Размещено на http://www.allbest.ru//

Размещено на http://www.allbest.ru//

Омский летно-технический колледж гражданской авиации имени А.В. Ляпидевского

- филиал федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования «Ульяновский институт гражданской авиации

имени Главного маршала авиации Б.П. Бугаева

(ОЛТК ГА - филиал ФГБОУ ВО УИ ГА)

ВЫПУСКНАЯ КВАЛИФИКАЦИОННАЯ РАБОТА

«Особенности эксплуатации вертолетов, выполняющих полеты на подвижные платформы-палубу судна или плавучую буровую установку»

по специальности 25.02.04

«Летная эксплуатация летательных аппаратов и двигателей»

Работу выполнил: курсант 341 группы : Аблин И.М.

Руководитель: Васильев В.С, преподаватель

Омск - 2019 г



Список условных обозначений

а/к-авиакомпания;

ВС-воздушное судно;

ИПП- инструкция по производству полетов;

КВС-командир воздушного судна;

КУ-курсовой угол;

МБУ-морская буровая установка;

МГ-малый газ;

МС-морское судно;

НВ-несущий винт;

10) ПП-посадочная площадка;

11) РЛЭ- руководство по летной эксплуатации;

12) СВ- судовой вертолет;

13) ТЗ- техническое задание



Введение

палуба судно вертолет

Актуальность. Принимая во внимание исключительные возможности вертолетной техники, такие как возможность совершения взлетов и посадок на ограниченные площадки, возможность вертикального набора высоты и снижения, можно выделить некоторые сферы транспорта и промышленности, где эти особенности вертолета просто необходимы. К таким сферам можно отнести обслуживание морских судов (ледоколов или вспомогательных транспортных судов), ледовую разведку, снабжение дрейфующих полярных станций, а также обслуживание морских буровых установок (МБУ). В некоторых из перечисленных ситуаций использование вертолета и вовсе является единственным способом выполнить поставленную задачу.

Учитывая современные темпы развития северного мореходства, нефтедобывающей отрасли и повышенный интерес к освоению Арктического региона актуальность темы становиться очевидной.

В данной работе будут подробно освещены вопросы, требующие повышенного внимания при эксплуатации вертолетов, выполняющих полеты на подвижные платформы-палубу судна или плавучую буровую установку.

Цель исследования - изучить особенности эксплуатации вертолетов судового базирования, исследовать особенности поведения вертолетов при посадках, взлетах с МБУ и морских судов, детально рассмотреть факторы, влияющие на особенности эксплуатации вертолетов на судах и МБУ.

Предмет исследования-эксплуатация вертолетов на морских судах, МБУ.

Объект исследования- вертолет при эксплуатации на морских судах и МБУ.

Задачи исследования:

1) Изучить особенности эксплуатации вертолета судового базирования по сравнению с сухопутным.

2) Рассмотреть особенности поведения вертолета на этапах посадки, взлета с МС, МБУ.

3) Изучить аэродинамическое обоснование летных ограничений, связанных с полетами на морские суда, МБУ.

4) Исследовать влияние ветровых возмущений, циркуляции и надстроек судна на динамику полета.

5) Рассмотреть анализ причин авиационных происшествий при взлетах, посадках на суда, МБУ.

Гипотеза исследования - предполагается, что детальное изучение особенностей эксплуатации вертолетов на судах и МБУ позволит более глубоко понять поведение вертолета в данных условиях и тем самым снизить вероятность авиационных происшествий.

Методы исследований:

1) Анализ нормативно-правовой документации по теме дипломной работы.

2) Метод теоретических познаний: анализ научно-методической и специальной литературы.

3) Консультации с дипломным руководителем.

4) Анализ интернет-ресурсов.



Глава 1. Отличие особенностей эксплуатации вертолетов на подвижную платформу

1.1 Различия эксплуатации вертолета судового базирования от СУХОПУТНОГО

Условия выполнения взлёта и посадки для вертолетов корабельного базирования существенно сложнее, чем для обычных сухопутных вертолетов, по следующим основным причинам:

Взлетно-посадочная площадка расположена вблизи надстроек корабля, имеет весьма ограниченные размеры, а также резкий и значительный перепад высот с поверхностью моря.

Взлетно-посадочная площадка подвержена сложному пространственному движению при ходе и качке корабля на морском волнении.

Основополагающий для всех вертолетов контрольный режим висения, как правило, выполняется так, что при зависании неподвижно над полетной палубой вертолет перемещается относительно поверхности моря со скоростью хода корабля.

Интерференция воздушного потока над взлетно-посадочной площадкой с архитектурой корпуса движущегося корабля и его надстроек вызывает интенсивные сдвиги ветра, вихреобразования, зоны аэродинамического затенения.

Надводная атмосфера имеет высокую влажность и значительное содержание агрессивных солей.

Воздух над кораблем загрязнен выхлопными газами из труб силовых установок.

Вынужденная посадка в различных аварийных ситуациях должна, как правило, выполняться на водную поверхность.



1.2 Посадочная площадка МС(МБУ)

Посадочная площадка -- земельный (водный, ледовый) участок или специально подготовленная искусственная площадка, пригодная для взлета и посадки воздушных судов [9].

Рис.1 Расположение ПП на МБУ.

Рис.2 Размер и маркировка ПП.

На ПП, окрашенную в светло-cеpый цвет, должна быть нанесена следующая маркировка:

- внутренний круг диаметром 6 м окрашен в оранжевый цвет световозвращающим материалом, по контуру сплошной желтой линией;

-линия "край ПП" окрашена в желтый цвет;

- комингс по вертикальной и горизонтальной поверхности и секции ограждения изнутри окрашены желто-красным цветом с шагом 2-3 м. Ширина линии маркировки 0,4 м;

- линия подхода и отхода от СВ ("зебра" 0,4 м).

Для опознавания судна на ПП должен быть нанесен знак и виде наименования или двухзначного номера.

Выделенный для работы с вертолетом участок палубы должен быть не менее 5 м диаметром. В пределах такого рабочего круга могут находится небольшие препятствия (например, крышки лазов и т.п.), которые, однако, должны быть отмаркированы краской, отличающейся по цвету от окраски палубы.

Толщина разметки границ круга составляет не менее 20 см. Круг диаметром 30 метров, имеющий общий центр с рабочим кругом диаметром 5 метров, предназначен для маневрирования вертолета над палубой. Наибольшее по высоте препятствие в пределах этой маневровой площадки определит высоту, на которой будут выполняться операции по перегрузке.

На МС (МБУ) должны быть предусмотренные средства бopьбы с обледенением СВ и ПП, локальными туманами над ПП и защиты СВ от столкновения с птицами.

На МС (МБУ) должны быть предусмотрены источники электрической энергии, предназначенные для запуска авиадвигателей, питания бортовых потребителей электроэнергии на СВ при их техобслуживании, а также для централизованного электроснабжения ангара, помещений для регламентных работ и текущего ремонта [9].

Поверхность ПП, в том числе влажная, должна иметь коэффициент сцепления не менее 0,6 (допускается применение поверхности с насечкой).

СВ, их съемное оборудование, пульты, стенды, проверочная аппаратура, эксплуатационное оборудование и т.п. при хранении и техническом обслуживании должны иметь надежное крепление, не допускающее их перемещения и повреждения при всех состояниях МС (МБУ) [9].

Размещение ПП на МС (МБУ) должно обеспечивать:

- свободные подходы СВ к ПП как минимум с трех сторон;

- безопасность выполнения взлетно-посадочных операций и работы технического состава;

- максимально возможное удаление ПП от взрывоопасных помещений и пространств судна.

В случае размещения на MС (МБУ) двух или более ПП и (или) ПР расстояние между их центрами должно быть не менее трех диаметров несущего винта (Д) самого большого СВ, предусмотренного техническим заданием.

Размещение ПП на МБУ должно обеспечивать сектор взлета и посадки не менее чем на 180 свободным от препятствий .

На MС и на МБУ, работающих в плохих климатических условиях (северные моря, районы Арктики и т.д.), размещение ПП должно обеспечивать сектор посадки и взлета не менее, чем на 210° свободным от препятствий.

Размещение ПП-как можно ближе к центру тяжести судна, так как для взлета и посадки вертолета большое значение имеют бортовая и килевая качки судна, а также вертикальные перемещения судна на волнении.

Высоту установки площадки над ватерлинией выбирают с таким расчетом, чтобы исключить заливание вертолета водой [9].

Площадка должна иметь ветроуказатель и маркировку в виде окраски свободной зоны в желтый цвет. Для обеспечения подъема грузов ночью ветроуказатель должен быть освещен, a сама площадка оборудована прожекторами.

Расположение и конструкция дымовых (выхлопных) труб на судне должны исключать попадание на ПП и в пространство высотой 10 м над ней искр и задымление (загазованность) выхлопными газами. На нефтеналивных (загазованных) судах должны быть предусмотрены мероприятия, исключающие загазованность ПП за 30 мин. до начала запуска двигателей (посадки) СВ [9].

Рабочая площадь ПП должна быть выполнена таким образом, чтобы обеспечить сток воды (атмосферные осадки и т.д.). В целях обеспечения стока воды ПП может быть выполнена с уклоном.

Для эксплуатации CВ в зимний период в центральной части ПП предусмотреть легкосъемную сеть из натурального волокна площадью не менее 75 % площади ПП.

Рис.3 Взаимное расположение препятствий к посадочной площадке на МБУ.

При одновременном соприкосновении с ним передних и основных колес СВ расстояние от концов лопастей вращающихся несущего и хвостового винтов до препятствий по горизонтали составляло не менее 1,0 м (рис.3).

При накатывании СB на комингс передними колесами расстояние от выступающей части вертолета до заваленного леерного ограждения должно быть не менее 0,2 м.

Комингс должен иметь съемную (поворотную) часть для обеспечения возможности транспортировки СВ в ангар или на место безангарного хранения.

Высота препятствий за ограничительными брусами ПП на расстоянии до 0,75 м от крайней точки конструкции СВ (исключая несущие винты) при касании бортовых и переднего бруса передними, а заднего основными колесами, не должна превышать 25 см с наклоном вверх и наружу от ПП с градиентом 5 процентов.

1.3 Размещение вертолета и швартовка

Размещение вертолета в стесненных условиях корабля потребовало принятия мер к уменьшению его стояночных размеров - пришлось создавать механизмы складывания лопастей, а в некоторых случаях - и хвостовой балки.

Хранение вертолета производится в ангаре. На MC с базированием вертолетов должен быть предусмотрен стационарный ангар, предназначенный для технического обслуживания и хранения СВ. Расположение ангара и его планировка должны быть согласованы с расположением ПП, служебных и жилых помещений с целью обеспечения кратчайшего и удобного сообщения и обеспечения быстрой и безопасной транспортировки СВ. Помещение ангара должно быть окрашено в светлые тона.

Еще одним важным условием является обязательная швартовка воздушного судна. Установка швартовочного приспособления вертолета на судне выполняется авиатехниками по команде KB до выведения коррекции газа в положение МГ. После выключения двигателей и остановки несущего винта выполняется затяжка тросов(цепей) швартовочного приспособления. Запуск двигателей вертолета на ПП судна и их опробование выполняются при ослабленных тросах, но не снятом швартовочном приспособлении. Снятие швартовочного приспособления выполняется авиатехникаминепосредственно перед взлетом по команде KB при правой коррекциигаза.

Также стоит отметить, что условием безопасного базирования корабельных вертолетов является расположение на полетной палубе, где угол между продольной плоскостью вертолета и диаметральной плоскостью корабля не должен превышать 10°. Швартовка вертолета на МБУ выполняется экипажем при результирующей скорости ветра более 15 м/с или качке корабля от 7° до 10°, при сдаче вертолета на хранение экипажу МБУ приночевке, длительной стоянке, а также в других случаях по решениюкомандира вертолета [6].

Среди другого, весьма специфического оборудования корабельных вертолетов - специальные системы принудительной посадки в условиях качки, обязательное оснащение геликоптеров тормозом несущего винта и колес.

1.4 Специфика обслуживания вертолета на МС и МБУ

Так как морская соль является агрессивной средой, фюзеляж вертолета обрабатывается специальным антикоррозийным веществом, что в условиях

морской влажности и соли спасает машину от ржавчины и продлевает ей срок службы.

При выполнении полетов над морем, в целях обеспечения антикоррозионной защиты двигателя от воздействия морской воды и отложения солей на поверхностях лопаток компрессора и проточной части двигателя, производится послеполетная и периодическая промывка и эмульсирование проточной части двигателя. Промывку и эмульсирование проточной части двигателя производить в соответствии с указаниями Руководства по эксплуатации двигателя [7].

На MС (МБУ) должна быть предусмотрена система подогрева и охлаждения воздуха, предназначенная для подогрева силовой установки и агрегатов, а также для подогрева и охлаждения кабин СВ на ПП.

На МС (МБУ) должны быть предусмотрены системы и устройства обмыва и антикоррозионной обработки СВ, а также защиты от обледенения СВ и ПП. В системе обмыва должны быть предусмотрены специальные моющие приспособления.

Для расчета объема системы расход пресной воды принимается не менее 3 кг/м и противообледенительной жидкости не менее 0,2 кг/м на 1 м наружной обшивки СВ при температуре жидкости 60 - 80° С

При наличия морского тумана СВ и ПП следует обмывать ежедневно.

При выполнении мойки и удалении обледенения на судне должен быть обеспечен экологически чистый технологический процесс [9].

1.5 Влияние метеоусловий

Возможность применения корабельных вертолётов существенно зависят от гидрометеоусловий.

Экипажу ВС следует учитывать такие факторы как:

-сдвиг ветра;

-частые туманы;

-сезонные ветра;

-болтанка;

-обледенение;

-сильные вихревые возмущения воздуха над палубой и пристройками;

-турбулентность.

Скорость ветра с H увеличивается и на H 500 метров, она в 2 раза больше чем у земли. Над водой ветер сильнее, чем над сушей так как сила трения меньше.

Суша быстрее нагревается и быстрее остывает, вода медленнее нагревается и медленнее остывает. Над водной поверхностью формируется морской климат: с плавным ходом температуры, с небольшими суточными и годовыми амплитудами, большей облачностью, равномерным и достаточным количеством осадков. Над сушей образуется континентальный климат, отличающийся от морского резкими перепадами температур как в течение суток, так и в течение года, меньшей облачностью, неравномерным выпадением осадков (в теплый период больше, чем в холодный).

Над водной поверхностью суточные колебания температуры меньше чем над сушей т.к поверхность воды имеет более постоянную температуру, чем суша.

Прогнозы погоды для полетов составляются на 6 или на 9 часов и выпускаются в период полетов через каждые 3 часа.

Вылеты вертолетов с борта морских судов и платформ обеспечиваются прогнозами погоды по району(маршруту) полетов на основании заявок, подаваемых с борта морского судна, МБУ в адрес соответствующего аэродромного метеорологического органа. Текст заявки составляется и передается на судовую радиостанцию командиром вертолета не позднее, чем за 4 часа до начала полетов.

Наблюдения за погодой производятся должностными лицами, определяемыми владельцем судна (платформы) и прошедшими специальную подготовку.

Метеорологическое обеспечение полетов вертолетов с борта ледоколов на трассе Северного морского пути регламентируется специальным Порядком.

1.6 Эксплуатационные особенности полетов на морские суда и МБУ

При полетах над акваторией морей (океанов), других крупных водоемов экипаж ВС обязан знать береговую черту, расположение и режим работы береговых и островных световых и радиомаяков, порядок использования бортовых радиотехнических и астрономических средств аэронавигации, правила приводнения с парашютом (при их наличии) и вынужденной посадки ВС на воду, а также правила пользования бортовыми индивидуальными и групповыми спасательными плавсредствами [8].

Висение вертолета над водной поверхностью производится на высоте не менее одного диаметра НВ.

Полеты над водной поверхностью выполняются на двухдвигательных вертолетах с целью повышения безопасности полетов. При отказе одного двигателя, мощность второго должно хватать на полет вертолета без снижения.

Работы вертолета по транспортировке на внешней подвеске на ходу судна и ночью запрещены [8].

При определенном сочетании характеристик НВ, эксплуатационных параметров шасси и недостаточно координированных управляющих действий пилота по стабилизации углового положения вертолета на качающейся палубе в процессе опробования двигателей возможно возникновение самовозбуждения колебаний по типу земного резонанса.

Воздействие деформированного корпусом и надстройками корабля результирующего воздушного потока на медленно вращающиеся лопасти НВ после запуска и выключения двигателей вызывает интенсивные аэроупругие колебания лопастей, опасное сближение их концевых частей с элементами конструкции вертолета.

При проходе среза палубы корабля резко изменяется высота над подстилающей поверхностью и вертолет попадает в опасную зону. Поэтому для исключения воздействия на вертолет несбалансированного продольного момента от асимметричного влияния «воздушной подушки» и обеспечения безопасности в случае отказа одного двигателя использование эффекта «воздушной подушки» при выполнении взлета и посадки неприемлемо.

Для более точного расчета посадки на корабль, а также обеспечения безопасности в случае отказа одного двигателя планирование, как правило, выполняется по сравнительно крутой посадочной глиссаде.

Отложение солей на лопатках компрессора двигателей при нерегулярном или недостаточном проведении соответствующих профилактических мероприятий вызывает эрозионные и коррозионные процессы на лопатках, способствующие уменьшению мощности, запаса газодинамической устойчивости и надежности двигателей.

Воздействие на вертолет отработанных газов силовых установок корабля вызывает местное повышение температуры и изменение состава воздуха на входе в двигатели. В отдалении от корабля отработанные газы, смешиваясь с окружающим воздухом и взаимодействуя с результирующим воздушным потоком, образуют область значительной турбулентности.

Отсутствие видимости естественного горизонта и нечеткая визуальная привязка к характерным ориентирам конструкции корабля существенно усложняют технику пилотирования, вынуждая пилота постоянно отвлекаться от наблюдения за движением палубы корабля в связи с необходимостью слежения за показаниями авиагоризонта, вариометра и радиовысотомера.

Также пилоту необходимо при полетах над водной поверхностью обязательно использовать солнцезащитные очки для защиты глаз от ультрафиолетовых и инфракрасных лучей. Особенно сильно отражает солнечные лучи водная поверхность в штиль, ослепляя пилота и негативным образом воздействуя на его органы зрения.

Таким образом, в первой главе мы рассмотрели эксплуатационные особенности вертолета судового базирования в отличие от сухопутного. К вертолетам предъявляются повышенные требования из-за специфики базирования, а именно: особенности посадочной площадки, ее ограничения, наличие двух двигателей на воздушном судне, обязательная швартовка ВС, наличие тормоза НВ и колес. Также для пилота представляет сложность ограниченность площадки для маневрирования, закрытость подходов для взлета и посадки ВС.

Размещение вертолета в стесненных условиях корабля потребовало принятия мер к уменьшению его стояночных размеров - пришлось создавать механизмы складывания лопастей, хранение ВС, как правило, производится в ангаре.

Вертолет судового базирования должен обязательно иметь антикоррозийную обработку фюзеляжа, обслуживающий персонал должен своевременно делать промывку входных частей двигателя, наиболее подверженных вредному влиянию морской влажности и соли.

Экипажу ВС следует учитывать при пилотировании возможную качку морского судна, а также особенности полетов над водной поверхностью.

Проверку курсовой системы и радиокомпаса на площадке из-за сильного влияния на них ферромагнитных масс и электромагнитного поля судна(МБУ) не производить. Указанные системы проверять после взлета, для чего:

-перед взлетом уточнить курс судна;

-после взлета выполнить визуальный полет по кругу и на прямой после четвертого разворота сравнить курс ПРС на судне с показаниями курсовой системы и радиокомпаса (при наличии ПРС на судне, МБУ) [8].

Глава 2. Особенности выполнения взлета и посадки вертолета на МБУ и судно

К полетам на площадки, расположенные на судах и МБУ, допускаются экипажи, имеющие опыт выполнения посадок на площадки, подобранные с воздуха, и прошедшие необходимую подготовку.

2.1 Ограничения на взлете и посадке

Взлет и посадка вертолета на корабль выполняются при следующих ограничениях:

Только по-вертолетному вследствие отсутствия пространства для взлетно-посадочной дистанции по-самолетному.

При наличии на поверхности взлетно-посадочной площадки противоскользящей мастики или сетки во избежание проскальзывания по качающейся палубе.

С заторможенными колесами шасси для предотвращения непроизвольного смещения по палубе.

На месте и при установившемся движении корабля на морском волнении с амплитудой килевой качки примерно до 3 градусов.

С выключенными каналами тангажа лопастей конструкции вертолета.

Запрещается взлет и посадка в сторону препятствий, а также с попутной составляющей результирующего воздушного потока.

2.2 Взлет с ПП судна (МБУ)

Обеспечение безопасного взлета вертолета при ходе корабля на морском волнении требует от пилота четкого выполнения основных управляющих действий:

Отслеживать крены корабля, отклоняя ручку управления в сторону, противоположную крену, и не допуская ударов лопастей по ограничителям взмаха

В момент подхода линии горизонта на авиагоризонте к нулевым отметкам, когда ручка управления в поперечной плоскости должна быть в положении, близком к нейтральному, энергичным отклонением вверх рычага «шаг-газ» отделить вертолет от палубы корабля.

Ручкой управления и педалями удерживать вертолет над центром взлетно-посадочной площадки на высоте 2…4м, парируя его неизбежное смещение при отрыве и снимая нагрузку с органов управления триммерными механизмами.

Убедиться, что при выполнении известных операций контрольного висения двигатели работают на режиме не выше номинального, в противном случае произвести посадку, так как безопасность прохода борта корабля при отсутствии запаса мощности силовой установки не обеспечена.

При выполнении разворотов на висении не допускать попадания хвостовой части вертолетов в сектор препятствий корабля.

При работе двигателей на режиме от номинального до взлетного перейти на разгон с одновременным набором высоты в секторе разрешенных курсовых углов.

Пересечь борт корабля на высоте 3…5м над палубой, парируя просадку вертолета плавным отклонением вверх рычага «шаг-газ».

Примечание:

При висении вертолета над судном, стоящим на одном якоре, судно может дрейфовать под воздействием струи от несущего винта, т.е. изменять курс, поэтому экипажу вертолета необходимо следить за дрейфом судна, особенно при длительном висении и работах с внешней подвеской вблизи препятствий и маневрировать вертолетом таким образом, чтобы сохранялась необходимая дистанция с препятствиями, определяемая разметкой ПП или палубы и "Инструкцией по производству полетов" [8].

2.3 Перед заходом на посадку

Перед заходом на посадку на посадочную площадку (ПП) судна (МБУ) необходимо выполнить контрольный пролет над ПП для ее осмотра и уточнения направления ветра. Пролет следует выполнять на высоте не менее 20 м относительно площадки на скорости по прибору 80...90 км/ч при удалении от препятствий на расстоянии не менее 50 м.

ПРЕДОСТЕРЕЖЕНИЯ:

1.При направлении ветра от ПП на препятствия боковая составляющая скорости ветра при зависании вертолета не должна превышать 5 м/с, справа -3 м/c.

2.При направлении ветра от препятствий на ПП направление захода на посадку следует выбирать таким образом, чтобы при необходимости обеспечивался уход вертолета на второй круг с незначительным изменением курса.

3.Заход на посадку со стороны препятствий запрещается.

4.Посадку и взлет разрешается производить при продольно-поперечной качке площадки, не превышающей ±3°.

5.Посадка и взлет на ходу судна по сравнению с посадкой и взлетом на «Стопе» особенностей не имеют, однако необходимо иметь в виду, что скорость и направление результирующего воздушного потока над ПП должны

соответствовать допустимым значениям скорости и направления ветра, установленным РЛЭ. Посадка и влет с попутной составляющей результирующей воздушного потока запрещаются.

6.Посадка и взлет вертолета при маневрировании судна (изменении хода, поворотах) запрещаются [8].



2.4 Заход на посадку

Рис.4 Траектория захода на посадку на судно, МБУ.

Заход на посадку выполняется по следующей методике:

-после захода на предпосадочную прямую на высоте 100...150 м вертолет переводится в режим снижения.

Снижение выполняется на скорости по прибору 80...90 км/ч с вертикальной

скоростью 2...4 м/с с таким расчетом, чтобы на удалении 500...300 м от границы ПП высота относительно площадки была равной 30...20м.

Расчет на посадку уточняется изменением вертикальной и поступательной скоростей, при этом глиссада снижения выдерживается таким образом, чтобы обеспечивалась непрерывная видимость поверхности посадочной площадки;

Предпосадочное торможение и снижение выполнять с таким расчетом, чтобы на удалении примерно 50м от кормы корабля скорость планирования составляла 50…70 км/ч, а высота 20…30м.

Направление захода на посадку выдерживать по возможности против направления результирующего воздушного потока и таким образом, чтобы обеспечивалась непрерывная видимость поверхности посадочной площадки и исключалось попадание вертолета в шлейф выхлопных газов корабля.

При подходе к борту корабля с превышением над ним 5…10м уравнять скорости корабля и вертолета.

Выполнить проход борта корабля на высоте 3…5м, сместиться на центр взлетно-посадочной площадки и зависнуть над ней на высоте 1…2м.

Затормозить колеса шасси.

Отклонением вниз рычага «шаг-газ» произвести плавное сближение с площадкой и касание ее при отсутствии взаимного смещения палубы и вертолета с последующим уходом площадки вниз.

После касания колесами взлетно-посадочной плочадки незамедлительно отклонить рычаг «шаг-газ» вниз до упора и отслеживать крен корабля отклонением ручки управления в противоположные стороны.

Установить педали в нейтральное положение.

Ручку управление отклонить против результирующего потока, не допуская ударов лопастей по ограничителям взмаха.

Выключить двигатели.

После остановки НВ зашвартовать вертолет.

Предупреждения: При выполнении разворотов на висении следует ориентироваться по концентрическим окружностям на ПП, имея в виду что при определенном курсе вертолета, препятствия уходят из поля зрения пилотов, разворот на висении, при котором возможно попадание хвостовой части вертолета в сектор препятствий запрещается.

При посадке, висении на погрузо-разгрузочных работах, на взлете смотреть на воду, лед не рекомендуется во избежание потери пространственного положения вертолета [8].

Таким образом, посадка из точки висения на взлетно-посадочную площадку качающейся палубы осуществляется визуально методом догона уходящей палубы и предусматриваетвнимательное отслеживание осредненного положения центра посадочной площадки и ее вертикальных перемещений. Прогнозирование изменения угла крена палубы за отрезок времени вертикального снижения вертолета до момента касания площадки. Обеспечение допустимых значений относительной скорости сближения вертолета с палубой и вертикальной скорости соприкосновения с палубой при нулевом крене корабля.

Практически посадка вертолета на качающуюся палубу корабля осуществляется в некотором промежуточном положении, когда посадочная площадка имеет отличный от нуля угол крена, вертикальную и поперечную составляющие скорости перемещения. При этом происходит первоначальное касание о площадку одной из основных опор шасси, вызывающее дополнительное возмущенное поступательное вращательное движение вертолета под действием инерционной силы, не проходящей через центр масс [8].

Поэтому важно, чтобы угол крена в момент касания вертолетом палубы не превышал 5..7 градусов, так как при значениях этого угла 7…15 градусов происходит резкое возрастание составляющих скорости соприкосновения вертолета с палубой, чреватое опасностью его опрокидывания и разрушения.

2.5 Характерные ошибки пилота

Провокация земного резонанса следующими неправильными действиями:

Запуск двигателей и раскрутка НВ при глухой швартовке вертолета на взлетной площадке

Увеличение общего шага НВ в процессе опробования двигателей.

Некоординированное парирование поперечных колебаний вертолета на качающейся палубе отклонением ручки управления.

Несоблюдение установленных ограничений по ветру или неточное определение результирующей скорости ветра на палубной площадке.

Попытка взлета после обнаружения признаков палубного резонанса.

Построение глиссады захода на посадку в корабельной системе координат с геометрической привязкой глиссады к полетной палубе. Тогда в представлении пилота корабль перестает качаться, однако в действительности это приводит к циклическим смещениям вертолета в неподвижной земной системе координат с частотой качки корабля. Наиболее опасным следствием подобной ошибки в технике пилотирования является циклическая просадка вертолета, которая на завершающем этапе снижения может завершиться соприкосновением вертолета с водной поверхностью.

Неправильное распределение зрительного внимания. Частое попеременное наблюдение за внешними корабельными ориентирами и внутрикабинными приборами, что затрудняет и ухудшает точность сближения кораблем по основным внешним ориентирам. Наблюдение за движущейся поверхностью моря, создающее неверное представление о взаимном положении корабля и вертолета.

Раскачка вертолета над качающейся палубой корабля в нестационарном завихренном воздушном потоке. Если это явление устранить не удалось, необходимо проверить и восстановить представление о динамике качки корабля одним из следующих способов:

Визуально, если морская поверхность отчетливо воспринимается.

По светосигнальному оборудованию взлетно-посадочной площадки..

Смещением назад на 10…20м по глиссаде захода на посадку до восстановления представления о динамике качки на фоне естественного или приборного горизонта с последующим поворотным зависанием над центром площадки. При невозможности указанного смещения назад- уходом на второй круг и повторным заходом на посадку

Таким образом, во второй главе мы рассмотрели этапы захода на посадку, а также взлет с ПП(МБУ), а так же распространённые ошибки совершаемые пилотами.

Взлеты и посадки следует осуществлять только по-вертолетному с заторможенными колесами. Отличительной особенностью взлета и посадки является ограниченность подходов к площадке, возможное наличие качки морского судна, а также перед взлетом невозможность проверки курсовой системы и радиокомпаса.

Мы также отметили, что маневрирование судна исключает возможность посадки и взлета вертолета.

Экипажи ВС должны пройти соответствующую подготовку, а также иметь опыт выполнения посадок на площадки, подобранные с воздуха, чтобы иметь допуск к полетам на площадки, расположенные на судах и МБУ.



Глава 3. Теоретическое обоснование динамики движения вертолета на палубе судна

3.1 Режим висения над ПП, МБУ

Режимом висения называется такой режим полета, при котором отсутствуют перемещения вертолета относительно земли (эксплуатационный режим) или перемещения относительно воздуха (аэродинамический режим). Эксплуатационный и аэродинамический режимы висения совпадают только в штилевых условиях [6].

Аэродинамическое обоснование:

Контрольное висение выполняется с целью проверки правильности расчета загрузки и центровки, запаса мощности и высоты над препятствием, оценки запасов продольно-поперечного и путевого управления, исправности органов управления и агрегатов вертолета, возможности приземления на подобранную площадку. Переход на контрольное висение осуществляется на режиме вертикального набора высоты, а уменьшение высоты - на режиме вертикального снижения [5].

На режиме висения не должно быть продольных и боковых перемещений вертолета относительно земли, сохраняется постоянная высота. Эти условия соблюдаются при уравновешивании сил и моментов, действующих на вертолет. На вертолет действуют следующие силы: полная аэродинамическая сила НВ Rн, сила тяжести вертолета G, сила сопротивления планера от индуктивного потока НВ Уапл, сила тяги рулевого винта (РВ) Тарв (рис 5).

Рис. 5 Схема сил, действующих на вертолет при висении.

Рис.6 Схема сил, действующих на вертолет на висении при боковом ветре справа.

По сравнению со штилевыми условиями, увеличение обдувки справа приводит к уменьшению осевой обдувки, увеличению углов атаки.

При слабом правом ветре тяга РВ несколько возрастает. При ветре справа более 5 м/с наблюдается резкое уменьшение тяги РВ. Возникает потеря управляемости [вихревое кольцо].

Ограничения РЛЭ по силе ветра: справа = 5 м/с, а при висении над судном, МБУ- 3 м/с.

При увеличении скорости обдувки слева происходит сложение потоков индуктивного и обдувки слева. Осевая скорость обтекания элементов РВ возрастает, углы атаки уменьшаются. Соответственно уменьшается и тяга РВ.

При усилении обдувки слева более 10 м/с возможна потеря путевого управления (нехватка правой педали) (рис.7).

Ограничения РЛЭ по силе ветра: слева = 10 м/с, при висении над судном, МБУ-5 м/c.

Рис.6 Работа РВ при ветре слева.

На вертолете Ми-8 контрольное висение над судном или МБУ выполняется на высоте 3-4 метра [6].

3.2 Взлет по-вертолетному без использования влияния воздушной подушки

Взлет - это ускоренное движение вертолета от точки старта до набора минимально-допустимой скорости и высоты.

На вертолете Ми-8 при полетах на морские суда и МБУ используется только взлет по-вертолетному без использования влияния воздушной подушки.

Рис.8 Взлет по-вертолетному без использования влияния воздушной подушки.

Аэродинамическое обоснование:

Способ взлета выбирается в зависимости от конкретных условий: состояния и размеров площадки, высоты препятствий (подходов), атмосферных условий (температуры наружного воздуха tнв, барометрической высоты Нбар, ветра), загрузки вертолета.

Указанные факторы влияют на запас мощности вертолета ?N. Чем больше ?N, тем больше грузоподъемность вертолета, безопасность и эффективность взлета.

Условия выполнения: площадки минимальных размеров не менее допустимых; препятствия не выше допустимых; ?N позволяет устойчиво висеть на "Н" не менее 20 м или превышающей препятствия не менее чем на 10 м.

Недостатки: минимальная грузоподъемность, сложность техники пилотирования, так как вертолет висит с предельной массой на взлетном режиме двигателей: минимальные запасы мощности и управления: недостаточная пространственная ориентировка; вертолет находится в опасной зоне по отказу двигателя.

Применение: площадки ограниченных размеров; высокие препятствия в расположении площадки; при транспортировке грузов на внешней подвеске [6].

3.3 Посадка без использования влияния воздушной подушки

Посадка-этап полета от момента замедленного движения ВС с высоты начала выравнивания (начала торможения при вертикальной посадке) до момента касания земной, водной или иной поверхности и окончания пробега (дросселирования двигателя) после приземления при вертикальной посадке [5].

При посадке на МБУ или на суда используется посадка без влияния воздушной подушки.

Аэродинамическое обоснование:

Для выполнения безопасной посадки требуется иметь определенный запас мощности, который используется для гашения Vy. Для получения избытка мощности посадочная масса BС должна соответствовать данным условиям посадки.

Выполняется на ограниченные площадки, в условиях образования пыльного(снежного) вихря и других случаях.



Рис.9 Посадка без зоны влияния воздушной подушки.

Рекомендации и ограничения:

Расчет на посадку уточнять до высоты 100 м. При недолете увеличить общий шаг, отклонить РЦШ на себя. При перелете отклонить РЦШ от себя, уменьшить общий шаг. Соблюдать последовательность отклонения рычагов.

При необходимости снижение вертолета выполнять на повышенной поступательной и меньшей вертикальной скоростях. Заход на посадку выполнять с включенными каналами крена и тангажа автопилота. По возможности посадку выполнять против ветра.Перед приземлением не допускать боковых перемещений, особенно влево.

Уменьшение общего шага до минимального после приземления выполнять только при полной уверенности, что ВС стоит на твердой поверхности [6].

3.4 Качка морского судна

Под влиянием ветра или иных причин может возникнуть качка на морском судне, что значительно усложняет пилотирование ВС при взлете и посадке.

Качкой называются колебательные движения, которые судно совершает около положения его равновесия. Различают бортовую, килевую и вертикальную качку. При бортовой качкеколебания совершаются вокруг продольной оси, проходящей через центр тяжести судна, при килевой-- вокруг поперечной [1].

Посадку и взлет разрешается производить при продольно-поперечном качке площадки, не превышающей 3 градусов [8].

Светотехническое и светосигнальное оборудование судна должно обеспечивать надежную видимость судна и площадки, а каждая площадка должна оборудоваться световым табло, показывающим динамику качки судна.

Аэродинамическое обоснование:

Равновесие вертолета на наклонной площадке определяется прежде всего его массой, а опасность опрокидывания вертолета набок или соскальзывания вбок с площадки создается главным образом силой тяги НВ [2].

Рис.10 Критические условия балансировки вертолета на наклонной площадке.



г кр=г пл крит+Дкр ,

где г пл крит-критический угол наклона площадки, при превышении которого вертолет прокидывается набок; Дкр-угол накренения вертолета из-за обжатия амортизатора и пневматика одной основной опоры при отрыве от земли другой основной опоры.

Величина Дкр зависит от колеи шасси, его жесткости (диаграммы обжатия амортизатора и давления в пневматиках), массы вертолета и его вертикальной центровки, поперечного отклонения автомата перекоса и бокового ветра.

Как и для условий движения по земле, основным дестабилизирующим фактором является тяга НВ, увеличение которой сопровождается «вывешиванием» вертолета, а основным стабилизирующим фактором-поперечное отклонение автомата перекоса. Поэтому критические условия опрокидывания вертолета на наклонной площадке определяются обычно в виде зависимости значений г пл крит и Дкр от относительной тяги T=T/G при нейтральной и отклоненном вбок до упора положении автомата перекоса.

Рис.11 Критические условия опрокидывания вертолета на наклонной площадке.

При стоянке вертолета с выключенными двигателями величина Дкр составляет ~ 3°, а предельно допустимый угол наклона площадки достигает~35°. Однако по мере раскрутки и увеличения тяги НВ (а соответственно и РВ) величины Дкр и г пл крит резко уменьшаются при T?0,85° равны нулю. В момент отделения вертолета от земли при выполнении взлета, когда T>G, величина г пл крит при нейтральной положении автомата перекоса составляет ~5°, но имеет уже другой знак.

Физически это означает, что в момент отрыва от земли вертолет стремится накрениться влево под действием момента тяги РВ. Для парирования этого момента и обеспечения поперечной балансировки вертолета пилот должен соразмерно отклонить ручку управления вправо.

Эффективность стабилизирующего управляющего момента НВ возрастает пропорционально его тяге. При полностью отклоненном вправо автомате перекоса критический угол наклона площадки в момент отделения вертолета от земли составляет около 7° влево, т.е не меняет знака. Следовательно, запаса поперечного управления достаточно для парирования бокового смещения и накренения вертолета в момент отрыва от земли на взлете.

Если же угол крен достиг значения гкрит , даже максимальное отклонение ручки управления вследствие определенной инертности вертолета может оказаться недостаточным для предотвращения его опрокидывания. В этом случае пилот должен незамедлительно уменьшить общий шаг НВ т.е увеличить значение г крит.

Соскальзывание вертолета с наклонной площадки также характеризует его неустойчивое положение.

Критический угол по соскальзыванию вертолета угол наклона площадки

г пл крит зависит от относительной тяги несущего винта , состояния поверхности площадки и угла поперечного отклонения автомата перекоса. При Т=0 критический угол бокового уклона площадки г пл крит полностью определяется коэффициентом трения скольжения, а при Т?1-главный образом максимальным поперечным отклонением автомата перекоса.

При состоянии поверхности площадки 0,4…0,6 , т.е на влажной бетонной или грунтовой площадке, критические углы наклона площадки по соскальзыванию обычно меньше, чем по опрокидыванию [2].

Рис.12 Критические условия балансировки вертолета на наклонной площадке.

При этом критический по опрокидыванию и соскальзыванию наклон площадки влево меньше, чем вправо, из-за влияния тяги РВ. Для большего значения состояние значения площадки 0,7..0,8 , соответствующих сухому бетону или грунту, критические углы наклона площадки по соскальзыванию примерно такие же или даже больше, чем по опрокидыванию. Таким образом, для обеспечения безопасной балансировки вертолета на наклонной площадке основное практическое значение имеет его опрокидывание вбок-вперед, особенно на левый борт. В связи с этим, посадку вертолета на площадку с уклоном рекомендуется выполнять носом или левым бортом на уклон.

Значительное влияние на балансировку вертолета на земле оказывается боковой ветер. При ветре справа со скоростью 18…20 м/с и относительной тяге T?0,8…0,9 вертолет может опрокинуться даже на горизонтальной площадке. Поэтому при взлете и посадке, тем более на наклонной площадке, следует избегать бокового ветра и, кроме того, быстро проходить диапазон значений относительной тяги Т=0,7….1, не держать вертолет на земле во взвешенном состоянии.

Другой важный эксплуатационный фактор-поперечная балансировка вертолета. При смещении центра масс вбок в сторону уклона площадки, например, на 0.2 м угол г пл крит уменьшается примерно на 5°. Смещение центра масс или отклонение ручки управления вперед также вызывает увеличение опрокидывающих моментов. Поэтому при раскрутке и остановке НВ ручка управления должна находиться в положении, близком к нейтральному, особенно при передней центровке вертолета [2].

Таким образом, мы рассмотрели висение (ограничения, связанные с висением на судне, МБУ), посадку и взлет по-вертолетному без использования влияния воздушной подушки, а также качку морского судна. которая существенно влияет на использование вертолетной техники на судне.

Нами было найдено аэродинамическое обоснование летных ограничений, связанных с полетами на суда, МБУ, что позволило более глубоко понять особенности динамики полетов на суда и морские буровые установки.



Глава 4. Действия экипажа по балансировке ВС при движении по палубе судна. Влияние ветровых возмущений, циркуляции и надстроек судна на динамику полета

4.1 Циркуляция судна

Циркуляция судна- криволинейная траектория, которую описывает центр тяжести судна при перекладке руля на некоторый угол и последующем удержании его в этом положении [1].

Циркуляция имеет три периода:

1.Маневренный-равный времени перекладки руля

2.Эволюционный -с момента окончания перекладки до момента когда линейная и угловая скорости приобретают установившиеся значения.

3.Установившийся-от окончания эволюционного периода и до тех пор, пока руль остается в переложенном положении.

Рис.13 Схема циркуляции судна.

Элементами циркуляции являются:

?Выдвиг -расстояние, на которое перемещается средняя точка судна в направлении первоначального курса с момента перекладки руля до изменения курса на 90°.

?Прямое смещение -расстояние от первоначального курса до средней точки

судна в момент, когда его курс изменится на 90°.

?Обратное смещение-расстояние, на которое под влиянием боковой силы руля средняя точка судна смещается от линии первоначального курса в сторону обратную направлению поворота.

?Тактический диаметр -расстояние между средней точкой судна в начале

поворота и в момент изменения курса на 180°. Согласно требованиям ИМО не должен превышать 5L

?Установившийся диаметр-расстояние между положением ДП судна для двух последовательных курсов отличающихся на 180° при установившемся движении.

?Период циркуляции-время в течение которого судно разворачивается на 360°.

Действие ветра изменяет циркуляцию. При нормальном дифференте, когда нос идет на ветер, а корма под ветер судно поворачивается быстрее. Наоборот, когда судно разворачивается носом под ветер, особенно когда у него высокая кормовая надстройка и сравнительно слабая машина, поворот происходит медленнее[1].

4.2 Крен судна на циркуляции

При перекладке руля на борт судно получает в начальный момент крен в сторону перекладки руля, а затем выравнивается и кренится на противоположный борт. Объясняется это тем, что вначале на судно действует кренящий момент Мкр от силы давления воды на руль Р и силы бокового сопротивления R. В дальнейшем, при повороте судна, на него начинает действовать центробежная сила инерции К, приложенная к ЦТ и направленная во внешнюю сторону движения и сила бокового сопротивления R [1].

Рис.14 Действие сил при крене морского судна.

Крен может достигать значительной величины, особенно если у судна большая скорость и незначительная остойчивость.

Перегрузочные операции могут выполняться при ветре до 27 м/с. Однако наиболее благоприятными условиями работы считаются при легком ветре над палубой, дующем с КУ 0-160° в сторону оперативного района. Что бы избежать воздушных завихрений над палубой или же в силу других причин пилот имеет право потребовать от судна изменения курса.

Если судно на ходу, оно должно так располагать свой курс, чтобы относительный ветер над палубой дул с КУ 20 -40° любого борта. Когда операции производятся на якоре ветер может дуть с КУ 20 -160°. Однако при взаимодействии с вертолетом, особенно ночью предпочтительно, чтобы судно было на ходу, а не стояло на якоре.

4.3Ветровые возмущения

Различные надстройки на морском судне, МБУ имеют различные спектры обтекания.

Рис.15 Схема обтекания тел различной формы.

Всякое тело, движущееся в воздухе, непрерывно испытывает со стороны последнего противодействие своему движению. Поэтому, чтобы продвинуть тело, нужно преодолеть сопротивление, приложить некоторую силу. Сила сопротивления воздуха, которую встречает движущееся в нем тело, прямо пропорциональна плотности воздуха, площади тела, квадрату скорости движения и зависит от формы тела, его гладкости и положения в воздушном потоке [2].

На основании этого основного закона аэродинамики можно установить, что если телам различной формы и размеров, помещенным в различную среду, придать одну и ту же силу, то скорость продвижения их будет различной.

Если в поток воздуха поместить тела различной формы -- пластинку, тело с угловатыми формами и каплевидное тело, то окажется, что чем больше разница давлений спереди и сзади их, тем больше область завихрения, меньше скорость продвижения тел в воздухе и больше сила сопротивления. Эта сила, направленная прямо против движения тел, называется силой лобового сопротивления, или лобовым сопротивлением.

При обтекании тела с угловатыми формами поток тормозится меньше, чем при обтекании пластинки, следовательно, меньшими будут и область пониженного давления, и лобовое сопротивление. Если же в поток воздуха поместить каплевидное тело, имеющее более совершенную аэродинамическую форму, то давление впереди и сзади этого тела будет незначительным, так как струйки воздуха плотно обтекают его и почти не образуют завихрений. При наличии таких тел для преодоления лобового сопротивления потребуется наименьшая сила. Из сказанного становится понятным, что в палубные надстройки должны иметь обтекаемые формы тел, создающие возможно малое сопротивление и не вызывающие завихрений.

Рис.16 Отрывные течения над вертолетной площадкой с вихреобразованием.

Для некоторых типов судов ледового плавания с вертолетными площадками выявлены зоны возвратных течений над палубами и ходовым мостиком (в которые затягивается дым), а также отрывные течения над вертолетной площадкой с вихреобразованием. Исследовались траектории прохождения дымовых струй при различных курсовых углах судна и их распространение в зоне вертолетных площадок. По результатам исследований были выработаны рекомендации по уменьшению задымления палуб и судовых помещений за счет изменения компоновки судовых надстроек и формы дымовых труб для конкретных проектов судов [1].

4.4 Влияние палубы и надстроек судна на динамику полета

Вертикальная экранирующая поверхность стенка оказывает заметное влияние на аэродинамические характеристики НВ. При висении вертолета вблизи стенки (здания, надстройки авианесущего корабля, морского судна) уменьшается объем воздушного пространства над частью НВ, находящейся вблизи стенки. Это вызывает увеличение скорости воздушного потока между стенкой и НВ по сравнению с условиями обтекания НВ в безграничной атмосфере, что по физической сущности аналогично эффекту реактивного сопла. В результате уменьшаются истинные углы атаки концевых сечений лопастей, проходящих около стенки. В свою очередь это вызывает уменьшение тяги НВ и появление подсасывающей силы и момента «на стенку» хотя в количественном отношении изменение характеристик НВ невелико [2].

Рис.17 Схема «углового эффекта» экранирующей поверхности.

При работе НВ в углу, образованном горизонтальной и вертикальной экранирующими поверхностями, проявляются обе противоположные тенденции: увеличение тяги вследствие влияния горизонтальной экранирующей поверхности и уменьшение тяги из-за влияния вертикальной экранирующей поверхности. В конечном счете основное практическое значение имеют не изменение тяги НВ в пределах нескольких процентов, а опасные подсасывающая сила и момент «на стенку», проявляющиеся при зависании вертолета на воздушной подушке (H=0,7…1) вблизи вертикальной стенки (L=0,3…0,8).

Чем шире и выше стенка, тем более она ослабляет положительный эффект воздушной подушки и «притягивает» к себе вертолет. Если же ширина или высота ее меньше примерно половины радиуса НВ, то влияние на аэродинамические характеристики НВ несущественно. Поэтому следует избегать висения и перемещения вертолета вблизи углового экрана: над аэродромом (площадкой) вблизи зданий и строений, над палубой корабля вблизи палубных надстроек. Тем более опасно перемещение вертолета над обратным угловым экраном (плоская крыша здания, обрез палубы), когда воздушная подушка под частью ометаемого диска НВ пропадает и вертолет резко наклоняется «над пропастью» [2].

...