Существующие бортовые системы автоматического управления вертолетом, на режиме висения над заданной точкой монтажа пока еще не в полной мере отвечают необходимому для этого вида работ уровню точности. Поэтому их применение на отечественных вертолетах при выполнении CMP без совершенствования принятой у нас системы управления (бортоператор-пилот) не может считаться эффективным.
В 90-х годах в НПК «ПАНХ» были проведены поисковые исследования по выявлению приоритетных направлений совершенствования систем автоматического управления для их использования на отечественных вертолетах при выполнении строительно-монтажных и других работ, требующих высокой точности висения вертолета над выбранным объектом. Был предложен вариант усовершенствования автопилота АП-34Б в части ввода двух новых контуров управления: «вертолет- бортоператор-пилот» и «вертолет-борт- оператор-автопилот», а также разработан целый, ряд радиотехнических, оптических и других средств, устройств и приспособлений, позволяющих повысить эффективность применения вертолетов на СМР и значительно снизить нагрузки на пилота.
Из всего многообразия специального оборудования и технических средств, разработанных в ОАО НПК «ПАНХ» и рекомендуемых в настоящее время для проведения вертолетного монтажа, можно выделить несколько наиболее важных. Прежде всего, это различные системы азимутальной ориентации и стабилизации грузов на внешней подвеске вертолетов (САО), исключающие необходимость ручного ориентирования монтируемых конструкций в момент их установки в проектное положение. Сама идея создания таких систем для вертолетов, выполняющих СМР, не нова.
Первые САО использовались как устройства, позволяющие фиксировать положение груза на внешней подвеске в плоскости, параллельной плоскости вращения несущего винта, под наиболее удобным, углом к месту монтажного стыка. При этом вертолет был ориентирован над монтажной площадкой против ветра, а монтируемая конструкция еще перед взлетом фиксировалась на подвеске в необходимом для монтажа положении. Еще в середине 80-х годов в НПК «ПАНХ» для вертолета Ми-10К была разработана первая САО, заменившая на монтажных работах штатную одноканатную внешнюю подвеску. Установка этой системы позволила экипажу значительно повысить точность работ на высотном монтаже и существенно сократить время монтажного цикла. С ее помощью долгое время успешно выполнялись самые разные монтажные работы, в том числе и работы, связанные с возведением мачт телепередачи высотой до 360 у.
Современные САО – это «рецепт» успеха на СМР. Они разработаны у нас для всех типов отечественных вертолетов, выполняющих монтажные работы. САО не только позволяют фиксировать положение груза на внешней подвеске, но и дают возможность разворачивать его в полете на необходимый угол, компенсируя возможные отклонения вертолета по курсу в момент его висения над монтажным стыком. Эта же система позволяет экипажу при необходимости ориентировать на внешней подвеске длинномерный или парусный груз вдоль продольной оси вертолета, что обеспечивает его минимальное аэродинамическое сопротивление и существенно увеличивает скорость транспортировки в обычном полете.
Результаты проведенных в НПК «ПАНХ» летных исследований показали, что применение САО на таком вертолете, как Ка-32, успешно обеспечивает азимутальное ориентирование груза массой до 5 тонн с моментом инерции 9000 кгм. 2с угловой скоростью до 1 град/с и сокращает время на проведение монтажа не менее чем. на 10%. При этом полностью исключается необходимость присутствия людей в опасной зоне монтажа на земле и значительно облегчается пилотирование вертолета на режиме висения.
Монтаж мачты сотовой связи высотой 70 м. Краснодарский край, 2002 г.
Не менее важным фактором, повышающим эффективность применения вертолетов на СМР, является использование различных по назначению и конструкции направляющих приспособлений (ловителей), фиксаторов, выносных ориентиров видимости, индикаторов монтажной оси, позволяющих экипажу существенно повысить точность установки монтируемой конструкции и сократить затраты летного времени. Их описание, а также основные характеристики и виды выполняемых у нас строительно-монтажных работ изложены в «Руководстве по выполнению СМР с применением вертолетов», разработанном ОАО НПК «ПАНХ» и принятом в гражданской авиации в 1990 году.
В западных авиакомпаниях, которые длительное в:рем.я занимаются выполнением. СМР и перевозкой грузов на внешней подвеске, принята другая технология пилотирования: визуальный контроль пилотом положения груза относительно вертолета и земли (монтажного стыка). В этом случае летчик контролирует угловое положение вертолета и его скорость боковым зрением, свесившись в выпуклый блистер кабины пилотов. Функция второго пилота при этом сводится к контролю работы силовой установки, состояния воздушной обстановки в зоне выполнения работ и ведению радиосвязи с наземным руководителем, полетов. Однако при такой технологии пилотирование на режиме висения и в диапазоне малых скоростей представляет собой более сложную задачу, чем в обычном полете, и требует хорошей натренированности летчика. Эта методика с успехом освоена у нас на вертолетах Ка-32, оборудованных выпуклым блистером, и специальным подлокотником на рабочем, месте командира вертолета. Вместе с тем, широкое внедрение этой методики сдерживается конструктивными особенностями кабин отечественных вертолетов, в которых кресло пилота значительно удалено от выпуклого блистера.
При таком визуальном, контроле, однако, летчик способен контролировать положение только видимой ему из блистера части груза. При условии, что груз малогабаритный или имеет решетчатую конструкцию, не затеняющую собой место установки, а длина тросов внешней подвески составляет не менее 50-40 м, пилот-монтажник имеет устойчивую визуальную связь с монтируемой конструкцией и зоной монтажа. Но как только размеры конструкции превышают размеры монтажного стыка (например, в случае установки крупногабаритных металлических резервуаров на ствол водонапорной башни), а длина тросов внешней подвески уменьшается до 5-10 м, работа становится малопроизводительной, небезопасной, а в ряде случаев просто невыполнимой. В этом случае пилот-монтажник теряет контакт с перевозимым грузом и местом, его установки на объекте из-за недостаточного обзора монтажной зоны из кабины пилотов. Вместе с тем, использование тросов внешней подвески длиннее 10-15 м увеличивает вероятность раскачки груза, снижает точность его установки на монтажном объекте и требует дополнительного запаса мощности двигателей. Это же обстоятельство исключает возможность эффективного применения на монтаже и систем, азимутальной ориентации груза ввиду возникновения высоких моментов инерции конструкций, перевозимых на длинной подвеске вертолета.
Пилотировать вертолет на СМР по командам бортоператора, при недостаточном обзоре через боковой блистер кабины пилотов довольно сложно, особенно сложно выдерживать точное положение машины на режиме висения над заданной точкой. Управление местоположением вертолета на СМР всегда сопряжено с дополнительными нагрузками, вызванными необходимостью преодоления тенденции к раскачке вертолета и груза на внешней подвеске. В таких ситуациях остро возникает необходимость устойчивой визуальной связи командира вертолета с монтируемым. объектом.