Первые вертолеты Safari

Практически шесть лет прошло после проведения в г. Киеве научно-практической конференции "Перспективный многоцелевой украинский вертолет XXI века", организованной редакцией журнала "АОН" совместно с ООО "Авиаимпекс". На этой конференции был дан анализ состояния вертолетного парка в тот период, определены основные формы и возможности пополнения этого парка, удовлетворение потребительского спроса на вертолетную технику в Украине. Данную конференцию можно рассматривать как один из определяющих факторов становления и развития вертолетостроения в нашем государстве.
В настоящее время в Украине реализуются в основном следующие формы пополнения парка и удовлетворения спроса на вертолетную технику: собственная разработка и производство легких вертолетов (АК1-3, "Ангел"), закупка готовой сертифицированной техники, приобретение кит-наборов.
В ООО "Аэрокоптер" проходят сертификационные испытания вертолета АК1-3, подготовлена производственная база и техническая документация к мелкосерийному производству вертолета. В КБ "Вертикаль" и ООО "Авиаимпекс" разработан вертолет "Ангел", начаты испытательные полеты.
Отсутствие необходимого на внутреннем рынке типажа заставляет потребителя закупать сертифицированные вертолеты за рубежом (Bell-407, Schweizer 300С и т. д.). Неуклонно возрастает спрос и на вертолеты легкого класса для эксплуатации частными лицами, что способствует приобретению кит-наборов. По нашим данным, в настоящее время в Украине находятся два вертолета Safari, один из которых собирают на производственной базе ООО "КБ Аэрокоптер". В связи с этим специалисты КБ имеют возможность детально ознакомиться с особенностями конструкции и эксплуатации данного вертолета.
Пилоты ООО "КБ Аэрокоптер" (директор В.А. Томилин, начальник отдела Н.В. Моргун) подняли и выполнили облет одного из вертолетов Safari, который уже был собран и имел налет около 100 часов. Полеты на Safari дали возможность оценить его пилотажные и летно-технические характеристики.
Первое знакомство с вертолетом Safari состоялось 22 марта 2005 года на аэродроме Чайка. Понравились просторная кабина, надежный авиационный двигатель Lycoming О-320, внушающие доверие лопасти несущего винта. Некоторую настороженность вызывают хвостовая балка ферменной конструкции, главный редуктор, трансмиссия и рулевой винт.
Расположение приборного оборудования кабины продумано достаточно хорошо. В стандартный набор пилотажного оборудования входят: указатель воздушной скорости, двойные тахометры двигателя и несущего винта, высотомер, вариометр, магнитный компас, указатель скольжения и датчик давления в трубопроводе. Приборы контроля работы двигателя включают амперметр, датчики давления масла, температуры масла, температуры головки блока цилиндров и уровня топлива. На центральной консоли приборной доски расположены различные переключатели.
Перечисленный выше список пилотажных приборов говорит о том, что фирма Canadian Home Rotors Inc, производящая кит-наборы, не придает особого значения летной эксплуатации вертолета начинающими пилотами или рассчитывает на его эксплуатацию опытным летным соста-вом. Возможно, фирма "держит марку", то есть обучает начинающих пилотов всем тонкостям летной эксплуатации в своих центрах летной подготовки. Во всяком случае, овладевать пилотированием вертолета Safari самостоятельно мы бы не советовали, особенно тем, кто не летал до этого на легких вертолетах.
По органам управления вертолетом и их расположению также можно сделать ряд замечаний. Педали управления вертолетом находятся довольно высоко, что вызывает некоторое неудобство в эксплуатации. Педали, расположенные у приборной доски (как левая, так и правая), не имеют ограничителей. Это приводит к тому, что нога может цепляться за стойку приборной панели при работе педалями, что небезопасно на висении. Левая ручка управления циклическим шагом почему-то короче правой, и ее впоследствии пришлось удлинить. Сиденья пилотов расположены весьма высоко и не имеют регулировки, поэтому пилоты с ростом менее 170-172 см будут иметь трудности при работе с органами управления вертолетом. Мягкая накладка на рычаге общего шага не закреплена относительно самого рычага и при увеличении частоты вращения двигателя проскальзывает.
Основным документом, регламентирующим летную эксплуатацию вертолета, является Руководство по летной эксплуатации (РЛЭ) данного типа воздушного судна. Таким документом для вертолета Safari является Летный справочник пилота. Перед началом полетов внимательно ознакомились с этим документом.
Летный справочник состоит из 10 разделов, в которых изложены летные эксплуатационные ограничения вертолета, действия пилота в нештатных (аварийных) ситуациях, подготовка к полету и его выполнение, приведено краткое описание вертолета и его систем, а также рассмотрены вопросы технического обслуживания.
В Летном справочнике, на наш взгляд, отсутствуют материалы (графики, таблицы) по расчету дальности и продолжительности полета в зависимости от полетной массы вертолета и режима его полета. В разделе 6 "Эксплуатационные характеристики" приведены номограммы для определения потолка висения вертолета в зависимости от взлетной массы, при этом делается примечание "эксплуатационные характеристики в других условиях могут оказаться значительно ниже", что подтвердилось в дальнейшем.
При проведении дефектоосмотра на предмет допуска к облету были выявлены большие люфты в системе управления вертолетом, которые невозможно устранить эксплуатанту без помощи специалистов. Особенно настораживают люфты в местах крепления хвостовой балки к раме вертолета. Хлипкость и слабость конструкции дверей не выдерживает никакой критики. Верхний стопор двери открутился еще до посадки пилотов в кабину, в процессе тренировки по открытию и закрытию дверей кабины.
Хотя это и кит-набор, но создалось такое впечатление, что люди, которые его собирали, не готовились к длительной и безопасной эксплуатации вертолета. Это особенно заметно по выполнению клепки задней перегородки кабины (для сборки конструкции применены вытяжные заклепки, не связанные с авиацией), контровке всех без исключения болтовых соединений. Ни в одном соединении нет контрольных меток, особенно в тягах управления и качалках. Отбортовка электропроводки на вертолете выполнена небрежно и не соответствует авиационным требованиям (в районе главного редуктора она просто висит мотком проводов).
Первый запуск двигателя проблематичен и требует шприцевания бензина в карбюратор, что объясняется отсутствием устройства подкачки топлива из кабины. После запуска двигателя ввод муфты сцепления сопряжен с сильной тряской, вибрацией и неприятным звуковым сопровождением. Особенно неприятно наблюдать и слушать запуск двигателя со стороны (не находясь в кабине). Применение манипуляций с общим шагом несущего винта в процессе включения муфты сцепления несколько снижает описанные выше дефекты, но не устраняет их. Возможно, это связано с данным экземпляром вертолета, его сборкой и регулировкой. В настоящее время в КБ "Аэрокоптер" идет сборка кит-набора Safari, при этом выполнена разборка, регулировка и центровка муфты сцепления. Через месяц, когда планируется облет собранного аппарата, станет известно, возможно ли полностью устранить перечисленные выше дефекты.
Двигатель на режиме малого газа при его прогреве работает устойчиво, ровно. Температура головок блока цилиндров различна, что связано с их обдувом воздушным потоком от вентилятора сверху вниз. При увеличении частоты вращения несущего винта до 450-500 об/мин в диапазоне оборотов 420-430 об/мин наблюдалась сильная вибрация вертолета (невозможно было различить показания приборов). В последующей эксплуатации эта вибрация стала несколько меньше за счет увеличения общего шага винта при достижении частоты вращения 400-410 об/мин.
При увеличении общего шага винта происходит увеличение оборотов двигателя, но этого недостаточно для эксплуатации без коррекции оборотов пилотом рукояткой коррекции. Это приводит к концентрации внимания пилота на указателе частоты вращения винта, дополнительно к этому срабатывает сигнализатор (различного тона) высоких или низких оборотов, что также отвлекает от пилотирования. Относительно малый диапазон рабочих оборотов несущего винта, отсутствие автоматической стабилизации поддержания заданной частоты вращения, частое срабатывание сигнализатора приводят к значительному усложнению пилотирования вертолета и требуют тренировки пилота в выдерживании оптимальных условий работы двигателя. Необходимо отметить, что сигнализатор приближения частоты вращения несущего винта к максимальным (минимальным) оборотам существенно подвержен влиянию атмосферных условий. В зависимости от температуры и влажности воздуха он может срабатывать в диапазоне 480-500 об/мин.
Первый подъем вертолета был выполнен в одноместном варианте при температуре воздуха -6°С. В соответствии с Летным справочником Safari, одиночный полет выполняется только с левого сиденья при соответствующей установке балансировочного груза. Неправильная регулировка положения ручки циклического шага привела к полному ее отклонению вправо. Для уравновешивания разворачивающего момента от несущего винта была дана правая педаль примерно на ? хода. В совокупности ручка циклического шага уперлась в правую ногу и была сложность в удержании вертолета от разворота на висении.
Впоследствии была выполнена доработка левой ручки циклического шага до длины правой и проведены регулировки тяг для уменьшения балансировочного отклонения ручки (уменьшено ее отклонение вправо). При выполнении висения в двухместном варианте значительных особенностей не выявлено, за исключением того, что расходы органов управления намного превышают расходы аналогичных по классу вертолетов. Весьма заметны малый запас по избытку тяги и инертность в управлении.
В одноместном варианте возможно висение выше зоны влияния "воздушной подушки" (высота больше 10-12 м), с двумя пилотами висение возможно лишь до высоты 5-7 м, так как выходим на ограничение по максимальным оборотам двигателя. При резком (случайном) наборе высоты 10-12 м вертолет начинает самостоятельно снижаться при полностью введенной рукоятке коррекции оборотов, а увеличение общего шага несущего винта приводит к усугублению ситуации - падению частоты вращения винта и дальнейшему увеличению вертикальной скорости снижения. По Летному справочнику, максимальная высота висения при полетном весе 650 кг и температуре воздуха 15-20°С должна составлять 320-350 м.
При дальнейшей эксплуатации вертолета в условиях положительных температур в двухместном варианте наблюдался рост температуры редуктора до 210°F (максимальная 220°F) и головок цилиндров до 480°F (максимальная 500°F). Эксплуатация вертолета на бензине с октановым числом менее 100 приводит к существенному уменьшению располагаемой мощности двигателя и падению частоты вращения винта с 500 об/мин при взлете до 420 об/мин после зависания. Рукоятка коррекции при этом полностью введена, и необходимо "искать ветер" для восстановления частоты вращения винта до 450-490 об/мин. Длительное висение при температуре наружного воздуха больше 15°С приводит к росту температуры головок цилиндров до максимальной 480-500°F.
Согласно Летному справочнику, управляемость вертолета обеспечивается при скорости ветра до 8 м/с любого направления. Ветер до 10 м/с не приводил к сложностям на висении при положении "лицом к ветру". При встречном ветре более 12 м/с имеется сложность на висении из-за практически полного отклонения ручки циклического шага от себя. Очень "не любит" вертолет висеть при правом боковом ветре более 9 м/с. Перемещения выполняются достаточно просто, развороты на висении вокруг вертикальной оси необходимо выполнять с угловой скоростью не более 20 град/с.
Взлет производится, исходя из рекомендации Летного справочника, при частоте вращения несущего винта 490-500 об/мин с разгоном на "воздушной подушке" до рекомендованной скорости 55 миль/ч (88 км/ч) и дальнейшим переходом в набор высоты. Набор высоты происходит без особенностей, непривычным кажется "быстрый" набор высоты, так как шкала высотомера проградуирована в футах. При наборе высоты легко парируются все отклонения вертолета от воздействия турбулентности атмосферы. Особенностью взлета вертолета является то, что площадка, необходимая для проведения взлета, не должна иметь препятствий высотой более 30 м в радиусе 300 м от точки взлета.
Развороты вертолет выполняет легко, без особенностей. Не совсем понятен прибор, имитирующий углы крена и скольжения вертолета, так как в Летном справочнике нигде не упоминается скорость, при которой он правильно бы показывал угол крена. Практически угол крена вертолета определить не по чем, и первоначально пилоты при разворотах непроизвольно отклоняются в противоположную сторону.
Прямолинейный полет вертолета не вызывает сложностей в пилотировании. Рекомендованная скорость полета для реализации режима максимальной дальности (крейсерский полет) задается значением приборной скорости 83 мили/ч (133 км/ч). Максимально допустимая (непревышаемая) воздушная скорость вертолета Safari составляет VNE=100 миль/ч (160 км/ч). По достижении этой скорости возникает сильная вибрация и тряска вертолета. При полетах в условиях высокой турбулентности атмосферы и частоте вращения винта, близкой к максимальной, nн=500 об/мин, при внезапном броске вертолета вверх возможно превышение максимальных оборотов (раскрутка) винта в случае резкого уменьшения угла общего шага несущего винта пилотом. В этом случае возможна даже деформация отдельных элементов конструкции хвостовой балки. Признаком этого является появление тряски вертолета, особенно при увеличении скорости полета. Недостаточная прочность и жесткость хвостовой балки вертолета отмечается и в Летном справочнике. При воздействии больших нагрузок на вертолет (жесткой посадки, турбулентности атмосферы и т. д.) обязательно внимательно осматривать элементы крепления хвостовой балки на наличие деформации.
Вертолет позволяет выполнять пилотирование визуально при метеоусловиях 100 х 1 км, при этом не рекомендуется заходить в облака. Никаких проблем не возникало при пилотировании вертолета в дождь средней интенсивности, за исключением запотевания остекления кабины на висении (необходимо установить вентилятор для обдува передней части остекления).
Заход на посадку требует предварительного расчета с таким условием, что сама посадочная площадка должна иметь хорошие подходы (не иметь препятствий выше 30 м в радиусе 300 м от точки приземления). Сам заход необходимо строить так, чтобы выйти на предпосадочное снижение с высоты 200 футов (60 м) на расстоянии 1 км от намеченной точки приземления. При увеличении высоты растет вертикальная скорость снижения, которая не должна превышать значение 300 футов/мин (1,5 м/с). Снижение рекомендуется выполнять на скорости 60-65 миль/ч (96-105 км/ч), выдерживая ее ручкой циклического шага, а рычаг общего шага прижимать вниз с усилием, так как вертолет "не хочет" снижаться. Практически заход на посадку выполняется в режиме, близком к самолетному. На высоте 10-12 м производится циклическое выравнивание с гашением скорости до 25-30 миль/ч (40-48 км/ч) и переходом с режима косого обтекания на осевую обдувку. Происходит перекладка усилий с левой педали на правую, необходимо увеличивать общий шаг винта для парирования стремления вертолета к снижению. После устойчивого зависания выбирается место для приземления и производится обычная посадка с висения.
В отличие от Safari, на вертолете АК1-3 возможно выполнение посадки по-вертолетному, без использования зависания в зоне "воздушной подушки", что позволяет выполнять посадку на площадку небольших размеров, ограниченную высокими препятствиями.
Самые приятные воспоминания о полете на Safari остались после опробования его характеристик на режиме самовращения (авторотации) несущего винта. Попытка ввода вертолета на режим авторотации на скорости 70 миль/ч (112 км/ч) сопровождалась тряской; при вводе на скорости 60-65 миль/ч (96-105 км/ч) вертолет снижается на режиме авторотации без тряски и вибрации с вертикальной скоростью 4,5-5,8 м/с. Отмечается хорошее аэродинамическое качество: первоначально сделанный расчет на приземление пришлось корректировать, выбирая другое, более удаленное по полету, место. Согласно Летному справочнику, дальность планирования на скорости 96-105 км/ч составляет 1360 м с каждых 300 м высоты. При снижении на режиме самовращения несущего винта нельзя допускать падение частоты вращения винта менее 400 об/мин, что может привести к катастрофическим последствиям.
При послеполетном осмотре вертолета постоянно приходилось контролировать затяжку всех болтовых соединений и винтов. Имело место выпадение винта из ручки управления циклическим шагом, заклепок задней панели кабины, винта крепления обшивки стабилизатора.
Таким образом, вертолет Safari может использоваться для полетов частными лицами, при этом необходимо большое внимание уделять техническому состоянию собранного из кит-набора аппарата, регулировке системы управления и других агрегатов, техническому обслуживанию. Как уже отмечалось в начале статьи, овладевать пилотированием вертолета самостоятельно мы бы не рекомендовали. Опыт компании Robinson показал, что в период освоения вертолета R-22 даже опытные пилоты с налетом более 1000 часов на вертолетах среднего класса допускали ошибки в технике пилотирования, которые приводили к авариям и поломкам. Это обусловлено особенностями поведения и техники пилотирования легких вертолетов и требует целого ряда мероприятий по обучению и летной подготовке лиц, впервые осваивающих полеты на вертолетах такого класса или переучивающихся с других типов.
В настоящее время в ООО "КБ Аэрокоптер" ведется разработка методического пособия по технике пилотирования легких вертолетов, но это уже материалы другой статьи.
Таблица 1
Вертолет АК1-3 Safari
Геометрические данные
Диаметр НВ, м 6,84 7,63
Ометаемая площадь, м2 36,74 45,72
Хорда лопасти НВ, м 0,17 0,203
Количество лопастей НВ 3 2
Коэффициент заполнения 0,0475 0,0339
Профиль лопасти НВ NACA 63012 NACA 0015
Окружная скорость конца лопасти, м/с 202,3 199,8
Диаметр рулевого винта, м 1,29 1,22
Хорда лопасти РВ, м 0,115 0,102
Число лопастей РВ 2 2
Коэффициент заполнения РВ 0,1135 0,1065
Окружная скорость конца лопасти РВ, м/с 184,4 175,6
Длина вертолета с вращающимися винтами, м 8,09 9,12
Высота вертолета до центра втулки НВ, м 2,22 2,47
Массовые характеристики
Максимальная взлетная масса, кг 650 680
Масса пустого снаряженного, кг 380 450
Запас топлива, кг 60 90
Полезная нагрузка, кг 210 181
Летно-технические характеристики
Максимальная скорость полета, км/ч 190 155
Крейсерская скорость, км/ч 160 130
Скорость снижения на авторотации, км/ч 90 96
Максимальная скороподъемность у земли, м/с 9,0 -
Потолок висения без учета влияния близости земли при G=650 кг (OGE), м 1750 360
Дальность полета при остатке топлива 10 л 350 -
Продолжительность полета, ч 3,2 -

Евгений Ковалев, г. Харьков,
Виктор Томилин, г. Полтава