Учебник игры-симулятора "Разорванное Небо: Ка-52 против Команчи"

Автор: Артур "CEP}I{AHT" Валитов, член вертолетной гильдии RAF

Предисловие

Данный учебник включает рекомендации и советы игроку, начиная от взлета и до победы в кампаниях и боевых операциях. Хотя он написан, ориентируясь на начинающего в области вертолетных симуляторов, в учебник включена информация, представляющая интерес для игроков с опытом. Учебник не претендует на всеохватывающую и полную информацию и на абсолютную точность деталей и терминологии, касающихся реальных вертолетов. Советы и информацию, представленные здесь, следует воспринимать как руководство к действию и отправную точку в наращивании собственной практики, опыта и нахождения собственных методов и приемов.

В создании учебника использованы материалы и иллюстрации:
Razorworks http://www.razorworks.com
ОКБ им. Камова http://www.kamov.ru
Летчика-испытателя Бездетнова В.А. (Вихревое кольцо. "Вертолет" 1999г. №5.)
Сайт "Мир Вертолетов" http://avia.russian.ee/vertigo/
Права являются собственностью их соответствующих владельцев.

Теория полета и особенности вертолета.

Выдержки из "Мир вертолётов"

Вертолет, летательный аппарат тяжелее воздуха с вертикальными взлетом и посадкой, подъемная сила в котором создается одним или несколькими (чаще двумя) несущими винтами. Слово "вертолет" введено вместо иностранного "геликоптер". Вертолет взлетает вертикально вверх без разбега и совершает вертикальную посадку без пробега, неподвижно висит над одним местом, допуская поворот вокруг вертикальной оси в любую сторону, производит полет в любом направлении со скоростями от нуля до максимальной. При вынужденной остановке двигателей в полете вертолет может совершить планирующий спуск и посадку, используя самовращение (); двухвинтовые соосные и вертолеты продольной схемы.

Вертолеты любой схемы состоят из планера, аналогичного самолетному (фюзеляж, шасси, органы управления, электро-, радио- и навигационное оборудование и т.д.), винтовой несущей системы (несущих винтов), двигательной (силовой) установки, трансмиссии (привода). Одновинтовые вертолеты с механическим приводом, кроме того, имеют хвостовой винт и систему управления им.

Подавляющее большинство конструкций несущих винтов вертолетов выполнено с шарнирной подвеской лопастей. Такая подвеска дает возможность лопастям совершать маховое движение, обеспечивающее балансировку вертолета во всем диапазоне скоростей полета. В то же время маховое движение лопастей ставит предел увеличению скорости полета вертолета свыше 350-370км/ч из-за срыва потока на них. В 1965г. появились вертолеты американской фирмы "Локхид" с бесшарнирными полужесткими винтами, у которых маховое движение концов лопастей осуществляется вследствие упругого изгиба лопастей. А в 60-е годы ХХ века начались разработки конструкций жестких винтов, у которых практически устранено маховое движение. Такие винты могут быть применены только в двухвинтовой соосной системе, обеспечивающей балансировку и управление вертолета. Жесткие соосные винты, не имея срыва потока, позволят довести скорость полета до 500-600км/ч. Основные три типа конструктивного выполнения лопастей - смешанная конструкция со стальным трубчатым лонжероном; цельнометаллическая конструкция с прессованным из алюминиевого сплава лонжероном; цельностеклопластиковая лопасть. Аэродинамическая компоновка лопастей зависит от назначения вертолета и определяется условиями взлета, значением максимальной скорости конца лопасти при максимальной скорости полета.

Управление несущими винтами состоит из двух систем: управления общим шагом лопастей и управления циклическим шагом лопастей.

Управление общим шагом лопастей осуществляется одновременным поворотом их в осевом шарнире относительно продольной оси лопасти посредством рычагов и тяг и служат для изменения вертикального режима полета: при одновременном увеличении угла установки всех лопастей вертолет поднимается; при одновременном уменьшении углов - опускается.

Циклическое управление шагом лопастей выполняется автоматом перекоса, изобретенным Б.Н.Юрьевым в 1911 году. Автомат перекоса расположен на оси винта и состоит из двух колец, подвешенных на кардане к неподвижной опоре. Внутреннее кольцо соединено с тягами продольного и поперечного управления; внешнее кольцо - с тягами, управляющими лопастями. Под действием тяг управления внутреннее кольцо автомата перекоса наклоняется, вызывая синусоидальное изменение углов установки лопастей в осевом шарнире и появление горизонтальной составляющей тяги несущего винта, которая вызывает поступательное движение вертолета и наклоняет его в сторону движения.

Продольное и поперечное управление вертолетом осуществляется через автоматы перекоса; путевое управление - изменением шага лопастей хвостового винта (на одновинтовых вертолетах) или одновременным изменением общего шага лопастей в противоположных направлениях (на соосных вертолетах). При переходе на режим безмоторного планирования (режим самовращения несущих винтов) опусканием рычага общего шага уменьшают угол установки лопастей до 3-5 градусов.

Технические, аэродинамические особенности и ограничения вертолетного полета.

Все нижеследующие эффекты присутствуют в симуляторе и могут быть включены для реалистичности полёта.

Эффекты присущие вертолетному полету.

Воздушная подушка и влияние поверхности

На низких высотах от поверхности (ниже 30 м) экранирующее влияние земли на поток отбрасываемый несущим винтом создаёт своеобразную "воздушную подушку". Это приводит к тому, что меньше общего шага требуется для той или иной вертикальной скорости или достижения зависания.

Вихревое кольцо или воронка

Очень опасная ситуация возникает при быстром вертикальном снижении при отсутствии или незначительном горизонтальном перемещении. Заключается она в том, что при таком снижении может возникнуть баланс между скоростью снижения вертолёта и его несущего винта и скоростью отбрасываемого вниз потока, которыйЖ, завихрясь, захватывается обратно в несущий винт. При этом, естественно, теряется подъемная сила, и вертолёт начинает падать в созданную "воронку".

Увеличения общего шага в данной ситуации не только не спасает, но и усугубляет кризисное положение - лишь ускоряя обращение в вихревом кольце. Выведение из такой ситуации возможно в основном только за счёт изменения циклического шага и набора горизонтальной скорости, которая дает аэродинамический подъём и также смещает воздушные потоки, прерывая вихревое кольцо и позволяя выйти из созданной воронки.

Срыв потока на лопастях

У вертолёта существует ограничение максимальной скорости горизонтального полёта. Связано оно не с пределом мощности, а с аэродинамикой несущего винта. При увеличении горизонтальной скорости достигается ситуация, когда скорость отбрасываемого потока сравнивается с со скоростью набегающего протока воздуха в полёте. Таким образом, несущий винт больше не совершает полезной работы и наступает срыв потока - сначала на возвращающихся лопастях. При этом теряется его несущая функция, хотя подъем может еще существовать за счёт протока по поверхностям фюзеляжа. Такое и дальнейшее увеличение скорости приводит к увеличению разницы давления потока на лопасти несущего винта, их разбалансировку, поломку и перехлест, с катастрофическими последствиями.

Аэродинамические эффекты поверхностей вертолета (подъем, силы потока по фюзеляжу)

При наборе горизонтальной скорости набегающий воздушный поток создаёт аэродинамический подъем на поверхностях фюзеляжа так же, как и в случае с самолётом. В дополнение к этому этот поток уплотняет отбрасываемый поток на несущем винте, что тоже служит увеличению подъемной силы при том же значении оборотов и общего шага. Это явление делает возможным посадку и взлёт на вертолёте с разбега, как и на самолёте, что помогает для уменьшения расхода топлива, при перегрузке или падении мощности в таких ситуациях, как сбой одного из двигателей, или полётах на больших высотах над уровнем моря с повышенным разряжением воздуха.

Крутящий момент

Вращение несущего винта создает реактивный момент на фюзеляже, закручивающий его в обратную сторону. Для компенсации, в традиционной одновинтовой схеме, применяется хвостовой винт. Управление шагом этого винта традиционно было осуществлено педалями. Изменения воздушного потока (ветер) и любое изменение общего шага выводят из баланса противодействие этому реактивному моменту и пилот должен практически постоянно осуществлять корректировку педалями. Потеря или сбой управления, передачи и агрегата хвостового винта будет катастрофической для такой схемы вертолёта. В двухвинтовой соосной схеме применение противовращения устраняет данную проблему, что и сделано в летной модели Ка-52 в симуляторе. В Команчи, как и в других, наиболее современных моделях вертолётов, данная задача автоматизирована (в симуляторе эта настройка включена по умолчанию), однако повреждения способны привести к отказу этой системы. Наиболее ощутимо выключение этой настройки проявляется в управлении Апачи и Ми-28, где нужно постоянное управление хвостовым винтом.