Интересная новость пришла от Airbus: 28 сентября 2021 года концерн опубликовал рекомендации по применению новой техники по выводу вертолета из вихревого кольца. Методика опубликована на сайте технической документации Airbus T.I.P.I. и применима для всех типов вертолетов Airbus.
Суть новой техники заключается в мгновенном перемещении набегающей лопасти в восходящий поток воздуха. В результате потеря высоты при выводе вертолета из вихревого кольца составляет всего 7-10 метров вместо «классических» 100-150 метров. Примечательно то, что она применима для всех без исключения типов вертолетов, включая Ми-8. Подробнее — в файлах, опубликованных ниже.
Особую гордость вызывает тот факт, что с предложения внедрить в Европейские системы подготовки пилотов вертолетов новую методику Вучарда по выводу вертолета из вихревого кольца, начала работу в 2015 году только что созданная Региональная (ICAO EUR/NAT) группа экспертов по безопасности полетов вертолетов Европейского и Североатлантического бюро ИКАО, которую от имени МКАА «Безопасность полетов» в 2015-16 гг. возглавлял наш соратник, Сергей Владимирович Комаров. Теперь его (и немножко наши) труды стали де-факто стандартом в вертолетной индустрии.
Искренне поздравляем Сергея Владимировича с международным признанием эффективности его работы и с нетерпением ждем внедрения спасающего жизни предложения в методику подготовки пилотов вертолетов в России.
Вихревое кольцо стало причиной большого количества катастроф вертолетов. Проблема, которая является ключевой в этом вопросе – это слабая натренированность экипажей по своевременному распознаванию признаков состояния вихревого кольца, а также неумение действовать в этой сложной ситуации.
Существующая техника вывода из вихревого кольца, которую преподают в современных учебных заведениях для вертолетчиков, устарела и во многих случаях не способна помочь пилотам, попавшим в состояние вихревого кольца.
В 2013 году один из авторитетных вертолетчиков предложил новую технику выхода из вихревого кольца, которую мы очень подробно описываем в этом выпуске.
Важный момент: эту технику вывода из вихревого кольца можно использовать на любых вертолетах, включая вертолеты отечественного производства.
Предлагаем вам ознакомиться со статьей Тима Такера — шеф-пилота вертолетной компании Robinson, в которой он рассказывает о новой технике вывода вертолета из вихревого кольца — «Технике Вучарда».
Автор статьи: Тимоти Такер,
шеф-пилот вертолетной компании «Robinson Helicopter Company».
ТЕХНИКА ВУЧАРДА
Оригинал статьи здесь.
23 АВГУСТА 2013 ГОДА
Вертолет Еврокоптер AS332 Super Puma, регистрационные знаки G- WNSB, на борту которого находилось 18 человек, выполнял заход на посадку по приборам в аэропорту Sumburg, на Шетландских островах — архипелаг на северо-востоке Шотландии.
Вертолет находился на предпосадочной прямой, на высоте менее 300 футов, с тангажом +12 градусов на кабрирование и на скорости 43 узла.
На высоте около 240 футов тангаж достиг 20 градусов, а приборная скорость уменьшилась до 32 узлов, в то время как вертикальная скорость снижения достигла значения 1000 футов в минуту и продолжала увеличиваться.
Вертолет продолжал заход на посадку, и на высоте 100 футов приборная скорость упала до значения менее 30 узлов. В эту секунду крутящий момент вырос до 115 процентов, а вертикальная скорость снижения выросла до 1800 футов в минуту.
Вертолет столкнулся с водной поверхностью, не долетев до ВПП 09. Погибло 4 пассажира, трое пассажиров и пилот получили серьезные травмы.
4 МАРТА 2003 ГОДА
Вертолет Robinson R44 одной из новостных компаний съемки телевизионных выполнял воздушные в районе Джакарты (Индонезия).
При заходе на посадку на посадочную площадку на крыше здания по крутой глиссаде, с
попутным ветром 12-15 узлов, вертолет попал в вихревое кольцо и с большой вертикальной скоростью столкнулся с поверхностью посадочной площадки. Пилот не смог вывести вертолет из состояния вихревого кольца и вертолет столкнулся с поверхностью площадки, после чего подскочил вверх, перевернулся и упал с высоты 15 этажа на плавательный бассейн.
Два пассажира и пилот вертолета погибли.
Оба приведенных выше случая являются классическими ситуациями «вихревого кольца», или «проседания вертолета на мощности». Традиционно, в целях вывода вертолета из этого состояния, пилоты пытаются опустить нос вертолета, уменьшить мощность и ждать, пока вертолет сам выйдет из вихревого кольца. Однако, сейчас появился намного лучший способ вывода любого вертолета из этого состояния. Этот способ называется «Техника Вучарда», названная в честь ее создателя – Клода Вучарда, опытнейшего пилота-вертолетчика, инспектора Федерального управления гражданской авиации Швейцарии.
Что же такое вихревое кольцо? Рассмотрим три особенных режима работы ротора несущего винта вертолета.
Первый режим. В нормальных условиях поток, проходящий через ротор вертолета, воздуха направлен вниз, а сам ротор двигается в направлении вектора тяги, создаваемого им самим, аналогично как при вертикальном взлете. Это называется нормальной работой несущего винта вертолета, а висение является частным случаем такой работы ротора.
Второй режим. Если вертолет на висении начнет снижаться с вертикальной скоростью более 300 футов в минуту, он, скорее всего, попадет в состояние вихревого кольца. В этом случае, ротор по-прежнему направляет поток воздуха вниз, однако часть воздуха при этом растекается в разные стороны от вертолета, а затем поднимается вверх, увлекаемая лопастями винта, где снова попадает в нисходящий поток. Этот поток воздуха и называется «вихревым кольцом». Обычно, в процессе полета вихревые кольца гораздо меньшего диаметра формируются вокруг лопастей несущего винта у крепления к втулке главного редуктора, однако они не влияют на подъемную силу в полете.
Состояние вихревого кольца можно распознать по самопроизвольному рысканию вертолета и хаотичному изменению тангажа, раскачиванию, тряске и болтанке вертолета при заходе на посадку с попутным ветром, в момент перехода с косого на прямой обдув.
Вихревое кольцо действует под прямым углом к диску главного ротора, поэтому, если пилот отклоняет ручку циклического шага от себя для восстановления, то хвостовой винт сдувает вихревое кольцо в том же направлении, в котором движется и сам вертолет. При этом выход из вихревого кольца существенно задерживается.
Третий режим работы ротора несущего винта – «ветряная мельница», когда вертолет производит снижение с вертикальной скоростью более 2000 футов в минуту, и поток воздуха проходит через ротор снизу-вверх. При этом, тяга ротора создается за счет замедления этого потока, а мощность, генерируемая ротором, эквивалентна мощности, генерируемой парашютом аналогичного диаметра.
Примечательно то, что пограничное состояние между состоянием вихревого кольца и эффектом ветряной мельницы является идеальным условием для выполнения авторотации.
Первым пилотом вертолета, кто распознал и описал состояние вихревого кольца, был Джордж де Ботезат, создатель вертолета «Летающий осьминог», в 1922 году. Это был вертолет с четырьмя массивными, шестилопастными несущими винтами, который очень сильно напоминает квадрокоптеры наших дней. С тех пор наука сильно продвинулась вперед на пути изучения состояния вихревого кольца, располагая современными математическими моделями, компьютерами, аэродинамическими трубами и тестовыми испытаниями. Сегодня известно, что количество лопастей несущего винта, скорость их вращения и диаметр ротора – все это оказывает влияние на формирование вихревого кольца, однако вертолеты с большим диаметров ротора, более высокой нагрузкой и бóльшим углом кручения лопастей более подвержены вихревому кольцу, чем другие вертолеты.
В 2011 году в Швейцарии, во время проведения Курса по безопасному выполнению полетов на вертолете Robinson для пилотов, проходивших переподготовку на вертолете R44, я объяснял слушателям стандартную технику вывода вертолета из вихревого кольца, которой учат американских пилотов на протяжении 60 лет. После курса один из слушателей, Клод Вучард, опытнейший пилот-вертолетчик с 35- тилетним стажем, имеющий более 16.000 часов налета на других типах, предложил продемонстрировать мне свою особенную технику вывода вертолета из вихревого кольца, которую он разработал и создал за многие годы работы в Швейцарских Альпах.
Обычно, я довольно неохотно соглашаюсь на предложения от моих слушателей показать мне кое-что из своей личной техники пилотирования. Особенно за пределами США, где я плохо знаю особенности выполнения полетов и местные правила полетов и законы. Но в этом случае я неохотно согласился.
Вместо стандартной практики отдачи циклического шага от себя и опускания общего шага, которую я сам преподавал пилотам многие годы, Клод Вучард поднял общий шаг до взлетного режима, нажал на левую педаль для удержания продольной оси вертолета в прежнем направлении и отклонил циклический шаг вправо. Такая комбинация тяги хвостового винта и крена сдвинули вертолет вправо и практически моментально вывела его из состояния вихревого кольца. Я был потрясен! После небольшой тренировки я мог самостоятельно выводить вертолет из глубокого вихревого кольца, которое создавал в целях тренировки. При этом потеря высоты при применении этой техники составляла всего около 20- 30 футов.
На протяжении почти двух лет на курсах безопасного пилотирования Robinson по всему миру мы с большим успехом практиковали эту технику вывода из вихревого кольца. Я включил эту технику в руководство по обучению пилотированию вертолетов R22, R44 и R66. Пилоты могли видеть огромную разницу применения обеих техник и очевидное преимущество Техники Вучарда из- за малой потери высоты и быстрого восстановления летных характеристик вертолета.
Одной из распространенных ошибок, которую допускают пилоты при выполнении техники Вучарда, является некоординированное действие левой педалью при поднятом общем шаге, в результате чего вертолет начинает рыскать вправо. Необходимо помнить, что тяга хвостового винта позволяет сдвинуть вертолет вправо для выхода из вихревого кольца. Поэтому левая педаль имеет очень важное значение. В процессе обучения Технике Вучарда я обнаружил, что намного проще для пилотов выполнять ее в такой последовательности: сначала отклонить циклический шаг вправо для создания крена 10-20 градусов, а затем одновременно поднять общий шаг и нажать на левую педаль, парируя разворот вертолета вправо. Выполнив эти два действия в такой последовательности, пилоту затем намного проще контролировать выход вертолета из состояния вихревого кольца.
Как и в случае тренировки классической техники вывода из вихревого кольца, я рекомендую тренировать Технику Вучарда на высотах не ниже 1000 футов. В целях демонстрации, я часто создаю высокую вертикальную скорость снижения для того, чтобы продемонстрировать эффективность Техники Вучарда. Тем не менее, в реальной жизни именно раннее распознавание состояния вихревого кольца и мгновенная реакция на него являются ключом к минимальной потере высоты в процессе вывода вертолета из него. Как только пилот освоит технику вывода, он должен начинать вывод вертолета из вихревого кольца в то же мгновение, как распознает его.
Не менее интересным будет сравнение двух техник вывода из вихревого кольца в контексте выхода вертолета из этого состояния. Традиционно, при выводе вертолета из вихревого кольца обычной техникой, он выходит из этого состояния в состоянии нырка, подобно ныряльщику, из-за низко наклоненного носа вертолета и опущенному общему шагу, что провоцирует высокую вертикальную скорость снижения и большую потерю высоты. При этом, на протяжении всего времени, пока пилот корректирует положение вертолета, выводя его из глубокого тангажа, вертолет продолжает терять высоту. Техника Вучарда позволяет выводить вертолет из вихревого кольца на взлетной мощности и горизонтальном положении вертолета, что приводит к минимальной потере высоты.
Я убежден, что Техника Вучарда – это огромный скачок в повышении безопасности полетов вертолетов, который способен поднять ее на новый уровень. Необходимо обучать всех пилотов новой технике вывода вертолета из вихревого кольца, доводя эти действия до инстинктивных, и вырабатывать интуитивную реакцию на состояние вихревого кольца на всех этапах подготовки.
Очень важно также и для авиационных властей включить новую технику в базовую подготовку и требования к пилотам вертолетов.
Важно помнить, что вихревое кольцо – это один из трех особенных режимов работы ротора вертолета. В Технике Вучарда используется хвостовой винт и крен для перемещения вертолета из вихревого кольца в сторону.
Во избежание двусмысленности, необходимо разделить два термина: «просадка на мощности» (Settling with power) и «вихревое кольцо» (Vortex ring state). Это два разных термина, которые нельзя путать, и при описании этого состояния ротора несущего винта необходимо использовать именно термин «Вихревое кольцо».
Дополнительную информацию можно получить на сайте Фонда Клода Вучарда: https://vrasf.org