Спрете сергия по време на полет с бърз напред

В вертолети, ако скоростта, определена от производителя, бъде превишена, лопатките на ротора ще се спрат. Това води до неконтролируемост и загуба на контрол. Този ефект е описан по-подробно по-долу.

Хеликоптерите летят напред (вж. Полет напред) чрез накланяне на вектора си на тяга напред, което след това води до типичното за хеликоптера леко наклонено положение на полета. Колкото по-бързо лети хеликоптер, толкова по-голяма тяга (терена) той трябва да генерира, за да поддържа височината си. Това означава, че ъгълът на атака на лопатките на ротора трябва да бъде по-голям при по-високи скорости напред, за да генерира повече тяга. Съответно, някъде има граница, при която ъгълът на атака е толкова голям, че потокът се отчупва от лопатката на ротора. Въпросът сега е къде и при какви условия това се случва.

Проблемът с обратния поток

Нека първо разгледаме процесите от връщащата се страна на главния ротор.

Близо до оста на ротора лопатката на ротора се пренася назад (отзад) дори при много ниски скорости! (вижте снимка 1). Следователно в тази зона на обратния поток няма задвижване изобщо! Колкото по-бързо хеликоптерът лети, толкова по-голяма е площта, в която става обратният поток срещу лопатката на ротора. Това означава загуба на повдигане, която се увеличава с предни обороти, което разбира се намалява общата тяга на главния ротор. Но там

• Потокът към връщащото се листо става все по-слаб и по-слаб
• Ъгълът на атака трябва да се увеличи, за да се компенсира загубата на повдигане от страната на отстъпващото острие

С определена скорост напред тези два факта водят до откъсване на потока. Но е малко удивително, че спирането се появява първо на върха на острието (вж. Снимка 4), а не, както се очаква, близо до оста на ротора.

Потокът първо се отчупва на върха на прибиращата се лопатка на ротора.

Горните съображения (компенсация на връщащата лопатка с по-висок ъгъл на атака) водят до разпределение на ъгъла на атака при полет напред, който има своя максимум в края на въртящия се лопатен ротор -> вижте снимка 4.

Проблем със скоростта на звука

Нека сега разгледаме процесите от водещата страна на лопатката, които също ограничават максималната скорост на движение на хеликоптер.

Както бе споменато по-горе, скоростта на въртене на хеликоптера се добавя към скоростта на въртене на лопатката на ротора от страната на водещата лопатка. Това означава, че тази ефективна скорост на потока е толкова голяма, че може да бъде в диапазона на скоростта на звука. Както може да се види при военните самолети, пробивът на звуковата бариера води до силен взрив. Това често може да се чуе и на хеликоптер, дори и да не е толкова силен, колкото на военен самолет.
Проблемът е, че се наблюдават силни скокове на налягането непосредствено преди пробива на звуковата бариера, което изисква голяма мощност на двигателя. Съпротивлението на водещия лист се увеличава неимоверно от определена скорост! Това е известно като така наречените ефекти на свиваемост.

Следователно мощността на двигателя индиректно ограничава скоростта на движение напред.
Отделно от това, класическият профил на крилото на лопатката на ротора на хеликоптер в свръхзвуковия диапазон вече няма да генерира оптимален лифт.

Следващата малка програма трябва да създаде впечатление за преобладаващите скорости на лопатките на предния и обратния ротор при полет напред:

Когато се говори за допустима скорост Vne в хеликоптер (ne означава „никога не превишавайте“), загубата на повдигане на връщащото се острие е толкова голяма, че хеликоптерът иска да се „наклони“ от тази страна. Съществува риск от пълна загуба на контрол.

Vne означава скоростта, която никога не трябва да се превишава, когато може да възникне локален застой. Точните таблици на Vne могат да бъдат намерени в ръководството за полет.

Поради фазовото изместване тази загуба на повдигане е очевидна само около 90 ° по-късно над кърмата. Хеликоптерът реагира на превишаване на Vne с кимване на носа на хеликоптера, което теоретично кара скоростта напред да намалее отново. В действителност обаче, сергия поради прекомерна скорост се обявява с насилствено разклащане на цялата клетка, след това с кимване. В обобщение:

• Силно разклащане и вибрации на кабината на хеликоптера
• Нос нагоре от носа на хеликоптера
• Преобърнете се наляво (обратно на часовниковата стрелка) или отдясно (в зависимост от посоката на въртене на основния ротор)

• Завъртащ полет с висок коефициент на натоварване:
  Потокът срещу ротора е по-силен отдолу, което увеличава ефективния ъгъл на атака. Това увеличение може да доведе до ограничението на макс. средно допустим ъгъл на атака и по този начин задейства застой.

• Факел или бързо спиране:
  И тук увеличеният поток към ротора отдолу води до увеличен ъгъл на атака, което може да доведе до локален срив. Тази ситуация се чува ясно и чрез силното биене на лопатките на ротора в такива ситуации.

• Поривист вятър:
  Дори поривистият вятър може временно да увеличи ефективния ъгъл на атака локално, така че токът да се счупи.

• Рязки кормилни движения:
  Ако пилотът внезапно изрита пръчката (циклично) наоколо (например поради непредвидим непосредствен риск от сблъсък), лопатките на ротора могат да спрат локално.

Средство за защита и контрамерки

При такова състояние, както е описано по-горе, което може да бъде опасно, особено близо до земята поради неуправляемостта на хеликоптера, помагат следните контрамерки:

• По-ниска стъпка веднага:
  Във всеки случай това намалява всички ъгли на атака и позволява на потока да почива върху профила на крилото.

• Стик или цикличен в неутрално положение:
  Ако ограничителят на потока се е задействал само в резултат на силна крива или избухващ факел, локалният застой на потока може да бъде обърнат, като рециклира цикличното в неутрално положение.

• Намалете височината на полета (надморска височина):
  Тъй като максимално допустимата скорост Vne намалява с увеличаване на надморската височина, при възникване на това състояние трябва да се цели по-ниска надморска височина.

• Намалете масата на хеликоптера:
  Тежкият хеликоптер (напр. С подтоварване) изисква по-голяма тяга и следователно по-голям ъгъл на атака. Това означава, че ограничението на сергията се достига по-бързо и хеликоптерът може да показва локален сергия дори при много по-малки вени. Прецизната проверка на Vne по време на подготовката на полета с изчислено тегло и височина на целта е част от подготовката на полета.

Vne стойности на истински хеликоптери

По-долу някои реални стойности на Eurocopter AS350B2 при различни условия. Тази информация идва от ръководството за полет:

Следващият извадка от информационния лист на Eurocopter EC135 също показва как Vne намалява с увеличаване на теглото на хеликоптера (бруто тегло), както е описано по-горе в "Намаляване на масата на хеликоптера".