В случае отказа двигателя (двигателей) в полете вертолетчику проще всего перевести несущий винт на самовращение, установить рекомендуемую инструкцией скорость и выполнять посадку по-самолетному, с пробегом по земле. Но для этого необходима хоть в несколько раз меньшая, чем самолету, но довольно длинная и относительно ровная площадка. А если таковой не окажется, посадка может закончиться таким же трагическим исходом, как и для самолета.
Я много летал за Полярным кругом на самолетах и вертолетах различных типов, участвовал в расследовании причин катастроф, видел «результаты» посадок самолетов и вертолетов по-самолетному на лес, на заболоченную местность, в горах. Страшное это зрелище.
А нельзя ли, используя кинетическую энергию несущего винта, закончить снижение вертолета вертикальным приземлением и вертикальной посадкой?
В полете двигатели вращают несущий и рулевой винты. А что вращает несущий винт в том же направлении и с прежней скоростью при выключенных в полете двигателях? Попробуем приблизиться к пониманию происходящего при снижении вертолета на «самовращении» несущего винта (слово «самовращение» я взял в кавычки для того, чтобы обратить ваше внимание на то, что несущий винт — не «вечный двигатель», не сам он вращается, его вращает потенциальная энергия, приобретенная при подъеме массы всего вертолета на высоту).
Двигатели самолета, преобразуя тепловую энергию керосина в кинетическую и потенциальную, ускоряют разбег и взлет, подъем и полет самолета на больших высотах, на значительных скоростях. И самолет из Москвы до Владивостока доставит нас за считанные часы. А в случае отказа двигателей в полете, расходуя потенциальную энергию многотонной массы, поднятой на высоту, опускаясь на планировании, самолет может пролететь значительное расстояние. Но самолет не может летать на маленьких скоростях, и его летчик вынужден приземлять воздушное судно на довольно большой скорости, продолжать уменьшение скорости после посадки, преобразуя кинетическую энергию самолета в тепловую.
Двигатели вертолета, преобразуя тепловую энергию керосина в кинетическую, раскручивают несущий и рулевой винты. Несущий винт поднимает вертолет, ускоряет его движение вперед и вверх. При этом вся масса вертолета приобретает кинетическую и потенциальную энергию. Таким образом, в полете за счет своей массы, поднятой на высоту, вертолет имеет большое количество потенциальной энергии, а за счет скорости полета и вращения винтов — и кинетической энергии. И чем выше и быстрее летит вертолет, чем больше его вес, тем больше он имеет кинетической и потенциальной энергии. В случае отказа двигателей в полете эта огромная потенциальная и кинетическая энергия (при неправильном ее расходовании — при посадке «по-самолетному» на пересеченную местность) может привести к трагическим последствиям, к катастрофе. Если же летчик своевременно переведет несущий винт на самовращение, то, расходуя потенциальную энергию массы машины на преодоление сопротивления вращению лопастей несущего винта и всего вертолета (винт будет вращаться в ту же сторону с прежней скоростью), вертолет продолжит полет с постепенным снижением.
Летчик, снижаясь на авторотации, выполнит необходимые предпосадочные действия и закончит полет совершенно безопасной вертикальной посадкой. Закончит полет практически с нулевыми поступательной и вертикальной скоростями.
Это может выглядеть примерно так. При отказе двигателей в полете летчик, опуская рычаг «шаг-газ», переводит несущий винт на меньшие установочные углы — на такие углы атаки лопастей, при которых винт будет продолжать вращаться в ту же сторону с прежней скоростью (помните? — три оборота в секунду).
Затихли шумы от двигателей и редукторов, уменьшились шумы от несущего и рулевого винтов. Вертолет хорошо управляем и по желанию летчика может снижаться в любом направлении, на любой из желаемых скоростей. Вертикальная скорость снижения (в зависимости от скорости полета, полетного веса и типа вертолета) колеблется в пределах от 5 до 35 метров в секунду. Допустим, что при планировании на наивыгоднейшей скорости вертолет имеет качество примерно 5, а это значит, что с высоты 1 километр вертолет может пролететь примерно 5 километров, соответственно с высоты 200 метров — 1 километр. Если летчик снижается с высоты 200 метров с вертикальной скоростью 10 метров в секунду, в его распоряжении 20 секунд. За это время надо установить рекомендуемую инструкцией скорость полета (примерно 50-100 км/ч), развернуть вертолет против ветра, выбрать место для приземления, рассчитать траекторию и скорость полета так, чтобы приземлиться на выбранной площадке.
На высоте примерно 20–40 метров летчик увеличит тангаж — поднимет нос вертолета на 20–40°. При этом заметно увеличатся обороты несущего винта, вертолет начнет замедлять поступательную и вертикальную скорости. На высоте около 10–20 метров летчик начнет поднимать рычаг «шаг-газ» — увеличивать углы атаки лопастей и уменьшать тангаж с таким расчетом, чтобы к моменту касания колесами земли вертолет был в горизонтальном положении, без кренов и скольжений, а поступательная и вертикальная скорости по отношению к земле равнялись бы нулю. Если летчик успел и сумел сделать весь комплекс эволюций вертолетом в соответствии с условиями полета, то вертолет мягко коснется земли одновременно всеми колесами шасси. Посадка будет настолько мягкой, что пассажиры даже не почувствуют ее. После посадки летчик установит ручку управления в нейтральное положение и немедленно, но плавно опустит рычаг «шаг-газ» вниз до упора, чтобы не допустить удара лопастями по хвостовой балке вертолета.
Конечно, у вертолетов разных типов разные соотношения кинетической энергии несущего винта и общей массы вертолета, а значит, и разные методы посадок с выключенными в полете двигателями. Чем больше кинетической энергии винта по отношению к массе всего вертолета, тем проще закончить полет вертикальной посадкой. Даже у одного и того же вертолета в зависимости от его загрузки, от температуры и барометрического давления, от скорости и направления ветра изменяются и все параметры посадок. Самой простой посадкой, видимо, будет посадка вертолета на самовращении винта, если двигатели выключились на высоте более 300 метров. После перевода несущего винта на самовращение у летчика будет достаточно времени для того, чтобы определить направление и скорость ветра, развернуть вертолет ему навстречу, определить траекторию снижения вертолета, выбрать площадку для посадки, сгруппироваться для выполнения посадки вертолета. Посадка будет сложной, если двигатели вдруг выключатся на высоте менее 50 метров при полете над горной, пересеченной местностью в жаркое время года при сильном попутном ветре.
Одна из тысяч посадок вертолета Ми-4 в Антарктиде
Одним словом, если пилот вертолета при отказе двигателей умеет применить методику посадки с нулевой поступательной и вертикальной скоростями (опробованную Е.Ф. Альковым, о котором журнал «Вертолет» писал в прошлом номере), то он посадит вертолет и в аварийной ситуации без малейших поломок практически на любую площадку. Сохранит жизни экипажа и пассажиров.
Подчеркну, что именно в возможности вертикальной посадки вертолетов с отказавшими в полете двигателями и кроется большая, чем на самолетах, безопасность полетов: все самолеты могут приземляться только с большими скоростями и на специальную площадку. Вертолет с отказавшими в полете двигателями может приземлиться вертикально практически везде.
После того, как мною были разработаны и испытаны новые методики посадок с выключенными в полете двигателями на вертолетах Ми-6, Ми-8, Ми-10 и Ми-10К (с максимальными загрузками и предельными центровками), я предложил Михаилу Леонтьевичу Милю рекомендовать начальникам летных подразделений МАП, ВВС и Аэрофлота научить летчиков заканчивать полеты вертикальными посадками при выключенных двигателях. При таких посадках не возникает неприятных вибраций и шумов (которые возникают перед приземлением вертолетов с работающими двигателями), не успевают поднять пыль или снег, затрудняющие выполнение посадок.