Лопасти перестанут бить по хвосту: новая российская технология способствует выживанию вертолетов в арктических бурях.
Российские ученые предложили метод, который значительно повышает безопасность эксплуатации вертолетов в Арктике и Антарктике. Исследователи из Московского авиационного института (МАИ) разработали технологию индивидуального управления лопастями, что защищает вертолет от негативных последствий сильного ветра во время раскрутки и торможения несущего винта. Результаты исследования опубликованы в журнале «Вестник Московского авиационного института». Исследование проведено при поддержке Российского научного фонда.
Основная проблема возникает в моменты запуска и остановки винта. Под воздействием сильных порывов ветра концы лопастей начинают значительно изгибаться. В некоторых случаях они могут задевать хвостовую балку, элементы конструкции вертолета или даже поверхность взлетно-посадочной площадки. Такие контакты приводят как минимум к повреждениям техники и увеличивают расходы на обслуживание воздушных судов, а в худшем случае могут стать причиной авиационной катастрофы.
Для решения данной задачи инженеры отказались от единого подхода, при котором все лопасти управляются одинаково. Вместо этого была разработана концепция индивидуального управления каждой лопастью отдельно, в дополнение к традиционной системе через автомат перекоса. Для анализа была создана математическая модель, способная рассчитывать позицию лопастей в пространстве в условиях сильного ветра во время раскрутки и торможения винта.
В исследовании сравнили три варианта действующих аэродинамических элементов:
- Активные триммеры — небольшие подвижные пластины за аэродинамическим профилем лопасти;
- Управляемые закрылки на задней кромке;
- Активные бесщелевые законцовки, позволяющие управлять поворотом концевой части лопасти без образования зазоров.
Все устройства решают одну задачу — снижение колебаний лопастей под воздействием ветра. Однако результаты их работы оказались различными.
Управляемый закрылок продемонстрировал эффективность в 2,74 раза выше по сравнению с активным триммером и позволил увеличить максимально допустимую скорость ветра для безопасной эксплуатации на 35,1%. Бесщелевые законцовки показали ещё лучшие результаты: они повысили предельную безопасную скорость ветра сразу на 45% относительно традиционной конструкции без активного управления.