За пределами
В заключение расскажу ка я сказку. Все совпадения совершенно случайны и не намерены ...
Жил да был господин Некий, и в один прекрасный день он подумал - а не научится ли ему управлять вертолетом. Человек он был такой что задумал то сделал, поэтому вступил в вертолётный клуб в недалёком пригороде, и долго ли, коротко ли, получил лицензию и даже стал называть себя "пилотом Неким". Летал неплохо, но по природной скромности нашивку "пилот 1-го класса" нашивать на куртку не стал. При этом летал не только неплохо, но и с удовольствием, а поскольку средства позволяли - маленький свечной заводик исправно приносил прибыль - то что бы не зависеть от наличия вертолётов в клубе решил приобрести вертолет Raven I в личную собственность. И налетав на нем часов 50-ть, решил прокатить на аппарате тяжелее воздуха, своего старинного приятеля, господина Некто, ну и заодно похвастаться. Когда то давно оба вольники-супертяжи защищали честь родного города и даже делили комнату в общаге на сборах. Хоть время с тех пор и прошло, но форму оба особо не порастеряли, и пилот Некий точно определил что каждый с одеждой весил примерно 300 фунтов - на дворе всё таки не лето, да и на ногах у обоих модные ботинки каждый весом в фунтов 10-ть. Raven I агрегат американский и наш герой уже давно наловчился считать в имперских мерах веса. Механик клуба, по звонку, заправил вертолет под завязку. Помня о том что максимальный разрешенный вес 2400 фунтов и вес его пустого вертолёта равен 1505 фунтов, пилот Некий с удовлетворением отметил что их взлетный вес равен
1505 + 48.9 * 6 + 2 * 300 = 2398.4 фунта
что даже оставляло небольшой запас на неучтенные часы и бумажники.
Для того что бы произвести впечатление на своего приятеля наш герой произвел взлет в режиме максимальной мощности, без висения. И только они забрались примерно на 250 метров от поверхности и отлетели немного от площадки клуба как вдруг загорелась лампочка "OIL", быстрый взгляд на индикатор давления масла подтвердил худшие предположения. Здесь нужно сделать отступление и отметить что авторотаций пилот Некий не боялся и даже, можно сказать, любил - постоянно в них практиковался со своим инструктором (который весил примерно 180 фунтов с одеждой), а на предыдущих выходных даже победил в чемпионате курсантов клуба на точность авторотации. Оглянувшись, наш герой заметил подходящую полянку была по правую руку, её недостатком были небольшие неровности и лесок по краям, но пилот Некий был уверен в своей точности и незамедлительно ввел вертолёт в режим авторотации. Всё шло более менее как обычно. И вот пора начинать выравнивать вертолёт, наш герой тянет ручку циклического шага на себя, но она почти не идет и вертолёт, практичестки не снижая скорости относительно поверхности, продолжает нестись вниз. Не ожидая подобной реакции, пилот Некий паникует, и вот земля, вертолет цепляется одной лыжей за пенек и, кувыркаясь, влетает в лесок ...
Что же произошло ?
Мораль, если её можно так назвать, сей утрированной басни такова – положение центра тяжести вертолёта важно наряду с общим весом поскольку может привезти к нежелаемым последствиям, особенно в пограничных ситуациях, когда например необходим полный ход ручки циклического шага.
Давайте посчитаем центр тяжести для описанного выше случая (предположив что центр тяжести пустого вертолёта расположен в точке 106.2 дюйма от точки отсчета и приняв поправку на ботинки)
(1505 * 106.2 + 30.6 * 6 * 106 + 18.3 * 6 * 102 + 2 * 300 * 49.5 - 4 * 10 * (49.5 - 16.8 )) / 2398.4 = 91.26 дюйма
Согласно РЛЭ вертолёта Raven I, максимально разрешенным передним положением центра тяжести с полными баками при данном взлетном весе является примерно точка 93.5 дюйма. То есть пилот Некий превысил разрешенное значение на более чем два дюйма или почти на шесть сантиметров.
Диаграмма демонстрирует что при авторотации с центром тяжести выдвинутым далеко вперед (верхняя половина) может не оказаться необходимого для выравнивания хода циклического шага – сравните положение несущего винта и фюзеляжа с нижней половиной где центр тяжести находится в разрешенном диапазоне.
Запредельный задний центр тяжести может привести к тому что не хватит хода вперед ручки циклического шага. В результате, в частности, возможны задевания рулевым винтом поверхности и трудности с выходом из собственного вихревого следа (settling with power).
Поперечные пределы для центра тяжести также могут оказаться важны, например для посадок на склонах.
До сих пор совершенно не упоминалось вертикальное положение центра тяжести поскольку оно обычно почти не меняется при обычной эксплуатации – но может оказаться важным например при работе с грузами на внешней подвеске.
На этом я завершаю обсуждение центра тяжести и его роль в динамике и статике вертолёта, и надеюсь что вы не совсем жалеете о времени, потраченном на чтение данного опуса.
)