Вертолёт
как объект
управления

DjVu

      В настоящее время вертолетостроение во всем мире быстро развивается. Расширяются и области применения вертолетов.
      Основное внимание конструкторы вертолетов обращают на увеличение весовой отдачи, надежности и на снижение стоимости производства вертолета и его эксплуатации. Рост потребности во всепогодной эксплуатации вертолетов, а также в улучшении их маневренных сзойств заставляет непрерывно улучшать характеристики их устойчивости и управляемости. Коренное улучшение пилотажных качеств вертолета достигается, как правило, применением систем автоматического управления. Успешное решение задачи улучшения устойчивости и управляемости вертолета невозможно без знания его свойств как объекта управления.
      По методам создания подъемной силы, пропульсив-нон силы и управляющих воздействий вертолет принципиально отличается от других летательных аппаратов. Изучение динамических характеристик вертолета осложняется наличием несущего винта, лопасти которого обычно крепят ко втулке двумя шарнирами. Вследствие этого значительно возрастает число степеней свободы вертолета и порядок дифференциальных уравнений, описывающих его движение. Обтекание несущего винта косым потоком на режимах полета с поступательной скоростью обусловливает появление в этих уравнениях периодических коэффициентов. Затруднено определение аэродинамических характеристик несущего винта и фюзеляжа, находящегося в потоке от несущего винта.
      Несмотря на значительные трудности в области изучения динамики полета вертолета, в настоящее время получены существенные результаты. Это стало возможным благодаря широкому распространению приближенных методов анализа.
      В книге дается вывод уравнений движения вертолета в больших перемещениях при учете практически всех степеней свободы вертолета как механической системы, а также изложен упрощенный подход, основанный на замене винта его равнодействующей силой.
      Глава 1 написана И. С. Дмитриевым, глава 2 и приложения 1 и 2 — О. П. Баховым, остальные главы и приложение 3 — С. Ю. Ееауловым.
      Авторы признательны инженерам В. Ф. Руму и В. С. Костанбаеву, проверившим преобразования нелинейных уравнений, и инженеру Н. А. Северову за помощь в работе над книгой.
     
      Глава 1
      ТИПЫ ВЕРТОЛЕТОВ
     
      Вертолет является пока единственным типом летательного аппарата вертикального взлета и посадки, нашедшим широкое применение. Он достиг этого уровня гораздо позже самолета ввиду сложности устройства и значительности проблем, вставших на пути его практической реализации. Первые удачно летавшие вертолеты появились в 1930-х гг. (ореди них были и отечественные аппараты, например, ЦАГИ 1-ЭА и др.). Серийное производство вертолетов началось только в 1942 — 1950 гг., когда самолеты уже достигли высокого уровня совершенства. До сих пор сохраняется значительное разнообразие типов вертолетов, в отличие от самолетов, где давно установился практически единственный тип — моноплан. Характеристики различных типов вертолетов в общем близки. Современные вертолеты — достаточно совершенные летательные аппараты. Так, максимальная скорость их полета достигает 320 — 350 км/ч, динамический потолок (в поступательном полете) — 3 — 5- км (рекорд высоты 12 км), статический потолок (на висе-нии) — 1 — 2 км (рекорд 6 км). Полезная нагрузка вертолетов составляет от 0,5 — 1 т для легких машин (массой 1 — 2 т) и до 5 — 12 т для тяжелых (массой 10 — 45 т). Самый тяжелый вертолет в мире В-12 имеет массу 105 т и полезную нагрузку 25 т (на нем установлен рекорд грузоподъемности — 40 т).
     
      1.1. КЛАССИФИКАЦИЯ
      Со времени появления в начале XX века первых вертолетов было испытано большое количество их конструктивных схем. В настоящее время продолжают появляться новые схемы вертолетов и их несущих винтов. В зависимости от определяющего признака существует несколько видов классификации вертолетов [5]:
      Ilo количеству несущих впитой
      Одновинтовые с рулевым винтом.
      Двухвинтовые.
      Многовинтовые.
      По взаимному расположению несущих винтов
      Двухвинтовые продольной схемы.
      Двухвинтовые поперечной схемы.
      Двухвинтовые соосной схемы.
      Двухвинтовые с перекрещивающимися винтами.
      По типу несущих винтов
      С шарнирным креплением лопастей.
      С шарнирным креплением лопастей, имеющих сервозакрылки типа Каман.
      С шарнирным креплением лопастей и стабилизирующим стержнем типа Белл.
      С шарнирным креплением лопастей и серволопатками типа Хиллер.
      С креплением лопастей типа Дершмидта [26].
      С бесшарнирным креплением лопастей. Здесь следует выделить несущие винты: с очень жесткими лопастями типа Сикорский ABC [29]; с лопастями средней жесткости типа Бёльков [30]; с лопастями на упругих стержнях и пластинах типа Хьюз и Вестланд «Линке»; с бесшарнирным креплением лопастей и управляющим гироскопом типа Локхид [32].
      По типу привода несущих винтов
      С механическим приводом с помощью механической трансмиссии от поршневого или газотурбинного двигателя.
      С реактивным приводом. Их, в свою очередь, можно разделить на вертолеты с турбокомпрессором и соплами для истечения воздуха на концах лопастей (с холодным циклом); с турбокомпрессором и горелками на концах лопастей для сжигания подаваемой турбокомпрессором горючей смеси (с горячим циклом); с реактивными двигателями на концах лопастей.
      Рис. 1.1. Одновинтовой вертолет Ми-8
      Рис. 1.2. Двухвинтовой вертолет продольной схемы Боинг-Вертол СН-47А «Чинук»
      Близки к вертолетам комбинированные летательные аппараты:
      — винтокрылы (вертолеты с крылом, имеющие винты или реактивные двигатели для создания пропульсивной силы);
      — вертолеты-самолеты (конвертопланы) с поворотными винтами;
      — вертолеты-самолеты (конвертопланы) с поворотным крылом.
      Наибольшее распространение получили одновинтовые вертолеты с рулевым винтом, имеющие несущий винт с шарнирным креплением лопастей и механический
      Рис. 1.4. Двухвинтовой вертолет соосной схемы Ка-26
      привод винтов. По этой схеме построено около 90% мирового парка вертолетов. На рис. 1.1 — 1.4 показаны некоторые современные вертолеты.
     
      1.2. ТИПЫ ОРГАНОВ УПРАВЛЕНИЯ
      А. Несущие винты
      Основное назначение несущего винта (НВ) вертолета — создание подъемной и пропульсивной силы. Одновременно он используется для создания на вертолете управляющих моментов, т. е. для управления вертолетом. Наиболее распространен в настоящее время шарнирный несущий винт. В последнее время появились винты с бес-шарнирным креплением лопастей, имеющие ряд преимуществ.
     
      Несущий винт с шарнирным креплением лопастей
      Лопасть крепится ко втулке с помощью трех шарниров: горизонтального (ГШ), вертикального (ВШ) и осевого (ОШ) (рис. 1.5). ГШ служит для разгрузки лопасти от постоянной и переменной части изгибающего момента, обусловленного действием подъемной силы лопасти.
      При работе лопасть устанавливается в вертикальной плоскости под утлом, называемым углом взмаха р, в результате действия центробежной и подъемной силы. Движение лопасти относительно ГШ называется махо-ным. Угол р примерно постоянен только при висении вертолета. При полете с поступательной скоростью подъемная сила на лопасти циклически изменяется вследствие разных воздушных скоростей наступающей и отступающей лопасти по отношению к потоку воздуха и угол взмаха становится переменным.
      Изменение угла взмаха вращающейся лопасти приводит к возникновению переменных кориолисовых (инерционных) сил, действующих на лопасть в плоскости вращения НВ (стремящихся «раскрутить» НВ при взмахе лопасти вверх и «затормозить» его при уменьшении угла взмаха). Для разгрузки комлевой части лопасти от изгибающего момента в плоскости вращения используют вертикальные шарниры. Лопасть совершает колебания относительно ВШ под воздействием инерционных сил и сил лобового сопротивления.
      Управляют движением лопасти, изменяя угол установки лопасти относительно осевого шарнира с помощью поводка, которым она механически связана с автоматом перекоса. Последний представляет собой пространственный эксцентрик, поворот которого относительно какой-либо горизонтальной оси вызывает циклическое изменение угла установки лопастей («циклический шаг»), а поступательное перемещение вдоль оси вала винта — одновременное изменение угла установки лопастей («общий шаг»).
      Оси ГШ могут пересекаться с осью вала винта (винт с совмещенными ГШ). В этом случае лопасти не передают на втулку винта изгибающих моментов. Если оси ГШ удалены на некоторое расстояние от оси вала винта (винт с разнесенными ГШ), каждая лопасть передает на втулку винта изгибающий момент в плоскости взмаха, равный произведению силы тяги лопасти на расстояние между осями ГШ и вала, называемое «разносом ГШ».
      При изменении циклического шага лопастей на винте с совмещенными ГШ отклоняется вектор тяги винта, что связано с направлением наклона автомата перекоса. Этот наклон, т. е. продольное и поперечное управление, осуществляется отклонением (правой рукой) обычной ручки уцравления самолетного типа, называемой также ручкой циклического шага. На винте с разнесенными ГШ при изменении циклического шага лопастей также происходит отклонение вектора тяги. Кроме того, на втулке винта возникает момент в плоскости отклонения вектора тяги, обусловленный передачей изгибающих моментов лопастями на втулку.
      Изменение общего шага лопастей, т. е. тяги несущего винта, происходит при отклонении рычага общего шага, располагаемого под левой рукой летчика, одновременно изменяется крутящий момент несущего винта.
      Путевое управление осуществляется по-разному на вертолетах различных схем. Управляющим рычагом для него служат обычные педали управления самолетного типа.
      Таким образом, вертолет как объект управления отличается от самолета тем, что на вертолете управляющие силы и моменты создаются тем же органом, который создает и подъемную силу.
     
      Бесшарнирный несущий винт
      Отличие этого типа НВ от предыдущего заключается только в том, что вместо ГШ и ВШ применены упругие элементы, позволяющие лопасти совершать маховое движение и движение в плоскости вращения. 1На шарнирном несущем винте собственная частота махового движения лопасти практически равна частоте оборотов НВ. На бесшарнирном НВ из-за появления дополнительной жесткости собственная частота махового движения лопасти будет выше оборотной.
      Собственная частота колебаний лопасти относительно ВШ для шарнирного НВ составляет обычно 25 — 40% от частоты рабочих оборотов. Для бесшарнирного НВ эта частота может быть ниже оборотной, тогда он называется «докритическим», или выше оборотной — «закритический» винт.
      Осевые шарниры лопастей могут иметь обычную конструкцию, но могут быть заменены упругими элементами — торсионами.
      Принципиальное отличие бесшарнирного НВ от шарнирного заключается в том, что на первом лопасти могут передавать на втулку НВ и, следовательно, и на фюзеляж вертолета, значительно большие изгибающие моменты в плоскости взмаха, что существенно изменяет поведение вертолета как управляемого объекта. На шарнирном винте с разнесенными ГШ, как упоминалось, лопасти также могут передавать моменты на втулку, но поскольку «разнос ГШ» по конструктивным соображениям нельзя сделать большим, указанные моменты невелики. Когда лопасти передают на втулку винта моменты в плоскости взмаха, что в меньшей мере свойственно для винта с разнесенными ГШ и в большей мере для бесшарнирного винта, увеличиваются собственное демпфирование и эффективность управления винта; это существенно улучшает управляемость вертолета. Нежелательным следствием является увеличение статической неустойчивости НВ по углу атаки, что приводит к появлению сильной продольной динамической неустойчивости вертолета в полете с поступательной скоростью. Это требует применения горизонтального оперения увеличенных размеров.
      Дополнительными преимуществами бесшарнирного НВ являются упрощение конструкции и обслуживания благодаря отсутствию многочисленных шарниров с шариковыми и роликовыми подшипниками, а также повышение надежности и срока службм.
      Заслуживает внимания конструкция «жесткого» НВ с управляющим гироскопом, примененная на винтокрыле Локхид АН-56А «Шайен».
      Этот тип НВ характерен тем, что вращающееся кольцо автомата перекоса жестко соединено с так называемым управляющим гироскопом, представляющим собой подобие маховика. Невращающееся кольцо соединено с проводкой управления не жесткими тягами, а с помощью пружин. Для изменения циклического шага лопастей на управляющий гироскоп пружинами накладывается момент, заставляющий гироскоп прецессировать в нужном направлении. Благодаря такому устройству бесшарнирный несущий винт, сохраняя высокие эффективность управления и демпфирование, становится нейтральным по углу атаки, что, помимо устранения отмеченной продольной динамической неустойчивости, приводит к снижению возмущений, передаваемых на вертолет при полете в турбулентной атмосфере.
     
      Б. Рулевые винты
      С помощью несущего винта на одновинтовом вертолете создаются управляющие моменты по тангажу и крену. Для создания управляющего момента по рысканию служит рулевой винт.
      Этот винт обычно имеет шарнирное крепление лопастей и по конструкции аналогичен несущему. На нем имеется управление только общим шагом. По расположению относительно концевой балкн рулевой винт обычно является толкающим для уменьшения потерь от воздействия индуктивного потока на концевую балку. Интересно отметить, что величина тяги рулевого винта на режиме висения зависит от направления его вращения. При направлении, указанном стрелкой на рис. 1.6, относительная скорость потока у лопасти рулевого винта выше, чем при противоположном, вследствие влияния индуктивного потока от несущего винта. Соответственно при этом направлении тяга рулевого винта и эффективность путевого управления выше {35].
     
      В. Стабилизаторы
      На одновинтовых вертолетах вблизи рулевого винта устанавливается стабилизатор, основным назначением которого является некоторое улучшение динамической устойчивости вертолета в поступательном полете и изменение балансировки вертолета в нужную сторону при изменениях режима полета. В ряде случаев стабилизатор выполняют управляемым и связанным либо с управлением общим шагом, либо с продольным управлением. Иногда стабилизатор выполняют свободно устанавливающимся в потоке на режиме висения для уменьшения создаваемых им продольного момента и потери тяги.
      На вертолете Боинг-Вертол YUH-61A управляемый стабилизатор имеет электрогндравлический привод, изменяющий угол установки стабилизатора в зависимости от положения продольного управления, управления обт шим шагом и нормальной перегрузки [37]. Этим достигается улучшение управляемости вертолета в поступательном полете.
     
      1.3. ОСНОВНЫЕ КОНСТРУКТИВНЫЕ СХЕМЫ
      А. Одновинтовой вертолет с рулевым винтом
      Продольное и поперечное управление осуществляется изменением циклического шага несущего винта и соответствующим наклоном вектора его тяги (рис. 1.7).
      Рулевой винт играет двоякую роль: уравновешивает крутящий момент несущего винта и создает управляющий момент относительно вертикальной оси.
      Шаг рулевого винта изменяется в больших пределах (приблизительно от — 10° до +25°), что позволяет реверсировать его тягу. Рулевой винт не создает полезной тяги и является только органом управления. На его привод тратится около 10 — 15% мощности силовой установки вертолета.
      Недавно стал применяться повернутый рулевой винт [33], который создает как боковую силу, так и вертикальную, направленную вверх (рис. 1.8). При этом вертикальная сила может составлять до 25% тяги рулевого винта, что увеличивает весовую отдачу вертолета. Дополнительным преимуществом в этом случае является расширение диапазона центровок. Недостаток — наличие связи путевого управления с продольным; правда, она может быть устранена установкой автоматической системы, вводящей компенсирующий сигнал в продольное управление при отклонении педалей [33].
      Крутящий момент несущего винта, определяемый значением общего шага, сильно изменяется в зависимости от режима полета: от максимального на режиме набора высоты до минимального на режиме авторотации.
      Следствием этого является большой диапазон балансировочных положений педалей путевого управления: на режиме висения шаг рулевого винта близок к максимальному, на режиме авторотации — к минимальному, на крейсерской скорости — к нулевому. В связи с отмеченным имеется также сильная взаимосвязь между управлением общим шагом и путевым. Практически любое перемещение рычага общего шага требует немедленного ответного отклонения педалей для парирования рыскания.
      Эти нежелательные особенности на некоторых вертолетах устраняются введением кинематической перекрестной связи между общим шагом и путевым управлением таким образом, что при отклонении рычага общего шага одновременно дается нужное отклонение шага рулевого винта без отклонения педалей. Применительно к вертолетам с одним двигателем такая система имеет недостаток: некоторое усложнение выполнения посадки на режиме авторотации, когда эта связь будет приводить к нежелательному возмущению вертолета по рысканию при увеличении общего шага.
      На конце хвостовой балки устанавливается стабилизатор. Оформление концевой балки в виде профилированного киля способствует разгрузке рулевого винта на больших скоростях полета.
      Двухлопастные несущие винты на вертолетах, нашедших практическое применение, выполняются исключительно с общим (совмещенным) ГШ. Это обстоятельство, как уже отмечалось, приводит к уменьшению управляющих моментов на винте по сравнению с обычными шарнирными винтами, которые, как правило, имеют разнесенные ГШ. Такие вертолеты теряют управляемость на режиме полета с нулевой перегрузкой. Для устранения этого недостатка на одном из таких вертолетов (Белл YAH-63A) во втулке винта устанавливаются пружины, создающие момент в плоскости взмаха при повороте лопастей относительно общего ГШ.
     
      Б. Двухвинтовой вертолет продольной схемы
      Несущие винты имеют противоположное направление вращения для взаимного уравновешивания крутящих моментов (рис. 1.9).
      Тяги несущих винтов изменяются одновременным изменением их общего шага в одном направлении. Продольное управление осуществляется либо одновременным изменением циклического шага обоих винтов в одном (продольном) направлении, либо одновременным изменением общего шага винтов в различных направлениях (дифференциальным изменением общего шага), либо, комбинацией указанных способов. Возможность дифференциального изменения тяг несущих винтов при сохранении суммарной тяги позволяет иметь «а вертолете этой схемы широкий диапазон продольных центровок.
      Для управления дифференциальным шагом обычно имеется специальный «триммерный» механизм.
      Поперечное управление достигается одновременным, а путевое — дифференциальным изменением циклического шага несущих винтов в одном (поперечном) направлении.
      Вертолет продольной схемы может быть более эффективным, чем одновинтовой, на режиме висения из-за отсутствия потерь мощности на рулевой винт. Однако на режимах полета с поступательной скоростью его эффективность падает ввиду того, что несущая способность заднего несущего винта, работающего в скошенном потоке от переднего, несколько уменьшается.
      Особенностью вертолета продольной схемы являются значительные изменения продольного момента от несущих винтов при появлении скольжения в поступательном полете. Причина заключается в том, что тяга заднего несущего винта заметно Изменяется при скольжениях вследствие выхода его из струи от переднего. Эти изменения различны при правых и левых скольжениях, из-за чего продольная балансировка и поведение вертолета при скольжениях асимметричны. Практически все вертолеты продольной схемы имеют автоматическую систему, увеличивающую путевую и поперечную статическую устойчивость по скольжению [7].
      В. Двухвинтовой вертолет поперечной схемы
      Как и в продольной схеме, несущие винты имеют противоположное направление вращения (рис. 1.10). Продольное управление осуществляется одновременным изменением циклического шага в одном продольном направлении. Поперечное управление осуществляется дифференциальным изменением общего шага несущих винтов, путевое — дифференциальным изменением циклического шага в продольном направлении. На этом вертолете можно не иметь органов изменения циклического шага несущих винтов в поперечном направлении.
      Преимущество вертолета поперечной схемы — достаточна высокая аэродинамическая эффективность как на режиме висения (при уменьшенной площади крыльев 112]), так и в поступательном полете. Незначительное взаимное влияние несущих винтов не изменяет характеристик управляемости при скольжениях. Недостаток схемы — увеличенное вредное сопротивление на крейсерской скорости.
     
      Г. Двухвинтовой вертолет соосной схемы
      Противоположно вращающиеся несущие винты разнесены в осевом направлении (рис. 1.11).
      Продольное и поперечное управление осуществляется одновременным изменением циклического шага в одном (продольном или поперечном) направлении, а путевое, управление — дифференциальным изменением об щего шага несущих винтов.
      Вертолеты этой схемы имеют небольшие габариты (определяемые только диаметром несущих винтов) и находят широкое применение на кораблях.
      К недостаткам схемы, обусловившим неширокое ее распространение, относятся большая сложность соосной несущей системы, а также проблема, заключающаяся в возможности опасного сближения и даже «схлестывания» лопастей верхнего и нижнего винтов на некоторых режимах полета.
      Соосный вертолет имеет удовлетворительную продольную и боковую управляемость. Недостатком является небольшой располагаемый управляющий момент по рысканию, что затрудняет висение с сильным боковым ветром.
      Вертолет соосной схемы был использован для реализации «концепции АВС» (в переводе «концепция наступающей лопасти»), разрабатываемой фирмой Сикор-ский [29] для достижения больших (до 500 — 600 км/ч), чем у обычных вертолетов, скоростей полета. Суть ее заключается в следующем. Диск обычного несущего винта при полете с поступательной скоростью можно разделить на «наступающую» и «отступающую» стороны: в первой лопасть при вращении движется навстречу относительному потоку, во второй противоположно. Суммарные силы тяги лопастей в «наступающей» и «отступающей» сторонах очевидно должны быть одинаковы для
      уравновешивания вертолета по Крену. Это достигается таким поперечным отклонением кольца автомата перекоса, при котором циклический шаг и маховое движение лопастей обеспечивают малые углы атаки лопастей в «наступающей» стороне и большие — в «отступающей». Таким образом выравниваются тяги обеих половин диска, когда относительные воздушные скорости лопастей в них различны. Скорость полета вертолета, следовательно, ограничена двумя факторами: вначале срывом потока на «отступающей» лопасти и далее максимально допустимым числом М на «наступающей».
      На вертолете АВС применены два бесша.рнирных соосных винта с небольшим расстоянием между ними по вертикали и с весьма жесткими в плоскости взмаха лопастями. Благодаря этому скорость полета может быть увеличена до такого значения, при котором на «отступающей» стороне диска каждого из винтов наступит срыв (на обычном шарнирном винте это недопустимо, так как вертолет нельзя будет уравновесить по крену). При этом тяга «наступающих» сторон дисков винтов будет значительно больше, чем тяга «отступающих», однако вертолет будет уравновешен по крену. Скорость полета будет ограничена только допустимым числом М на «наступающей» лопасти.
      В печати (38] сообщалось об успешных полетах экспериментального вертолета АВС Сикорский ХН-59А.
      С вертолетом соосной схемы связана также реализация новой технической идеи о существенном повышении грузоподъемности и скорости полета вертолета (в 3 — 4 раза при этом же диаметре НВ) переходом к большим сверхзвуковым скоростям (М=2 — 3) на конце наступающей лопасти [28].
      Разновидностью соосной схемы является двухвинтовая схема с перекрещивающимися винтами. Широкого распространения эта схема не получила.
     
      Д. Винтокрыл
      Основной идеей создания винтокрыла является увеличение скорости полета с помощью дополнительного источника пропульсивной силы и разгрузки несущего винта при большой скорости полета с помощью крыла.
      Известны три типа винтокрылов: одновинтовой с несущим винтом, имеющим реактивный привод, с двумя тянущими винтами (Фейри «Ротодайн»); двухвинтовой поперечной схемы с двумя тянущими винтами и одновинтовой с жестким несущим винтом, с рулевым и толкающим винтами (Локхид ХН-51А и АН-56А «Шайен»). Управление у них в основном такое же, кай и у вертолетов соответствующих схем. Отличием является отдельный рычаг управления пропульсивной силой. Особенности управляемости винтокрыла по сравнению с вертолетом проявляются на больших скоростях полета. Для винтокрылов с шарнирным НВ уменьшение тяги НВ вследствие его разгрузки крылом влечет за собой снижение эффективности управления циклическим шагом, поэтому там нужно применять самолетные рули (элероны, рули высоты). Жесткий несущий винт винтокрыла «Шайен» способен создавать управляющие моменты и при малой тяге, что дает возможность обойтись без самолетных рулей.
      Конструктивная сложность, проблемы динамики и управляемости послужили причиной того, что до настоящего времени ни один из типов винтокрылов не был запущен в серийное производство.
      Е. Вертолет-самолет
      Преимущество данного типа летательных аппаратов — способность к вертикальной посадке на неподготовленную площадку и относительно высокая крейсерская скорость (500 — 600 км/ч). На малой скорости управление аналогично вертолетному, после перехода на самолетный режим управление по тангажу и рысканию осуществляется рулями высоты и направления. К недостаткам относится сложность конструкции.
     
      1.4. РЕЖИМЫ ПОЛЕТА
      Вертолет может выполнять ряд специфических режимов полета: висение, развороты на висении, вертикальный набор высоты и снижение, перемещения вбок и назад (со сравнительно небольшой скоростью). При неработающих двигателях возможна авторотация, т. е. безмоторное планирование. В этом случае несущий винт работает в режиме ветряка. На этом режиме возможна посадка на неподготовленную площадку.
      Следует различать режимы висения относительно воздушной массы и земли. Последний с точки зрения аэродинамики является полетом с малой воздушной скоростью (равной скорости ветра) вперед, вбок или назад в зависимости от направления вертолета относительно ветра.
      Остальные режимы полета вертолета с поступательной скоростью аналогичны соответствующим режимам полета самолета: горизонтальный полет, набор высоты и снижение, развороты и т. д.
      Появившиеся в последнее время боевые вертолеты способны выполнять элементы высшего пилотажа. Так, опытный американский вертолет Сикорский S-67 «Блэк Хок» [24] может выполнять петли, бочки, перевороты, горки, повороты на горке. В современные американские требования к боевым противотанковым вертолетам входят полет боком и назад со скоростью до 60 км/ч, а также полет на предельно малых высотах над рельефом местности.
      Диапазон допустимых скоростей горизонтального полета вертолета в зависимости от высоты имеет вид, показанный на рис. 1.12.
      Различают статический потолок — максимальная высота висения и динамический потолок — максимальная высота при поступательном полете.
      Для вертолетов с одним двигателем существуют опасные области скоростей и высот (на рис. 1.12 заштрихованы). В случае отказа двигателя при полете в области 1, вертолет не успеет перейти на режим установившейся авторотации, и приземление произойдете большой вертикальной скоростью. В случае отказа двигателя при полете 1в области 2 вертолет начнет быстро терять высоту и летчик может не успеть выполнить маневр, чтобы предотвратить столкновение с землей.