Корабельные вертолеты. Специфика эксплуатации корабельного вертолета

Специфика работы техники и людей в условиях моря определила едва ли не первостепенную задачу для авиации вообще и для вертолетов в частности. Первые практические шаги, доказавшие необходимость и целесообразность применения вертолетов, были сделаны именно в условиях моря и во взаимодействии с кораблями. Специфика задач, решаемых корабельной авиацией, определяет основное требование, предъявляемое к вертолетам, — возможность эксплуатации в любых гидрометеорологических условиях, вплоть до предельных.

Обеспечение безотказной и безопасной работы, морепригодности вертолета, т.е. приспособленности к условиям длительной эксплуатации в активной коррозионной среде, при повышенной влажности, высоких темпера турах в южных широтах и низких температурах в северных широтах.

Основные гидрометеорологические условия полета. Гидрометеорологические условия Мирового океана сильно изменяются в зависимости от времени года, а также от широты и долготы. Учитывая, что основными факторами, оказывающими значительное влияние на летно-технические характеристики вертолетов, являются температура и влажность воздуха, а на взлетно-посадочные характеристики — скорость ветра и интенсивность морского волнения, была составлена на основе многочисленных исследований, проведенных океанографическими судами, достаточно ясная картина распределения гидрометеорологических условий в различных районах Мирового океана. В соответствии с ней температура воздуха, например, колеблется в диапазоне от 0 до 28 °С, а относительная влажность — от 65 до 85%.

Установлено, что в самых различных точках Мирового океана повторяемость ветров со скоростями 0...5 м/с колеблется в следующих пределах: 21...42% в Атлантическом океане, 11...40% в Тихом океане, 5...17% в Индийском. Повторяемость ветров со скоростью более 8 м/с для Тихого океана составляет до 19% зимой и до 3% летом, для Атлантического океана — до 15% летом и зимой. В отдельных районах, например в Северной Атлантике (1-2 раза в месяц), наблюдаются шквалы со скоростью до 50 м/с.

Анализ статистических материалов позволяет установить следующие предельные ограничения на условия базирования и применения корабельных вертолетов:
Температура воздуха, °С…25...28
Относительная влажность, %...80...90
Скорость ветра над палубой корабля, м/с…20

На основании личных оценок пилотов составлена таблица, иллюстрирующая количественное распределение посадок по степени сложности.

С учетом статистических данных о состоянии моря установлено, что по меньшей мере в 81,5% случаях посадки оказались возможны, и в 93...95% случаев обеспечивается круглогодичное применение при условии, что вертолет отличается всепогодностью применения, оснащен многодвигательной силовой установкой, оборудован противообледенительной системой, что пилот — опытный летчик, умеющий выполнять полет по приборам.

Специфика эксплуатации корабельного вертолета. Выполнение посадки на корабль как на площадку ограниченных размеров, имеющую в непосредственной близости палубные надстройки, даже в относительно простых условиях требует от летчика средней квалификации определенной тренировки. Особенностью таких посадок является наличие возмущенного воздушного потока от надстроек корабля, вызывающего болтанку вертолета, особенно при скорости результирующего воздушного потока над палубой более 15... 18 м/с.

В силу нерегулярности морского волнения и несовпадения периодов бортовой и килевой качки центр ВПП описывает в пространстве кривую, подобную лемнискате. Две составляющие этого движения — горизонтальная и вертикальная, складываясь с соответствующими составляющими движения вертолета в момент касания колесами шасси поверхности палубы, вызывают горизонтальные и вертикальные перегрузки в стойках шасси.

Еще более затруднена посадка, если ВПП расположена не на оси качания корабля. В этом случае при кренах корабля центр ВПП совершает перемещения не только в горизонтальной, но и в вертикальной плоскости, которые суммируются с перемещениями от вертикальной качки всего корабля.

Искусство посадки вертолета на качающуюся палубу корабля состоит в том, чтобы нагрузки на шасси, вызванные движением вертолета относительно палубы корабля, не превышали допустимых значений и не приводили к опрокидыванию вертолета.

Корабли и вертолеты проходят соответствующие аттестационные испытания, по результатам которых устанавливаются эксплуатационные ограничения.

Необходимость строгого выдерживания вертолета над ВПП в момент посадки заставляет летчика сосредоточивать свое внимание на движениях корабля. Отсутствие видимости естественного горизонта в очень сильной степени усложняет пилотирование, так как летчик должен одновременно представлять пространственное положение вертолета в земной системе координат и его перемещения в корабельной системе координат. Здесь требуется четкая, хорошо отработанная схема распределения внимания пилота или прибор, объединяющий необходимую текущую информацию.

Нередко даже опытные летчики при визуальном контакте с кораблем преждевременно начинают пилотировать, корректируя свои действия относительно корабельной системы координат, и невольно выдерживают глиссаду, геометрически неподвижно сориентированную относительно корабля.

Это неизбежно приводит к циклическим перемещениям вертолета относительно глиссады в земной системе координат с частотой, равной частоте колебаний корабля (в представлении летчика корабль перестает качаться). Тогда, если летчик, визуально выдерживая глиссаду, начнет отслеживать ее отклонения (иллюзия прекращения качки), возможно столкновение вертолета с водой.

Уменьшение напряженности выполнения предпосадочного маневрирования над качающейся палубой и движение по глиссаде в условиях отсутствия видимости (туман, снежные заряды и т.п.) возможны только в случае применения автоматических систем, которые могут быть автономными (специальные режимы работы автопилота вертолета) или корабельными, как например, лазерные системы посадки, стабилизированные в земной системе координат.

Заход на посадку на ВПП движущегося корабля необходимо выполнять таким образом, чтобы вертолет находился как можно меньше времени в зоне опасных высот и скоростей, а также в возмущенном потоке. На конечном участке торможения летчик не должен снижать воздушную скорость полета вертолета менее 60 км/ч.

Это необходимо для того, чтобы вертолет не отставал от корабля и не увеличивал тем самым время посадки. Зависание перед посадкой необходимо выполнять непосредственно над ВПП корабля на минимально допустимой высоте, что диктуется условиями безопасности в случае отказа одного из двигателей и отсутствием возможности задействовать аварийные системы вертолета.

В настоящее время ведутся разработки всепогодных систем автоматической посадки на авианесущие корабли с использованием вычислителей качки корабля. Система должна обеспечивать полностью автоматическое управление ЛА до момента посадки на палубу при максимальной вертикальной амплитуде перемещений палубы до 6 м.

Кроме названных выше предпосылок успешного выполнения посадки вертолета на корабельную палубу, касающихся летных условий, следует упомянуть и об ограничениях технического порядка, определяемых массой и размерами вертолета.

Диаметр несущего винта играет решающую роль при выборе размеров корабельной посадочной палубы. Степень сложности посадки не в последнюю очередь зависит от устойчивости, тяговооруженности и других летных характеристик вертолета.

Кроме того, сложность выполнения посадки определяется как нестационарностью воздушного потока, деформируемого корпусом корабля и его надстройками, т.е. образованием большой завихренности поля, так и возможной рециркуляцией потока, вызванной взаимодействием надстроек со струей от несущего винта. Изменяя курс корабля при посадке вертолета, можно значительно уменьшить турбулентность воздушного потока в районе посадочной палубы.

Не менее серьезной проблемой является разработка мероприятий и средств для фиксации вертолета на ВПП практически сразу после касания колесами шасси поверхности палубы, поскольку несущий винт вертолета из- за крена и дифферента корабля может занять такое положение, когда даже при минимальном общем шаге несущего винта при ветре появляется значительная подъемная сила, которая в сочетании с кренящими моментами от инерционных сил и от порывов ветра может вызвать сползание или даже опрокидывание вертолета.

Опыт эксплуатации корабельных вертолетов показал, что дополнительная фиксация в момент посадки вертолета на ВПП не требуется при кренах корабля до 10°. С увеличением угла крена более 10° появляется опасность соскальзывания за борт.

Одной из особенностей корабельной эксплуатации вертолета является возможность попадания его в зоны воздуха, загрязненного дымом, выходящим из труб кораблей. Засасывание в двигатели вертолета подогретого загрязненного воздуха может нарушить их нормальную работу. Поскольку вблизи корабля вертолет совершает полет на малых высотах и малых скоростях, последствия отказа его двигателей могут оказаться самыми тяжелыми.

При использовании вертолета на кораблях изменяется содержание практически всех без исключения операций на этапах приема его после выполнения задания и подготовки к повторному вылету: исключаются или автоматизируются трудоемкие операции и по возможности полностью исключаются работы, требующие присутствия обслуживающего персонала на открытой палубе, поскольку большие скорости и ускорения движения кормовой части корабля в сочетании с действием порывов ветра небезопасны и осложняют работу команды на мокрой или обледенелой взлетнопосадочной площадке.

Таким образом, “корабельность”, т.е. приспособленность к специфике эксплуатации и базирования на кораблях, обеспечивается как его общей компоновкой, так и введением в конструкцию дополнительных агрегатов и устройств (механизмов складывания несущего винта, хвостовой балки и др.).

Для снижения эксплуатационных затрат на корабельных вертолетах предусматриваются:

- система принудительной фиксации вертолета в случае большой качки корабля, автоматизирующая процесс швартовки и сокращающая время транспортировки вертолета в ангар (практически без участия палубного обслуживающего персонала);

- складывание лопастей с помощью специального механизма;
- выполнение осмотров и устранение неисправностей без применения стремянок;

- централизованная заправка топливом под давлением;
- проверка работоспособности систем вертолета с помощью систем автоматизированного контроля;

- возможность проверки всех бортовых систем в работе от бортовых источников энергии;
- возможность запуска двигателей без использования корабельных источников энергии;
- исключение в конструкции узлов, требующих смазки и дополнительной регулировки.