тягу, которая способствует ускорению вращения лопасти. Размер рабочей зоны зависит от настройки шага лопастей, скорости снижения и скорости вращения ротора.

Внутренние 25 процентов лопасти ротора называются зоной сваливания и работают при превышении максимального угла атаки (угла сваливания), вызывая сопротивление, которое замедляет вращение лопасти. Постоянная скорость вращения ротора достигается за счет регулировки общего шага таким образом, чтобы силы ускорения лопастей из области привода уравновешивались с силами замедления из ведомой области и области сваливания.

Управляя размером области движения, пилот может регулировать скорость вращения авторотации. Например, если общий шаг увеличивается, угол тангажа увеличивается во всех регионах. Это заставляет точку равновесия перемещаться внутрь по размаху лопасти, тем самым увеличивая размер ведомой области. Область сваливания также становится больше, а область движения становится меньше. Уменьшение размера области привода вызывает уменьшение силы ускорения области привода и скорости вращения.

Премия "Сломанное крыло" [ править ]

Премия «Сломанное крыло» - это награда армии США за успешное выполнение авторотации в аварийных условиях. Требования к присуждению награды, как указано в Положении 672-74 армии, заключаются в следующем: «Член летного экипажа должен за счет выдающегося летного мастерства минимизировать или предотвратить повреждение самолета или травмы персонала во время чрезвычайной ситуации. восстановление самолета из аварийной ситуации в полете ". [11]

См. Также [ править ]

  • Управление полетом вертолета
  • Диаграмма высота вертолета – скорость

Ссылки [ править ]

  1. ^ Справочник по пилотированию винтокрылых машин (PDF) . Типография правительства США, Вашингтон, округ Колумбия: Федеральное управление гражданской авиации США . 2001. С. 16–1. ISBN 1-56027-404-2. FAA-8083-21. Архивировано (PDF) из оригинала 20 апреля 2013 г. система ротора автожира работает на авторотации
  2. ^ a b Бенсен, Игорь . « Как они летают - Бенсен объясняет все, Архивировано 26 июня 2014 г. на Wayback Machine » Gyrocopters UK . Проверено: 10 апреля 2014 г. Цитата: "воздух ... (отклоняется) вниз"
  3. ^ Charnov, Брюс Х. Cierva, Питкэрн и наследие винтокрылых Flight Архивированных 2016-03-03 в Wayback Machine Hofstra университете . Доступ: 22 ноября 2011 г.
  4. ^ "Автоповорот", Dictionary.com Unabridged (v 1.1) . Random House, Inc. 17 апреля 2007 г. Архивировано 17 марта 2012 г. в Wayback Machine.
  5. ^ США Федеральные авиационные правила, §27.71 исполнение авторотации архивации 2016-12-08 в Wayback Machine
  6. ^ Р. Рэндалл Падфилд; Р. Падфилд (1992). Учимся летать на вертолетах . McGraw Hill Professional. п. 151. ISBN. 978-0-07-157724-3.
  7. ^ Rotorcraft Летающий Справочник Раздел 11-12, Федеральное управление гражданской авиации, Skyhorse Publishing (июль 2007) ISBN 978-1-60239-060-7 
  8. ^ Джонсон, Уэйн. Теория вертолета p109, Courier Dover Publications , 1980.Дата обращения: 25 февраля 2012 г. ISBN 0-486-68230-7 
  9. ^ Джон М. Седдон; Саймон Ньюман (2011). Основы аэродинамики вертолета . Джон Уайли и сыновья. п. 52. ISBN 978-1-119-99410-7.
  10. ^ Пол Кантрелл. « Аэродинамика авторотации - установившееся снижение. Архивировано 6 апреля 2007 г. на Wayback Machine » Коптеры Дата обращения : 11 ноября 2013 г.
  11. ^ Пользователь, Super. "Broken Wing Awards" . www.ursrucker.com . Архивировано из оригинала на 1 апреля 2018 года . Проверено 25 апреля 2018 года .

Внешние ссылки [ править ]

  • Популярное объяснение авторотации, написанное Полом Кантреллом.
  • «Исключительный полет» пилота экономит на вертолете 540 000 долларов - The New Zealand Herald , понедельник, 18 февраля 2008 г.