Диапазон разрешенных скоростей вертолета Ми-8

Существует общая для всех вертолетов закономерность — чем больше высота полета, тем меньшей должна быть максимальная скорость вертолета. Это принципиальное ограничение для всех вертолетов, вызванное наличием НВ. Такие ограничения вводятся, чтобы не допустить начала срыва потока с концов лопастей НВ.

Скорости обтекания опережающей и отстающей лопастей НВ при наличии поступательной скорости вертолета будут неодинаковы. При этом разница в скоростях обтекания будет тем больше, чем больше поступательная скорость полета. Поскольку скорость обтекания опережающей лопасти увеличивается за счет скорости полета вертолета, то при увеличении поступательной скорости неизбежно наступит момент, когда скорость обтекания на концах опережающих лопастей достигнет скорости звука

где Т — абсолютная температура воздуха. При этом начнется волновой срыв потока, возникнут скачки уплотнения, сопротивление движению лопасти резко возрастет, а подъемная сила уменьшится, начнутся вибрации. Собственно, чтобы избежать наступления этих явлений, и вводят ограничение поступательной скорости полета вертолета.

C увеличением высоты полета температура воздуха уменьшается в среднем на 6,5 °С на 1 км высоты, а значит, уменьшается и скорость звука. Соответственно на такой же порядок ограничивают (уменьшают) и максимальную скорость полета вертолета. На практике число М (отношение скорости движения профиля и скорости звука), при котором появляются срывные явления, существенно меньше единицы.

Существование зоны на сметаемой НВ поверхности, в которой появляются явления волнового кризиса, и вынуждает ограничивать окружную скорость вращения НВ и максимальную скорость полета вертолета. В то же время отстающая лопасть, чтобы создать такую же подъемную силу, как и опережающая, должна переводиться на большие углы атаки. Чем дольше скорость полета, тем больше угол атаки отстающей допасти и, когда он достигает порядка 14°, на ней также начинается срыв потока из-за выхода на закритические углы атаки.

С увеличением высоты полета потребные значения общего шага НВ становятся большими, а значит, и срывные явления будут наступать на меньших поступательных скоростях.

Конструктивно лопасти НВ выполняются так, чтобы срыв потока на опережающей и на отстающей лопастях начинался примерно на одних и тех же поступательных скоростях. Таким образом, в горизонтальном полете вертолета сечения лопасти обдуваются воздушным потоком, кинематические параметры которого значительно изменяются в зависимости от азимутального положения лопасти. За один оборот лопасти, продолжительность которого не превышает 0,3...0,5 с, угол атаки возрастает от небольших отрицательных значений в азимуте φ=90° до больших околокритических значений в азимуте φ=270°. Скорость изменения угла атаки достигает 100...150°/с. При этом в окрестностях азимута φ=270° при колебательных изменениях углов атаки с достаточно большой амплитудой возникают дестабилизирующие моменты, которые возбуждают колебания лопасти в плоскости силы тяги. Возникает режим автоколебаний, который называют срывным флаттером. Это явление также является одной из основных причин ограничения максимальной скорости горизонтального полета. Превышение указанных в РЛЭ максимальных скоростей не допускается. Однако в аварийной обстановке и при отказах авиационной техники (например барометрических приборов) возможно непроизвольное превышение максимально допустимой скорости полета. Поэтому летный состав должен четко представлять признаки превышения максимально допустимой скорости, сущность явлений и их последствия. Вначале, когда скорость станет выше допустимой, появится тряска. С дальнейшим увеличением скорости полета тряска будет усиливаться, вертолет начнет раскачиваться вокруг всех трех осей, ухудшится управляемость. Дальнейшее увеличение скорости полета может привести к полной потере управления.

Минимальные скорости полета ограничиваются из соображений:

•          ненадежной работы указателей скорости полета, так как приемники воздушного давления обдуваются слабым по скоростному напору воздушным потоком, сильно скошенным индуктивным потоком НВ. В результате возможна непреднамеренная потеря воздушной скорости из-за ошибок в технике пилотирования или при воздействии попутного порыва ветра, что, в свою Очередь, может привести к самопроизвольному снижению, «перетяжелению» НВ, самопроизвольному развороту влево, попаданию в режим вихревого кольца;

•          исключения длительного воздействия повышенных напряжений в конструкции вертолета из-за тряски;

•          обеспечения безопасной вынужденной посадки при отказе двигателей на малой высоте;

•          обеспечения достаточного запаса продольной и путевой устойчивости.

Скорости меньше минимально допустимой неизбежны на взлете и при посадке, однако в этих случаях такие режимы являются проходными.