ИССЛЕДОВАНИЕ УПРАВЛЯЕМОСТИ ВЕРТОЛЕТА С ГРУЗОМ НА ЕГО ВНЕШНЕЙ ПОДВЕСКЕ

© Г.Н.Бабенко
© Государственный музей истории космонавтики им. К.Э. Циолковского, г. Калуга
Секция "Авиация и воздухоплавание"
2016 г.

Долгое время существовал пробел в вопросе о причинах и характере изменения управляемости вертолета с грузом на его внешней подвеске (ВП). Данное обстоятельство привело к отсутствию в литературе по пилотированию вертолета достоверных теоретических сведений о динамике вертолета с грузом на его внешней подвеске, что оказывает негативное воздействие на безопасность полетов и усложняет процесс обучения летного состава.

Среди публикаций на эту тему преобладает точка зрения о повышении эффективности управления при транспортировке груза вертолетом на его внешней подвеске за счет смещения центра масс системы "вертолет-груз", но некоторые авторы позже изменили свою точку зрения и говорят о снижении эффективности управления.

По мнению автора данного доклада, такой подход справедлив лишь в случае жесткого крепления груза к вертолету, например, с помощью штанги. В случае использования тросовой внешней подвески с креплением к вертолету посредством сферического шарнира, у системы «вертолет-груз» нет единого центра масс, а значит, динамику вертолета с грузом на внешней подвеске следует рассматривать как динамику двух твердых тел, соединенных сферическим шарниром с учетом взаимного силового воздействия.

В данном докладе рассматривается возможность использования программного комплекса «HeliCargo» в качестве инструмента исследования динамики вертолета с грузом на внешней подвеске, а также приведены результаты проверки адекватности математической модели динамики вертолета Ми-8МТВ с грузом на внешней подвеске в части управляемости на основе сравнения данных вычислительных экспериментов (ВЭ) и летных испытаний.

Приведены результаты исследований, полученных с помощью программного комплекса «HeliCargo», а именно: определен характер изменения эффективности управления и установлена причина изменения параметров управляемости при транспортировке груза на его внешней подвеске.

Из полученных результатов следует, что при транспортировке груза на внешней подвеске, эффективность управления, выраженная через максимальное угловое ускорение, приобретаемое вертолетом в первоначальный момент времени при отклонении ручки циклического шага, увеличивается. Данное увеличение эффективности управления объясняется приростом тяги несущего винта (НВ), обусловленного необходимостью парирования силы натяжения троса. А это значит, что при равном отклонении кольца автомата перекоса на НВ вертолета с грузом на внешней подвеске формируется момент относительно центра масс больший, чем у вертолета без груза за счет большей силы на НВ, при равных моментах инерции вокруг соответствующих осей.

Рассмотрен случай, когда выполняется условие равенства массы сравниваемых систем «вертолет-груз», т.е. случай транспортировки груза внутри кабины и на внешней подвеске. В случае сравнения показателей эффективности управления вертолета, транспортирующего груз в кабине и вертолета с грузом на ВП, потребная тяга на НВ в обоих случаях будет равная, так как массы систем "вертолет-груз" одинаковы, но при этом моменты инерции вертолета с грузом в кабине будут больше, чем у вертолета с грузом на ВП. Следовательно, вертолет с грузом на ВП будет приобретать большее угловое ускорение относительно ЦМ, чем вертолет с грузом внутри кабины, за счет меньшего момента инерции при равных силах на НВ. В результате чего и увеличивается эффективность управления.

Эффективность управления, выраженная через максимальное угловое ускорение, увеличивается при транспортировке груза на ВП как в сравнении с пустым вертолетом, так и по отношению к вертолету с аналогичным грузом в кабине. Полученные результаты согласуются с литературой, основанной на опыте летной эксплуатации вертолетов, и представляют собой правильное теоретическое обоснование.