Система предупреждения летчика о возникновении непреднамеренного разворота влево одновинтового вертолета Российский патент 2022 года по МПК B64D43/02 B64C19/00 B64C27/82 

Изобретение относится к области обеспечения безопасности полета авиационной техники, в частности к безопасности полетов гражданской авиации, и предлагается к использованию на вертолетах одновинтовой схемы.

По различным данным на одновинтовых вертолетах в государственной авиации, а также в авиакомпаниях и авиапредприятиях гражданской авиации произошло 235 авиационных происшествий (АП), 42 (18%) из них - по причине попадания вертолетов в самопроизвольное левое вращение.

Известны рекомендации для пилотов, попадающих в режим непроизвольного непреднамеренного левого вращения вертолета (Беличенко И.А. Самопроизвольный разворот // Вертолет. - 2000. - №1. - С. 24-25). Недостатком рекомендаций является необходимость предварительного обучения экипажа одновинтовых вертолетов, либо на тренажерах, либо в реальных полетах, что требует финансового обеспечения и дальнейшей практики летного дела. Кроме того, в настоящее время отсутствуют тренажеры вертолетов, которые могли бы качественно и количественно воспроизводить указанное явление.

Известна система уменьшения вероятности возникновения непреднамеренного разворота влево одновинтового вертолета - это устройство изменения направления вращения рулевого винта (Методика выбора параметров рулевого винта одновинтового вертолета, соответствующих максимальному коэффициенту весовой отдачи. Вертолеты: Труды ОКБ МВЗ имени М.Л. Миля. Выпуск 3. М., Машиностроение-Полет, 2018, стр. 219-247). Ранее при прежнем направлении вращения (верхняя лопасть рулевого винта движется вперед) вращение рулевого винта, совпадало с направлением циркуляции вихрей от несущего винта при ветре спереди-справа, что приводило к снижению эффективности работы рулевого винта. Устройством изменения направления вращения (верхняя лопасть рулевого винта движется назад) значительно возросла эффективность работы рулевого винта, что позволило улучшить путевую управляемость вертолета одновинтовой схемы на малых скоростях при полете влево и на висении с ветром спереди-справа (5-7 м/с). Недостатком известного решения является отсутствие информации о направлении и скорости бокового ветра, поэтому неопытный летчик не успевает предотвратить бесконтрольное левое вращение (особенно если оно возникает на малых высотах при взлетах и посадках) и вертолет может попасть в аварию.

Известна система автоматического вывода из левого вращения (Dequin А-М, The Myth of Losing Tail Rotor effectiveness. 45^th European Rotorcraft Forum, Warsaw, Poland, 17-20 September. 2019. Paper#17. p. 1-15), принятая за прототип. Электродистанционная сложная система управления автоматически определяет команду по скорости разворота. Однако система сложна, перенасыщена дополнительными приборами и для обеспечения ее полноценной работы необходима информация о воздушном потоке, который возникает у рулевого винта.

Техническим результатом предложенного технического решения является получение данных о скорости и направлении разворота балки с рулевым винтом, а также при боковом ветре получение информации о воздушном потоке в области рулевого винта одновинтового вертолета для оповещения пилота об опасной ситуации при различных режимах полета.

Технический результат достигается тем, что система предупреждения летчика о возникновении непреднамеренного разворота влево одновинтового вертолета, характеризующаяся тем, что содержит два приемника воздушной скорости с частотным выходом и два модуля сравнения выходных частот приемников, первый модуль по безопасной частоте скорости бокового ветра связан с расположенным на рулевой балке первым приемником воздушной скорости бокового ветра, второй модуль по безопасной частоте индуктивной скорости рулевого винта связан со вторым приемником воздушной скорости, расположенным на концевой балке в площади рулевого винта, модули связаны сигналами алгоритма одновременного действия сравнения, результирующий сигнал первого модуля отрабатывается сравнением сигналов первого и второго приемников по формуле - (ƒ₁V_z/ƒ₁V_и)≥0,75, результирующий сигнал второго модуля отрабатывается сравнением сигналов первого и второго приемников по формуле (ƒ₂V_z/ƒ₂V_и)≥0,75, модули независимо связаны с пилотом сигналом о приближении опасного режима неуправляемое самовращение.

На фиг. 1 на вертолете показана схема расположения приемника 1 истинной воздушной скорости с частотным выходом для измерения окружной скорости разворота фюзеляжа и боковой скорости ветра, а также приемника 2 истинной воздушной скорости с частотным выходом для измерения индуктивной скорости рулевого винта вертолета, оба приемника предназначены для одновременной работы в первом и втором модулях.

На фиг. 2 показана схема сравнения сигналов приемников 1 и 2 воздушной скорости в модулях 1 и 2 при различных режимах - «полет» и «висение».

Работа системы предупреждения летчика о возникновении непреднамеренного разворота влево одновинтового вертолета на двух режимах (полет и висение) происходит следующим образом (фиг. 2).

Режим «Полет». В конце выполненного задания в полете вертолет переводят в режим горизонтального полета V_x≤V_x=10-20 м/с со снижением по высоте и маневре разворота при скорости V_z совместно с боковым ветром. Приемником 1 воздушной скорости V_z (~≥ 5 м/с), подается частотный сигнал ƒ₁V_z (например, ≅90 Гц) о величине скорости при развороте в электронный модуль 1 для сравнения с одновременным поступающим сигналом индуктивной скорости V_и из области рулевого винта, расположенным на рулевой балке, с частотным выходом ƒ₁V_и. При несоответствии режиму ограничения принятого отношения частотных сигналов по формуле (ƒ₁V_z/ƒ₁V_и)≥0,75, вычисленного в электронном модуле 1, подается сигнал опасности летчику для изменения режима полета для удовлетворения отношения частотных сигналов скорости разворота и индуктивной скорости равного (ƒ₁V_z/ƒ₁V_и)<0,75.

Измерения частотным сигналом приемниками воздушной скорости построены на основе проточного струйного автогенератора. Работа струйного автогенератора заключается в следующем.

Набегающий поток V_z проходит через входной канал в трехкаскадный струйный автогенератор, на выходе которого формируются пневматические автоколебания давления воздушной среды, преобразованные пневмо-пьезо-электро-преобразователем в электрический частотный сигнал. Далее частотные сигналы после сравнения в электронном модуле сравнения передаются в кабину пилота сигналом опасности (звук и свет).

На режиме «висение» при скорости V_z (~≥ 12 м/с) бокового ветра приемником воздушной скорости с частотным выходом ƒ₂V_z (например, ≅120 Гц), расположенным на рулевой балке, подается сигнал в электронный модуль 2 для сравнения с одновременным поступающим сигналом индуктивной скорости V_и из области рулевого винта, расположенным на рулевой балке, с частотным выходом ƒ₂V_и. При несоответствии режиму ограничения принятого отношения частотных сигналов по формуле (ƒ₂V_z/ƒ₂V_и)≥0,75, вычисленного в электронном модуле 2, подается сигнал опасности летчику для изменения режима полета для удовлетворения отношения частотных сигналов скорости разворота и индуктивной скорости равного (ƒ₂V_z/ƒ₂V_и)<0,75.

Включение режимов «полет» или «висение» автоматически определяется штатным прибором скорости на вертолете.

Предложенным способом достигается получение данных о скорости разворота балки с рулевым винтом, а также при боковом ветре получение информации о воздушном потоке в области рулевого винта одновинтового вертолета для оповещения пилота об опасной ситуации при различных режимах полета.

Система предупреждения летчика о возникновении непреднамеренного разворота влево одновинтового вертолета содержит два приемника воздушной скорости с частотным выходом и два электронных модуля сравнения выходных частот приемников, при этом один приемник воздушной скорости расположен на рулевой балке, второй расположен на концевой балке в площади рулевого винта, при этом модули связаны с приемниками определенным образом. Обеспечивается безопасность полета путем оповещения пилота об опасной ситуации. 2 ил.

Система предупреждения летчика о возникновении непреднамеренного разворота влево одновинтового вертолета, характеризующаяся тем, что содержит два приемника воздушной скорости с частотным выходом и два модуля сравнения выходных частот приемников, первый модуль по безопасной частоте скорости бокового ветра связан с расположенным на рулевой балке первым приемником воздушной скорости бокового ветра, второй модуль по безопасной частоте индуктивной скорости рулевого винта связан со вторым приемником воздушной скорости, расположенным на концевой балке в площади рулевого винта, модули связаны сигналами алгоритма одновременного действия сравнения, результирующий сигнал первого модуля отрабатывается сравнением сигналов первого и второго приемников по формуле

(ƒ₁V_z/ƒ₁V_и)≥0,75,

где ƒ₁ - частота первого приемника воздушной скорости;

V_z - скорость бокового ветра;

V_и - индуктивная скорость винта;

результирующий сигнал второго модуля отрабатывается сравнением сигналов первого и второго приемников по формуле

(ƒ₂V_z/ƒ₂V_и)≥0,75,

где ƒ₂ - частота второго приемника воздушной скорости,

при этом модули независимо связаны с пилотом сигналом о приближении опасного режима «неуправляемое самовращение».