Вертольоти та їхні злїтно-посадкові операції

Одним з основних елементів вертольота є несучий гвинт (НГ), який обертається у горизонтальній або майже горизонтальній площині. Він створює піднімальну силу і тягу, які необхідні для польоту, заміняючи за аналогією з гвинтом літака крило і тяговий гвинт. За допомогою автомата-перекосу в польоті змінюють кут установлення лопатей гвинта (його крок) і нахил його площини обертання. Внаслідок цього змінюється тяга, швидкість і напрям польоту в будь-який бік незалежно від просторового положення фюзеляжу, включаючи нерухоме висіння в повітрі.

При роботі НГ виникає реактивний крутний момент, що намагається обертати вертоліт у бік, протилежний обертанню гвинта. Цей момент урівноважують різними конструктивними заходами, наприклад, співвісними гвинтами, декількома НГ або рульовим гвинтом.

Співвісна схема містить два гвинти на одній осі, що обертаються у протилежні боки. Декілька НГ з різним напрямом обертання розміщують окремо на вертольоті у плані. Однак найбільше застосування отримали одногвинтові вертольоти. У них реактивний момент нейтралізують рульовим гвинтом, який обертається у вертикальній площині на кінці хвостової консольної балки. Змінення кроку рульового гвинта (його тяги) у польоті дозволяє вертольоту у фіксованій точці простору обертатися навколо своєї вертикальної осі на будь-який кут. У нашій країні розповсюдженні співвісні вертольоти конструкції М.І.Камова (Ка) і одногвинтові-М.Л.Міля (Мі).

Вертоліт може підніматися по похилій траєкторії або по вертикальній. Вертикальне піднімання — найбільш важкий вид польоту, при якому НГ працює в режимі осьового обдування, і його тяга з однаковою потужністю двигуна виявляється меншою ніж за косим обдуванням. Зменшення тяги погіршує шляхову стійкість і керованість вертольота. У режимі косого обдування (політ по похилій траєкторії) вертикальна складова швидкості піднімання у 1,5-2 рази більша за осьову. Умови дещо ускладнюються, коли вертоліт зависає. Висіння поблизу землі завжди необхідне перед польотом для перевірки роботи двигуна й органів керування, а також перед посадкою для уточнення її умов.

Висіння і горизонтальний політ поблизу землі викликають ефект "повітряної подушки" (ПП), яка створюється масою повітря, відбитого НГ. У результаті збільшується його повна аеродинамічна сила. Це збільшення зростає з віддаленням від землі і досягає максимуму (приріст на 10-15 %) на відстані від гвинта до землі, що дорівнює його радіусу. На відстані діаметра НГ ефект практично зникає. Його використовують стосовно ЗПО вертольота з великим завантаженням або в умовах невеликої щільності повітря. При цьому не допускаються ями, канави та інші низини, що знижують або ліквідують ефект ПП.

Як і літак, вертоліт здатний планерувати з непрацюючим двигуном на режимі авторотації НГ. Такий режим виникає через обертання гвинта набігаючим потоком повітря, тому виникає можливість відносно безпечного приземлення.

Аналогом аеродрому для вертольотів є вертодром. Він має таку ж структуру і термінологію, що й аеродром, тільки частка "аеро" замінюється на "верто". Замість вертодрому можуть обладнувати посадкові майданчики на даху будинків, платформах, на обмежених земельних ділянках при стиснених умовах. Очевидно, що на таких ділянках відсутні деякі елементи, притаманні вертодрому.

Існують три основних способи ЗПО вертольота: по-літаковому, по-вертолітному з використанням ефекту ПП і без його використання. Конкретний спосіб вибирають у кожному випадку, виходячи з розмірів і стану поверхні посадкового майданчика, наявності висотних перешкод у СПП, щільності повітря, напряму і швидкості вітру, запасу потужності двигуна і маси вертольота.

Спосіб І потребує найбільших розмірів земельної ділянки і якісне вертикальне планування її поверхні. Проте зліт по-літаковому більш економічний порівняно з рештою способів, бо дозволяє збільшити завантаження вертольота. Відносно способу ІІІ вантажопідйомність вертольота зростає майже вдвічі за способом І і в півтора рази за способом ІІ. Тому важкі вертольоти застосовують тільки спосіб І. Навпаки, вертоліт з вантажем на зовнішній підвісці може застосовувати тільки спосіб ІІІ, як і за обмежених розмірів посадкового майданчика або стиснених повітряних підходів.

Які літаки, вертольоти поділяють на чотири класи за максималь­ною злітною масою: І клас - більше, 10 т, II - 10-5 т, III - 5-2 т і IV - мен­ше 2 т. Крім цього, вертольоти об'єднують у три групи: важкі - масою більше 15 т (Мі-6, Мі-Юк, Мі-26 та ін.), середні - масою 5-15 т (Мі-4, Мі-8, Ка-32 та ін.) і легкі - масою до 5 т (Мі-1, Мі-2, Ка-26 та ін.).

Планування вертодромів

Аналогом аеропорту щодо вертольотів є вертолітна станція з такою ж структурою: вертодром, СТТ і привертодромна територія. Клас станції визначають річним обсягом пасажирських перевезень (табл. 1), а клас вертодрому — найбільшим класом вертольотів, які експлуатуються. За аналогією з аеродромами вертодроми таким же чином класифікують за призначенням, характером використання, допуском до експлуатації і т. ін. Додатково вводяться поняття наземні та надводні (за місцем розташування).

Таблиця 1 Класифікаційні показники вертолітних станцій

Клас станції	Річний обсяг пасажирських перевезень, тис. осіб	Загальна річна інтенсивність руху вертольотів, тис. зпо/рік
І	Більше 30	Більше 4
II	15-30	2-4
III	До 15	До 2

 

Вертодром містить такі ж елементи, що і аеродром: ЛС з ЗПС, БСБ і ПКСГ; РД; перон і МТС з груповими та індивідуальними МС; спецмайданчики, до яких додають швартовні. Річ у тому, що деякі ПК на МС можуть переміщуватися і ушкоджуватися під дією напору вітру, що дме зі швидкістю понад 20 м/с. У таких випадках відповідні МС для запобігання ушкодженню ПК обладнують якірними кріпленнями — анкерними фундаментами, які сприймають навантаження, що намагаються їх витягти; НДК прикріплюють до бортових і носових (хвостових) якорів інвентарними тросами. Середні та легкі вертольоти потребують такого ж прикріплення і під час випробування двигунів у підвісному режимі після деяких видів ТО. Таке випробування заборонено на МС. Для нього і призначені швартовні майданчики. Їх обладнують окремо з розрахунку одного майданчика на 15 легких або 10 середніх однотипних приписаних вертольотів.

Приблизний генплан вертолітної станції зображено на рис.14.з. Станція може бути складовою частиною аеропорту або вертодром може примикати до аеродрому. Найчастіше зустрічається спільне базування вертольотів і літаків з використанням одних і тих же ЗПС і СТТ. При цьому вертольоти можуть злітати і приземлятися безпосередньо на свої МС.

Як і літаки, вертольоти широко використовують для спеціальних робіт: будівельних (для монтажу висотних споруд і у важкодоступних місцях), аерофотознімання, охорони лісу, медичного обслуговування, патрулювання, пошуку риби, геодезичних, геологорозвідувальних робіт та ін. Особливе місце займає застосування вертольотів для сільськогосподарських робіт. Обладнання сільськогосподарського вертодрому складніше, ніж для інших робіт. Умовне планування його показано на рис.14.3, б Завантажувальний майданчик тут аналогічний вантажному перону і призначений для завантаження ПК хімікатами за допомогою спеціальних механізмів. Дегазацію й очищення ПК від хімікатів здійснюють на дегазаційному майданчику, який обладнано спеціальними відстойниками для захисту екології.

Рис. 1 Принципові схеми генплану: а-вертолітної станції; б-постійного вертодрому спеціального призначення; І - службово-пасажирський будинок; 2- перон, 3 - РД; 4 — укріплені узбочини; 5—база вертодромної служби, б — ЛС; 7 — ТЗПС; 8 - огорожа; Р-МТС; 10 - ангар (док) або АТБ; ІІ - РБД; 12- швартовні майдан­чики; 13 — автодорога; 14 — склад ПММ (паливосховище); 15 — гараж; 16- резервна площа; 17 - ГЗПС; 18 - місце зльоту-посадки по-вертолітному і МС з твердим покриттям; 19 - дегазаційний майданчик; 20 — комплекс протипожежних засобів; 21 - службово-технічний будинок з майстернею, 22 - гуртожиток; 23 - склад і розчиновий вузол отрутохімікатів; 24 — склад мінеральних добрив; 25 - завантажувальні майданчики з навантажувальною технікою

 

Вертольоти мають ряд переваг перед літаками в сільгоспроботах. Це і більший діапазон швидкостей, і значна маневреність, що особливо важливо для гірської та пересіченої місцевостей. Такі роботи полягають у боротьбі з бур'янами, шкідниками і хворобами сільськогосподарських культур, внесенні мінеральних добрив (особливо у ранньовесняний період), дефоліації та десикації рослин. Застосовують здебільшого вертольоти Мі-1, Мі-2, Ка-15, Ка-18 і Ка-26. Однак собівартість авіахімробіт з літаків (Ан-2 і Ан-2М) нижча, ніж з вертольотів, особливо з віддаленням від вертодрому ділянки, яку обробляють. Наприклад, розсів 100 кг добрив на 1 га з вертольота у 2,2 рази дорожчий, ніж з літака, а з віддаленням на кожний кілометр вартість робіт (з вертольота) збільшується на 15%.

Осі ЗПС, індивідуальних МС і швартовних майданчиків орієнтують за напрямом домінуючих вітрів таким же чином, як і для аеродромів. При цьому значення коефіцієнта вітрового завантаження мають бути не менше 97, 94 і 87 %, а розрахункові значення бічної складової швидкості вітру — не менше 10, 8 і 5 м/с відповідно для важких, середніх і легких вертольотів. Розміри елементів вертодрому призначають за рекомендаціями нормативних документів, як правило, без розрахунку (на відміну від аеродромів). Деякі з цих рекомендацій наведено в табл. 2 і 3. Окремі з указаних розмірів мають ряд обумовлень щодо конкретних ситуацій.

Таблиця 2 Розміри елементів вертодрому

Елемент вертодрому	Розміри елемента для вертольотів, м
важких	середніх	легких
ЛС (по-літаковому): ЗПС довжина ПКСГ ширина БСБ	190x20	110x20	110x15
Посадковий майданчик (по-вертолітному): робоча площа довжина ПКСГ ширина БСБ	20x20	10х10	5x5
Посадковий майданчик на даху будинку або платформі	35x28	21x17	15x12
Ширина РД (не менша від подвійної колії)
Ширина узбочини, укріпленої проти пилимості: вздовж РД вздовж швартовних майданчиків	-
Індивідуальне МС при установленні вертольота: на тязі НГ (тягачем) підльотом на малій висоті	46x32 -	24x18 22x12	18x14 14x10
Швартовний майданчик	-	24x24	18x18

 

Таблиця 3 Відстані між елементами вертодрому залежно від діаметра D несучого гвинта

Відстань	Мінімальне значення відстані при способі переміщення вертольота
на тязі НГ	підльотом на малій висоті
Між осями: ЛС і МС суміжних МС МС і РД РД і швартовним майданчиком	3 D 1,5 D 1,5 D 2 D	3 D 3 D - 2 D
Між кромкою покриття МС і спорудою Між віссю швартовного майданчика і бічною кромкою покриття ЛС або спорудою Між кінцями лопаcтей НГ вертольотів, розташованих на швартовних майданчиках	1 D 3 D   0,5 D	2,5 D 3 D   -

 

Радіус закруглення кромок покриття у місцях приєднання РД до елементів вертодрому приймають рівним подвійній ширині РД. Відстань від кінців лопаcтей гвинтів вертольота, що стоїть на груповому МС, до кромки покриття має бути не меншим ніж і 2 м.