Чтобы правильно действовать при попадании в ВК и гарантировать безопасность летчику и машине, нужно хорошо представлять физическую модель этого образования и особенности поведения в нем вертолета. Для этого достаточно знаний на уровне средней школы, некоторых знаний по аэродинамике, определенного практического опыта, но, главное, нужна привычка постоянно анализировать ситуацию.
Конечно, все это не оградит летчика от случайного попадания в ВК, что может произойти и без каких-либо нарушений и ошибок в технике пилотирования. Эти знания и практические навыки нужны летчику для того, чтобы, случайно попав в неблагоприятный режим, не растеряться и действовать правильно.
«Вихревое кольцо» — инертное, достаточно замкнутое вихревое движение молекул воздуха, симметричное относительно оси несущего винта вертолета, снижающегося вертикально со скоростью 5-16 м/с. При этом энергия всей вращающейся массы воздуха соизмерима с энергией снижающегося вертолета. От момента зарождения ВК до его полного формирования и появления специфического влияния на поведение вертолета проходит 5–6 секунд. Это время примерно характеризует меру инертности процесса образования вихря. Поэтому в момент зарождения вихря вертолет по воле летчика еще может перемещаться в боковом и продольном направлении относительно этого образования и занимать в нем более безопасную позицию. По вертикали положение определяется величиной вертикальной скорости снижения (от 5 м/с — верхняя граница вихря, до 16 м/с — нижняя граница).
Физически вертолет не может преодолеть только верхнюю границу из-за потребных для этого огромных мощностей двигателей. При смещении вбок, вперед или назад выход из вихря возможен (с большим общим шагом), но приведет (особенно на границе) к значительному хаотичному перемещению лопастей несущего винта (отклонению от соконусности). Причиной этого является относительное перемещение вертолета по области с различными по величине и направлению векторами скоростей воздушных струй. При этом летчик ощутит повышенную вибрацию и значительное сопротивление вихря при попытке вертолета выйти из него. Вихрь способен активно удерживать машину в своем центре и снижать высоту его зависания, если летчик не будет заранее уметь правильно и энергично действовать. Из-за резкого изменения направления потока воздуха с нисходящего на восходящий на боковой границе вихря на лопастях могут возникнуть закритические углы атаки и, как следствие, срыв потока с падением оборотов несущего винта. При этом возможно нерасчетное сближение лопастей. Поэтому выход из вихря с большим общим шагом принципиально НЕДОПУСТИМ.
Медленный выход вниз только за счет плавного уменьшения общего шага приведет на нижней границе (14–16 м/с) к очень неустойчивому поведению вертолета, «выталкиваемого» вихрем в какую-либо сторону за пределы кольца с последующим снижением. При этом поведение лопастей также неустойчиво, возможно уменьшение оборотов и приближение к границам срыва на лопастях из-за попадания несущего винта в сильный восходящий воздушный поток. В этом случае возможно и отклонение от соконусности, и вибрация, и нерасчетное сближение лопастей. Такой выход тоже НЕДОПУСТИМ.
Кроме того, за нижней границей вихревого кольца при вертикальных снижениях с большими скоростями (17–25 м/с) энергичное увеличение общего шага обязательно приведет к закритическим углам атаки на лопастях нижнего винта и глубокому срыву потока на них. Это повлечет энергичный разворот вертолета вправо, падение оборотов несущего винта, резкое (до 70° за одну секунду) увеличение тангажа на пикирование из-за ослабления индуктивного потока и начала обтекания стабилизатора в направлении снизу вверх. Энергичное изменение тангажа на пикирование с полностью взятой на себя ручкой управления создает условие для соударения лопастей нижнего винта с хвостовой балкой и мощного прецессионного встречного сближения лопастей справа.
Описанные ситуации были смоделированы во время летных испытаний. Процесс снимался на кинопленку и фиксировался бортовой аппаратурой объективного контроля. Хронометраж и анализ ситуации и действий летчика позволяют считать первопричиной такого поведения вертолета описанный срыв обтекания лопастей нижнего винта.
Летная практика демонстрирует недопустимость необдуманного увеличения общего шага при энергичных вертикальных снижениях без «косой обдувки» как на боковых границах ВК, так и за его пределами. В подобных случаях прежде всего необходимо «толкнуть» ручку управления вперед.
Вместе с тем, высокий режим работы двигателей быстро насыщает замкнутую систему вихря отработанным газом, который, попадая на вход двигателей, вызовет их неустойчивую работу, помпаж, а возможно, и самовыключение.
Конечно, надо отметить, что сказанное в большей степени относится к одновинтовым вертолетам. Мой первый и самый главный летный опыт работы в ВК отрабатывался по специальным программам школы летчиков- испытателей на вертолете Ми-4 (с прибором Новикова для замера малых воздушных скоростей). В 1986 г. я помогал молодому капитану выводить из вихревого кольца Ми-8 над разрушенным четвертым блоком Чернобыльской АЭС. Но, работая испытателем с 1962 по 1984 гг., я отрабатывал этот режим и на всех соосных вертолетах.
Итак, правильные действия летчика в условиях «вихревого кольца» требуют учета перечисленных ниже свойств.
1. На малых скоростях полета при неустойчивом поведении стрелки указателя скорости (менее 35 км/ч) попадание в ВК легко определяется по самопроизвольному увеличению вертикальной скорости снижения до 7–8 м/с (летчик даже физически хорошо чувствует несанкционированное «проваливание» вертолета), по исчезновению привычной реакции вертолета на увеличение общего шага и по ощущению уменьшения эффективности ручки управления. Если в этот момент вертолет находится в центре вихревого образования, то увеличения вибрации и нарушения соконусности лопастей может и не быть. Тем не менее, после определения и уточнения ситуации оставаться в ВК даже на больших высотах НЕДОПУСТИМО. Летчик, как и врач, должен быть прекрасным диагностом, чтобы вовремя определить возникновение опасного режима и необходимый порядок действий.
2. Если в самом начале самопроизвольного «проваливания» на вертикальных скоростях 5–6 м/с летчик слегка изменит тангаж на пикирование (на 5-10°) и одновременно сбросит общий шаг (на 3–5°), то вихрь легко отступает. Если режим развился до V = 7-12 м/с, необходимо одновременно и энергично сбросить общий шаг примерно на 2/3 от исходного положения, а ручкой управления создать тангаж 25–30° на пикирование. Через 2–3 секунды ручкой управления вернуть вертолет в исходное положение и скорректировать поступательную скорость (выйти на режим устойчивого поведения стрелки указателя скорости, то есть У приб> 35 км/ч), а общим шагом установить необходимую вертикальную.