Авиация Авторотация - Использование

На вертолётах наиболее частая причина использования авторотации — это неисправность двигателя, но авторотация также может использоваться и в случае полного отказа рулевого винта, поскольку при авторотации нет реактивного момента, создаваемого несущим винтом. В некоторых экстремальных ситуациях авторотация может использоваться для выхода из вихревого кольца если позволяет высота.

На одновинтовых вертолётах при отказе двигателя несущий винт, продолжая двигаться по инерции, какое-то время будет по прежнему создавать подъёмную силу. При этом пилот в первую очередь должен переместить ручку управления вперед — влево при малых скоростях полета или назад — влево при больших для компенсации разворота вправо и сохранения частоты вращения несущего винта. После этого пилот должен установить шаг винта на минимально возможный, чтобы не дать винту потерять скорость. Из-за уменьшения шага винта вертолет начинает быстро снижаться, обеспечивая сильный набегающий снизу поток воздуха. Набегающий поток воздуха оказывает сильное воздействие на винт, раскручивая его в том же направлении, в котором он вращался. Направление вращения остается тем же по законам аэродинамики, для понимания процесса можно провести аналогию между лопастью винта и планированием самолёта с выключенным двигателем.

Несколько факторов влияют на скорость снижения в режиме авторотации: плотность воздуха, вес вертолёта, частота вращения винта, скорость набегающего потока воздуха. Для контроля скорости снижения пилот в первую очередь контролирует скорость набегающего потока воздуха. Уменьшение или увеличение скорости регулируется шагом винта, как и при нормальном полете. Установившаяся скорость вертикального снижения составляет приблизительно 25-30 м/с и зависит от модели вертолёта и факторов, описанных выше. Такая скорость не может быть погашена только за счет инерции несущего винта и при отсутствии достаточной для набора горизонтальной скорости высоты посадка невозможна. Военные вертолёты работают на малой высоте, поэтому для спасения экипажа иногда устанавливают катапультируемые кресла и предусматривают отстрел лопастей несущего винта перед катапультированием.

За время снижения несущий винт накапливает большую кинетическую энергию за счёт своей массы и скорости вращения. За несколько метров до земли пилот увеличивает шаг винта, как при работающем двигателе, винт создает подъёмную силу, скорость снижения уменьшается практически до нуля, и вертолёт производит мягкую посадку «по самолётному».

Для более безопасного приземления вертолёт должен иметь или достаточную высоту или достаточную горизонтальную скорость. Высота необходима для раскрутки несущего винта во время снижения. Горизонтальная скорость используется для быстрого перевода кинетической энергии движения вертолёта в энергию вращения винта. При отказе двигателя на малой высоте с большой долей вероятности приземление может закончиться катастрофой.

Зоны лопасти винта при авторотации

Зоны лопасти винта при авторотации

Во время вертикальной авторотации, диск, образуемый вращающимися лопастями, можно разделить на три области: ведущую, ведомую и зону отрывного обтекания. Размер этих областей изменяется в зависимости от наклона лопастей, скорости снижения и частоты вращения винта. Когда эти параметры изменяются, изменяется и процентное отношение этих трёх областей.

Ведомая зона располагается на концах лопастей. Обычно составляет около 30 % радиуса. Ведомая зона обеспечивает торможение лопастей и как следствие, снижение частоты вращения винта.

Ведущая зона, или зона авторотации, обычно составляет от 25 до 70 % радиуса винта и является источником движущей силы вращения лопасти при авторотации. Суммарная аэродинамическая сила в этой области направлена немного вперёд относительно оси вращения и вызывает ускорение вращения винта.

Внутренние 25 % лопасти работают на углу атаки больше критического, вызывая замедление вращения винта.

Постоянная скорость вращения винта достигается тогда, когда сила, образуемая ведущей зоной, уравновешивается силами торможения ведомой зоной и зоной отрывного обтекания. Пилот регулирует наклон лопастей, например, увеличивая площадь ведущей зоны, это вызывает ускорение вращения винта и, в свою очередь, увеличение ведомой и закритической зон, поэтому вращение стабилизируется на более высокой частоте. Уменьшение ведущей зоны уменьшает скорость вращения.