Вертолетные следы заслуживают широкого места, часть 2

Aug 28, 2023

Вычислительная гидродинамика, выполненная Исследовательским центром Эймса НАСА, иллюстрирует изменение вихрей, вызванных наступающими и отступающими лопастями ротора.

В прошлом ФАУ проводило комплексную программу летных испытаний, чтобы лучше понять риск для самолета, который случайно летит вслед за вертолетом.

В испытаниях использовался ряд вертолетов различных размеров. Исследователи летали на UH-1H армии Национальной гвардии, S-76A, принадлежащем самому ФАУ, армейском UH-60 Black Hawk, Sikorsky CH-53E Super Stallion корпуса морской пехоты и армейском Boeing CH-47D Chinook. Что касается самолетов, агентство использовало Beechcraft T-34C и Bellanca 8KCAB Super Decathlon для исследования следов вертолета. (См. Тимчишин, Биль и Тигер, «Исследование вихревых следов, генерируемых винтокрылыми летательными аппаратами, в ходе летных испытаний», в материалах конференции по вихревым следам самолетов, Вашингтон, округ Колумбия, 29–31 октября 1991 г.)

Есть несколько способов столкнуться с вихрем, и программа испытаний FAA разделила их на параллельные и перекрестные. Параллельная встреча является наиболее очевидной и происходит, когда следящий за ней самолет летит примерно в том же направлении (позади и ниже) от движущегося самолета. Встреча с пересечением траектории происходит, когда вы пролетаете сквозь вихревой след под большим углом. Вертолеты, как правило, летят прямо к рампе, им не нужно летать по схеме движения, как это делают самолеты. Таким образом, вполне вероятно, что во многих случаях мы будем лететь поперек курса вертолета, особенно вблизи схемы движения.

Летчики-испытатели ФАУ вошли в вихревой след вертолета во время параллельных столкновений, пролетая выше, ниже, слева и справа от вихря. В целом, на небольших расстояниях разноса самолет испытывал сильные отклонения по тангажу и/или рысканью, когда вертолет летел на более низких скоростях. Столкновения на близком расстоянии привели к временной потере управления. Обратите внимание, что это отличается от реакции на столкновение со следом от самолетов, которые преимущественно вызывают качку. На больших расстояниях разноса отклонения были более выраженными, когда вертолет летел на более высоких скоростях. Вихрь, создаваемый наступающей лопастью, обычно вызывает более резкие крены и отклонения от курса, чем вихрь отступающей лопасти. Во время параллельных столкновений идущий за ним самолет резко отклонялся от курса, отклонялся от курса или по тангажу.

Веса и пробуждения UH-60 имеет максимальную взлетную массу (MTOW) 20 250 фунтов и четыре лопасти несущего винта диаметром чуть более 53 футов. У Т-34С углы крена составляли 45 градусов. на расстоянии мили позади UH-60, летящего на скорости 70-80 узлов. Турбулентность характеризовалась как «жесткие удары». Углы крена при высадке увеличились почти до 75-90 град. поскольку расстояние разделения сократилось до полумили.

Серьезность отклонений Т-34С возрастала по мере того, как UH-60 замедлялся до приближения к скорости. Т-34С был крен за пределы 90 град. когда он пролетел в миле позади UH-60. Когда Т-34С пролетел на полмили позади UH-60, его крен превысил 180 градусов. банка.

Серия UH-1 Huey, представленная в 1960-х годах, до сих пор очень распространена в качестве самолетов для тушения пожаров и вертолетных работ. UH-1H, использованный для испытаний FAA, имел взлетную массу 9500 фунтов и две лопасти несущего винта длиной 44 фута. диаметр. На дистанциях от 0,3 до 0,5 морских миль Т-34С испытывал крены от 30 до 75 град. Однако некоторые из тестовых точек вызвали гораздо более выраженные отклонения от крена и привели к потере контроля и вращению.

Армейский вертолет CH-47D Chinook, легко узнаваемый благодаря своей тандемной конфигурации несущих винтов, представляет собой тяжелый вертолет. Его взлетная масса составляет 50 000 фунтов, длина - 60 футов. диаметр ротора. Как и ожидалось, вихрь за двухвинтовым CH-47D сильный. На расстояниях менее 0,8 мили отклонения крена изменялись от 90 до 210 град. крена, и многие из них привели к потере контроля и вращениям.

Sikorsky CH-53E даже больше, чем Chinook. Он имеет взлетную массу 69 750 фунтов и семилопастной несущий винт длиной 79 футов. диаметр. CH-53E также производил сильные крены. На расстоянии примерно мили идущий за ним самолет перевернулся под углом более 90 градусов. Через полмили идущий за ним самолет развернулся почти на 180 градусов. а также испытал вращения.