Вертолёт, 2008 №2

На базовом вертолете Ка-27 об отказе систем сигнализировали прямоугольник красного цвета и прерывистый звуковой сигнал, который подавался в шлемофон летчика. Специалисты фирмы «Камов» разработали дополнительную систему световой и звуковой сигнализации падения частоты вращения несущего винта, а также создали систему аварийной стабилизации частоты вращения несущего винта при отказе двигателя. Эта система имеет два вида сигнала: световой — в виде красного мигающего прямоугольного табло с наклонными черными линиями (табло «Зебра») и звуковой, который возникает в наушниках одновременно с включением табло «Зебра».

Система аварийной стабилизации частоты вращения несущего винта включает в себя устройство, обеспечивающее подачу управляющего сигнала на вход высотного канала автопилота. При уменьшении частоты вращения несущего винта общий шаг уменьшается примерно на 2°, что способствует уменьшению провала частоты вращения несущего винта и увеличению располагаемого времени задержки вмешательства летчика.

Стендовые испытания системы аварийной сигнализации падения оборотов проводились на трехстепенном стенде-тренажере фирмы «Камов». В процессе выполнения «полетов» оператор тренажера задавал летчику отказы различных систем вертолета. Летчик должен был погасить мигание кнопки-табло ЦСО; при получении соответствующей звуковой и световой сигнализации по отказу одного двигателя летчик должен был сбросить общий шаг с целью недопущения падения оборотов ниже 76,5-80 % по тахометру и после этого погасить ЦСО тумблером на рычаге общего шага. Всего было выполнено 639 реализаций отказов, в том числе 249 отказов одного двигателя на взлетном режиме.

По результатам статистической обработки материалов испытаний математическое ожидание времени невмешательства составило 0,74 с при среднеквадратичном отклонении 0,3 с, математическое ожидание времени реакции пилота — 0,27 с при среднеквадратичном отклонении 0,26 с.

На рис. 2 показано уменьшение величины частоты вращения винта с момента отказа двигателя до момента начала сброса шага. Видно, что при испытаниях можно получать очень малые значения этой величины, однако вероятность получения таких значений в эксплуатации очень мала. Это необходимо учитывать при проведении испытаний (обеспечивать внезапность отказов, делать достаточное количество реализаций с привлечением разных пилотов). Падение частоты вращения на 13 % с данной системой сигнализации обеспечивает обнаружение отказа двигателя в эксплуатации с вероятностью, близкой к единице.

В процессе испытаний на пилотажном стенде по рекомендациям летчиков-испытателей размер и яркость табло «Зебра» были подкорректированы с целью визуального обнаружения отказа в сложных условиях полета (при освещении кабины экипажа встречными лучами солнца), подобраны громкость и тембр звукового сигнала. Для отказа двигателя выбрана частота звука 400 Гц с частотой прерывания 4,5 Гц, которые отличаются от прочих аварийных и предупредительных сигналов. Выбрана частота вращения несущих винтов 85 % по тахометру, при которой включается прерывистый красный световой сигнал на табло «Зебра» и подается звуковой сигнал в наушники.

Рис. 2

Рис. 3

Оценка влияния автоматического сброса общего шага несущих винтов на величину 2° через автопилот на стенде показала, что разработанная система работоспособна и позволяет уменьшить величину падения частоты вращения винта на 2–3% в течение первой секунды и увеличить располагаемое время задержки вмешательства в управление.

Летные исследования, проводившиеся на аэродроме ЛИИ в январе и феврале 1979 года, подтвердили результаты расчетов по возможности уменьшения минимально допустимой частоты вращения несущего винта. В них дополнительно к расчетам было показано, что уровень нагрузок и напряжений в лопастях и втулках несущих винтов, в системе управления и подредукторной раме не превышает допустимых величин. Вибрация в кабинах вертолета при уменьшении частоты вращения несколько возрастает, но находится в допустимых пределах.

Полученные в летных исследованиях изменения частоты вращения несущего винта по времени (при имитации отказа двигателя на взлетном режиме) с разными вариантами сигнализации, а также работа автоматической системы стабилизации частоты вращения винта показаны на рис. 3. Применение табло «Зебра» (и звукового сигнала, подаваемого в наушники) облегчает распознавание отказа двигателя, способствует своевременному вмешательству летчика в управление, что позволяет повысить безопасность полета. Во время эксперимента табло сработало через 0,31 с после имитации отказа двигателя на взлетном режиме, что позволило летчику уже через 0,6 с вмешаться в управление. Частота вращения винтов за это время уменьшилась только до 81,5 единиц по тахометру.