GZ_5

1.

Групове заняття № 5
Змістовий модуль 10.
Експлуатаційні обмеження вертольота
Мі-8МСБ-В
Тема: Експлуатаційні обмеження
вертольота МСБ-В
Мета: Вивчити експлуатаційні обмеження транспортного
вертольота:
1. Експлуатаційний діапазон перевантажень.
2. Максимально допустимі кути крену.
3. Максимально допустимий кут тангажа та темп його зміни.
4. Максимально і мінімально допустимі оберти НГ та темп
зміни загального кроку НГ.
1

2.

Rзовн. = Rн + Rкр .. + Rст. + Rф. + RРГ + ... + Rін. ,
G = mg
n = ni + nj + nk
n
Rзовн.
2

3. Проекції вектора перевантаження на осі швидкісної системи координат

Схема сил, що діють на вертоліт у польоті.
М реакт РГ
Yа
Rн
М z ст
Ty а
Мz НГ
Txа
РГ
nZa =
М zф
Yа ст
X шк
O
Yô
V
áàë
Xа
X
TZa − TРГ + Z AФ
G
Бокове
перевантаження
X
nYa =
TYa + Yаст + Yф
n Xa =
G
TXa − X шк
G
G
Нормальне швидкісне перевантаження
Поздовжнє швидкісне (тангенційне)
перевантаження
3

4.

Діапазон перевантажень залежить від:
– режиму роботи СУ;
– обертів НГ;
– злітної маси;
– маси вантажу;
– атмосферних умов;
– режиму польоту.
Примітка: Звичайно діапазон перевантажень визначається для
нормальної злітної маси та до стандартних умов.
Закон зміни нормального перевантаження для забезпечення
постійної висоти польоту Н = const (TYa cos = G ) :
1
nYa =
cos
4

5. Для такої умови і типових значень (кута крену) визначені потрібні значення :

Для такої умови і типових значень
потрібні значення nYa :
(кута крену)
визначені
Для Ми-8:
- max .доп = 45,0 що відповідає n ya = 1,41 ;
Таким чином, чим більший крен, тим більше нормальне
перевантаження потрібно для збереження висоти, і саме це
обмежує максимальні значення крену при маневруванні.
1.1. Для вертольота Мі-8 максимальне експлуатаційне
e
n
= 2,0
перевантаження за міцністю
. Це значення
ya
max
перевантаження обмежується міцністю силових вузлів
вертольота (деформація або руйнування конструкції). Це
можливо при польоті на великих швидкостях та невеликих
барометричних висотах під час маневрування з одночасним
збільшенням кута атаки і загального кроку НГ.
5

6.

1.2. У льотній експлуатації вертольота Мі-8 максимально
допустиме значення перевантаження (nYa.max.доп≤1,5) обмежується
за умови недопущення зриву потоку з кінців відступаючих лопатей
НГ. Для вертольота Мі-8МСБ-В величини експлуатаційних обмежень
(маса вертольота, барометрична висота, допустимі кути крену,
швидкість польоту, темп зміни кута тангажу на висхідних маневрах)
для недопущення зриву потоку з кінців відступаючих лопатей НГ
наведені в розділі КЛЕ 4.10. ВИКОНАННЯ ПІЛОТАЖУ.
1.3. Обмеження мінімально допустимого значення
перевантаження nYa.min.доп≥0,6 пов’язане з небезпекою ударів кінців
лопатей НГ по хвостовій балці. Поява такої небезпеки найбільш
імовірна наприкінці введення вертольота в маневр “пікірування” та
виведення його з маневру “гірка”, коли льотчик для переведення
вертольота в подальший прямолінійний політ відхиляє РК “на себе”.
Для вертольота Мі-8МСБ-В такі експлуатаційні обмеження наведені
в розділі КЛЕ 4.10. ВИКОНАННЯ ПІЛОТАЖУ.
Таким чином з метою забезпечення безпеки польотів для
вертольоту
Мі-8
призначений
експлуатаційний
діапазон
6
перевантажень:
0,6 n ya доп 1,5

7.

Експлуатаційні обмеження для витримування діапазону перевантажень
4.10.4.3. Темп і величина відхилення РК на себе повинні бути такими, щоб
вертольот досягав зміни кута тангажу на 20° за час не менше 6-7 с. Введення
та виведення з гірки проводити при постійному значенні ЗКНГ.
4.10.4.6. Виведення з гірки починати при досягненні швидкості 110-100
км/год. Для виведення відхилити РК від себе з темпом, що забезпечує вихід
вертольота в ГП за час не менше 5-6 с, не допускаючи зменшення швидкості
меншої мінімальної для даної висоти, зазначеної в таблиці 2.5.2.
4.10.3.4. Введення в пікірування після виконання маневру (гірки, розвороту
на гірці та ін) виконувати з кутами тангажу на пікірування за величиною не
більше кутів пікірування, зазначених у таблиці 4.10.1 у графі для швидкості
150 км/год і менше.
4.10.3.5. Введення в пікірування з ГП зі зміною кутів тангажу до 20°
виконувати за час не менше 5 – 6с з відхиленням РК від себе при постійному
значенні ВЗК, утримуючи вертоліт від кренів і розворотів.
4.10.3.8. Пікірування виконувати з постійним значенням ЗКНГ
4.10.3.13. Виведення з пікірування здійснювати за час не менше 8-9 с, не
допускаючи збільшення обертів НГ більше 103%.
ПОПЕРЕДЖЕННЯ.
1. ВВЕДЕННЯ У ПІКУВАННЯ І ВИВЕДЕННЯ З ГІРКИ ЗА ЧАСМЕНШЕ 5-6с З
ТЕМПОМ БІЛЬШЕ 3 ° / с ЗАБОРОНЯЄТЬСЯ.
2. ЗМІНЮВАТИ ЗКНГ ПРИ ВИКОНАННІ ГІРОК І ПІКІРУВАНЬ
7
ЗАБОРОНЯЄТЬСЯ.

8.

Таблиця 2.5.4. Максимально допустимі швидкості введення в гірку та
виведення з пікірування
Висота польоту, м
Максимально допустима
швидкість введення в
гірку з режиму
горизонтального польоту,
км/год
Максимально допустима
швидкість при виведенні
з пікірування, км/год
0 – 500
220
300
500 – 1000
200
300
1000 – 2000
180
250
8

9. 2. Максимально допустимі кути крену Причини обмеження: - максимально-допустиме значення перевантаження (причини наведені на

слайдах №4, 5, 6);
- запас по зриву потоку на лопатях НГ;
- спрощення техніки пілотування.
0
Для Мі-8МСБ-В рекомендовані кути крену 45
Таблиця 2.5.3 КЛЕ
Висота польоту, м
Максимально допустимий кут крену, градуси, при
масі вертольота
11 100 кг і менше
понад 11 100 кг
50 – 2000
30
30
2000 – 3000
30
20
Понад 3000
15
15
Примітка: 1. Форсовані віражі та розвороти на висотах 50-1000 м при
нормальній злітній масі і менше на швидкостях польоту 120-250 км/год
дозволяється виконувати з креном до 45°.
2. На дійсних висотах до 50 м над рельєфом місцевості допускається кут
крену, за величиною чисельно рівний висоті польоту, але не більше значень,
зазначених у таблиці 2.5.3.
9

10.

Розвороти і віражі
Дозволяється виконувати з креном не більше:
а) 15°
– в складних метеоумовах та вночі,
– з вантажем на зовнішній підвісці,
– при сильній турбулентності
– при транспортуванні резервуарів та піддону з бочками
– з несиметричною підвіскою авіабомб масою 500 кг, а також при
скидання по одній авіабомбі масою 500 кг.
б) для запобігання зіткненню з перешкодами при польотах на
гранично малих висотах допускається виконання енергійних розворотів
з кренами до 45° з одночасним зменшенням швидкості польоту.
в) 20°
– на швидкостях до 250 км/год з польотною масою понад 11100 кг та на
режимі самообертання несучого гвинта.
Перевищення максимально-допустимих кутів крену призводить:
− до втрати швидкості або довільного зниження вертольота й
ускладнення техніки пілотування;
− тряски вертольота, росту навантажень на НГ;
− погіршення стійкості та керованості;
− на РСНГ до значного збільшення Vy.
10

11.

3. Максимально допустимий кут тангажа
і темп його зміни
М реакт РГ
Yа
Rн
М z ст
Ty а
Мz НГ
М zф
Txа
РГ
Yа ст
X шк
O
Yô
Загальні положення.
V
бал
Xа
X
,Xg
X
G
Кут тангажа – це кут між осями OX та OXg.
Причини обмеження:
- гальмування вертольота на висхідних маневрах і розгін на спадних;
- розбалансування вертольота;
- ускладнення пілотування;
- ймовірність потрапляння до критичних режимів (”вальожка”, осідання”).
11

12.

Попередження: при виконанні фігур пілотажу кут тангажу ≤20о.
При виконанні пікірування рекомендовані наступні кути
тангажу:
КЛЕ Таблиця 2.5.5
Висота
польоту, м
Максимальна зміна кута тангажа при швидкості введення в
пікірування, км/год
150 і менше
180
200
220
До 500
20
20
15
10
500 – 1000
20
20
15
–
1000 – 2000
20
10
–
–
Примітка:
- максимальна зміна кута тангажу від вихідного, що відповідає
горизонтальному польоту на цій швидкості при виконанні
гірок, не повинна перевищувати 20°;
- при виконанні горизонтального розгону кут тангажу на
пікірування повинен перевищувати 20°;
- при виконанні горизонтального гальмування кут тангажу на
кабрування повинен перевищувати 15°.
12

13. Причини обмежень темпу зміни υ:

При введенні в «гірку» і виводі з пікірування:
а) внаслідок статичної нестійкості НГ по куту атаки
вертоліт «охоче» збільшує нормальне перевантаження і
швидко досягає n y a доп
∆Тy
Тyа
Rн
Тха
G
n y a ввод =
T y a ГП + T y
mg
13

14. б) зі збільшенням кута атаки НГ потрібне значення крутного моменту на валу НГ падає, а потужність, підведена до НГ залишається

незмінною (φ0=соnst),
що приводить до «розкручування» НГ. Система автоматичного регулювання
двигуна може не встигнути відреагувати при високому темпі збільшення υ.
Перевищення обертів НГ носить у собі небезпеку руйнування головного
редуктора і НГ (значні відцентрові сили й аеродинамічні сили). У підсумку
двигуни будуть автоматично переведені на знижений режим роботи, але
з'явиться передумова для наступного неприпустимого «провалу» обертів НГ
при
енергійному
виводі
з
гірки.
в) при перевищенні темпу можливе потрапляння в режим «підхоплення».14

15. Обмеження темпу зміни кута тангажу. а) Введення до пікірування та виведення з гірки

ПОПЕРЕДЖЕННЯ. ЗАБОРОНЯЄТЬСЯ ВВЕДЕННЯ У ПІКУВАННЯ І
d
ВИСНОВОК З ГІРКИЗА ЧАС МЕНШ 5-6с, тому:
200 /(5...6)c.
dt
Причини обмеження :
- Зменшення н веде до зменшення н (Тн) тому виведення з гірки буде
млявим;
- При зменшенні н зменшується конусність НГ, зростає імовірнсть удару за
хвостову балку при ході ручки управління на себе;
б) Введення до гірки:
d
20 0 /(6...7)c.
dt
Виведення з пікірування:
здійснювати за час не менше 8-9 с, не
допускаючи збільшення обертів несучого
гвинта понад 103%.
Причини обмеження :
- НГ не сприяє стійкості за кутом атаки (M Zнг 0) , тому вертоліт “охоче”
збільшує кут атаки і швидко досягає nYaдоп ;
- Зі збільшенням н зростає н - САР СУ не встигає відреагувати на
зменшення Nпідв до НГ (розкручення НГ);
- Можливе потрапляння до режиму “підхоплення”.
15

16.

3. Мінімально і максимально припустимі оберти НГ
та темп зміни загального кроку НГ.
Загальні положення.
Відомо, що
( н R) 2
Tн = СТ
Fн
2
н
- підтримується САР (встановленням корекції в крайнє праве
положення) і дорівнює оптимальному значенню на крейсерському та
номінальному режимах польоту
n н = 95 2%
На не сталих режимах польоту н змінюється відносно номінального
значення, що потребує обмеження нmin
та нmax
На крейсерських режимах польоту дозволяється встановлювати оберти
НГ від 93 до 94 %, використовуючи перемикач переналаштування.
16

17.

Обмеження максимально припустимої частоти обертання НГ.
Причини обмеження:
- неприпустимість тривалої дії великих відцентрових сил на деталі
вільної турбіни двигунів;
- недостатнє змащування підшипників і деталей муфти вільного ходу;
- при подальшому збільшенні ЗКНГ (наприклад, при виводі з
планерування) можуть створитися несприятливі умови в роботі
муфти вільного ходу (ударне включення, прослизання та ін) через
перегрівання деталей муфти при тривалій роботі на цих режимах.
Для вертольота Ми-8МСБ-В можливе підвищення частоти
обертання:
На режимі вище малого газу:
- на час t ≤ 30c до значень nmax.доп≤ 103%
На режимі малого газу:
- на час t ≤ 5c до значень nmax.доп≤ 105%
На РСНГ рекомендована частота обертання НГ від 98 до 100%.
17

18. Причини обмеження мінімальних обертів: - виникнення значних значень крутних моментів на валах вільних турбін двигунів; -

підвищені навантаження на шестерні головного редуктора.
Для вертольота Мі-8МСБ-В можливе зменшення частоти
обертання:
На режимах моторного польоту: ≥ 89 % протягом не більше 30 с.
Примітка: 1. У разі відмови одного з двигунів допускається
короткочасне, не більше 10с і не більше чотирьох разів за ресурс,
падіння частоти обертання НГдо 80%.
2. При виконанні посадок з коротким пробігом з одним і двома
непрацюючими двигунами допускається на малій висоті біля землі,
безпосередньо перед приземленням (при «підриві» ЗКНГ), падіння
частоти обертання НГдо 70 % протягом 5 с і не більше чотирьох разів за
ресурс.
На РСНГ частота обертання НГ повинна бути не менше 92%.
18

19.

Темп зміни загального кроку НГ
Витримування н у встановлених межах забезпечується
темпом переміщення ВЗК:
1. На перехідних режимах польоту для збереження обертів в
межах n н = 95 2% :
- вгору за часом не менше 5 с від значення ЗКНГ від 1- 3° до
кроку, що відповідає злітному режиму;
- вниз не швидше 1 град/с за будь-якого вихідного значення
загального кроку.
2. На інших режимах польоту має бути таким, щоб оберти НГ не
виходили за допустимі межі 89%≤nдоп≤ 103(105)%.
19

20.

Причини обмеження темпу зміни загального кроку НГ
1. Захист від розкручування/гальмування НГ
При швидкому зменшенні загального кроку НГ, зменшується
профільний опір, що може спричинити різке зростання частоти
обертання (розкручування), і в подальшому як наслідок цього зменшення.
При надто швидкому збільшенні кроку — навпаки, НГ може різко
зменшити оберти, що небезпечно для двигунів, трансмісії, можливого
провалу тяги.
2. Аеродинамічна стійкість
Лопаті мають інерцію та пружні властивості. Різкі зміни кута
встановлення (особливо при зменшенні) можуть викликати коливання
(флатер, вібрації).
Це може призвести до втрати керованості або навіть руйнування лопаті.
3. Час приймальності двигунів (5 секунд для Мі-8СБ-В)
САР двигунів не може миттєво компенсувати різкі зміни
навантаження НГ (профільного опору).
Якщо крок змінюється занадто швидко, крім провалу тяги
виникає небезпека порушення режиму роботи компресора або
перегріву лопаток турбіни.
20

21. Література

1. Мі-8МСБ-В. Керівництво з льотної експлуатації : зі змінами №11 від 23.09.2024.
– ОТД, 2024. – 786с.
2. Практична аеродинаміка вертольота Ми-8МТ. Ч. 1. Аеродинамічне
компонування, характеристики стійкості, балансування та експлуатаційні
обмеження вертольота : навч. посіб. / А. М. Алімпієв, В. М. Костенко, І. Б.
Ковтонюк та ін. ; за заг. ред. В. М. Костенка. – Х. : ХУПС, 2013.
3. Практична аеродинаміка вертольота Ми-8МТ. Частина 2. Режими польоту
вертольота: навч. посібник / В. М. Костенко, А.Г. Зінченко, С.І. Пчельніков та
ін. – Х. : ХНУПС, 2020.
4. Практична аеродинаміка вертольота Ми-8МТ. Ч. 3. Дальність польоту та
особливі випадки в польоті : навч. посіб. / В. М. Костенко, А. М. Алімпієв, І. Б.
Ковтонюк та ін.; за заг. ред. В. М. Костенка. – Х.: ХУПС, 2014.
5. Аеродинаміка і динаміка польоту вертольота. Ч. 2. Динаміка польоту
вертольота: підручник / А. Г. Зінченко, І. Б. Ковтонюк, В. М. Костенко та ін.; за
заг. редакцією В. М. Костенка та І. Б. Ковтонюка. – Х. : ХУПС, 2010.
6. Вертольот Мі-8. Технічний опис. Книга I: Льотно-технічні характеристики,
2000. – 46с.
21