МИНИСТЕРСТВО ГРАЖДАНСКОЙ АВИАЦИИ

ТЕХНОЛОГИЯ
ПЕРЕВОЗКИ ТИПОВЫХ ГРУЗОВ
НА ВНЕШНЕЙ ПОДВЕСКЕ ВЕРТОЛЕТОВ

    Технология перевозок типовых грузов на внешней подвеске вертолетов /Серебряков П.Н, Тюнин Н.Н., Рига: РЭЦ ГосНИИ ГА, 1989/
    
    Технология содержит указания и рекомендации летному составу по выбору скоростей полета вертолета с типовыми грузами на внешней подвеске
    В работе приводится классификация грузов, пере возимых на внешней подвеске, и рассматриваются особенности транспортировки выбранных групп грузов.
    Технология может использоваться летно-техническим составом эксплуатационных подразделений ГА.
    
    
    1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
    
    1.1. Основные положения
    1.1.1. Настоящая технология является документом, Соблюдение которого обеспечивает безопасную и эффективную перевозку типовых грузов на внешней подвеске вертолетов.
    1.1.2. Технология составлена в соответствии с "Наставлением по производству полетов в гражданской авиации СССР (НПП ГА-85)", действующими руководствами по летной эксплуатации (РЛЭ) вертолетов Ми-2, Ми-8, Ми-6, Ми-26, Ка-26 и Ка-32, требованиями ГОСТа 12.3.009-76.
    1.1.3. Технология содержит указания и рекомендации по выбору скоростей полета вертолетов ГА с типовыми грузами на внешней подвеске в ожидаемых условиях эксплуатации.
    1.1.4. Ответственность за выполнение настоящей Технологии возлагается на командиров ВС.
    1.1.5. При перевозке других грузов, особенности перевозки которых здесь не рассматриваются, настоящая Технология должна соответственно изменяться и дополняться.
    1.2. Классификация грузов, перевозимых вертолетами на внешней подвеске
    1.2.1. В основу принципов классификации грузов закладываются:
    - признаки грузов как физических тел (геометрическая форма, масса и ее распределение, аэродинамические характеристики и т.п.;
    - устойчивость грузов на подвеске в полете;
    - технологическое назначение грузов;
    - распределение грузов по типам вертолетам, осуществляющим перевозку.
    1.2.2. В зависимости от геометрической формы перевозимые грузы могут быть:
    - длинномерные, среднего и малого удлинения;
    - крупно-, средне- и малогабаритные;
    - симметричные (имеющие ось или плоскость симметрии);
    - без протока и с протоком воздушным потоком;
    - изменяющейся и неизменной в полете формы.
    1.2.3. По массе грузы разделяются на
    - тяжелые (масса от 19 до 20 тонн);
    - средние (масса от 2 до 10 тонн);
    - легкие (масса до 2 тонн).
    1.2.4. По распределению массы грузы классифицируются на:
    - большой (более 0,1 г/см);
    - средней (более 0,03 до 0,1 г/см);
    - малой плотности (менее 0,03 г/см),
    а также по распределению массы по объему на грузы
    - с равномерным и неравномерным распределением;
    - с фиксированным и переменным по времени положением центра масс.
    1.2.4. В зависимости от аэродинамики грузы могут быть удобо- и неудобообтекаемыми.
    1.2.5. По устойчивости в полете грузы можно разделить на устойчивые и неустойчивые. Устойчивые грузы не входят в раскачку во всем эксплуатационном диапазоне скоростей полета вертолета. Неустойчивые грузы имеют один или несколько диапазонов скоростей, где груз неустойчив.
    
    2. ТЕХНОЛОГИЯ ВЫБОРА СКОРОСТЕЙ ПЕРЕВОЗКИ ХАРАКТЕРНЫХ ГРУЗОВ НА ВНЕШНЕЙ ПОДВЕСКЕ
    
    2.1. Перевозка грузов, имеющим форму параллелепипеда
    Грузы этого типа, как правило, неустойчивы на внешней подвеске вертолетов.
    
    2.1.1. Вагон-дома
    Относительная устойчивость сохраняется до 30-40 км/ч. При более высоких скоростях полета 40-70 км/ч начинаются колебания вокруг оси троса, сопровождающиеся небольшими продольными и поперечными колебаниями. С увеличением скорости полета интенсивность указанных колебаний нарастает. На скоростях полета 70-80 км/ч начинается поперечная раскачка или вращение груза относительно троса подвески, интенсивность которого с ростом скорости возрастает.
    2.1.2. Контейнеры
    Поведение контейнеров на подвеске в значительной степени зависит от их загрузки. Перевозка незагруженных контейнеров затруднена. На малых скоростях полета 60-70 км/ч они часто входят в поперечную раскачку.
    Загруженные контейнеры устанавливаются в поперечное положение.
    До скоростей V = 80-90 км/ч наблюдаются колебания груза вокруг оси троса, которые иногда переходят во вращательное движение.
    На скоростях V = 90 км/ч и выше груз постоянно раскачивается до больших амплитуд в поперечной плоскости. В некоторых случаях (например, при несимметричной загрузке) контейнеры переходят во вращение вокруг оси троса.
    2.1.3. Строительные конструкции
    Железобетонные панели при горизонтальном расположении плоскости панели устанавливается в поперечное положение и сохраняет устойчивость до 180-200 км/ч. На более высоких скоростях полета происходит поперечная раскачка.
    При перевозке панели в поперечном положении она устанавливается поперек направления полета и начинает раскачиваться, начиная со скоростей полета 160-180 км/ч.
    Легкие строительные панели (например, алюминиевые с наполнителем) крайне неустойчивы в полете. Начиная со скорости полета 20 км/ч, панель входит в раскачку, сопровождающуюся резкими бросками в поперечной плоскости.
    2.2. Перевозка грузов цилиндрической формы
    На практике форма этих грузов (в основном это емкости для жидкости) отличается от классически цилиндрической, так как они имеют надстройки на цилиндрической поверхности (салазки, заливные горловины, краны и т.п.). Кроме того, грузы этой группы могут иметь разную массу в полете (пустые емкости и с различной степенью заполнения). Особую группу составляют емкости с обтекаемой передней кромкой (например, в виде полусферы). Устойчивость таких емкостей в полете значительно хуже, чем с плоской передней кромкой.
    2.2.1. Емкость пустая
    В полете самопроизвольно устанавливается в поперечное положение. До скорости полета 90-110 км/ч емкость устойчива на подвеске с небольшими колебаниями в поперечной плоскости.
    На скорости V = 110 км/ч и выше происходит поперечная раскачка до больших амплитуд при незначительных колебаний по тангажу.
    Следует отметить, что при перевозке емкостей с остатками жидкости возможно возникновение раскачки и на других скоростях полета. Аналогичные сложности могут возникать и при перевозке нескольких емкостей с остатками жидкости одним вертолетом.
    Незагруженные и малозагруженные емкости имеют также ограничение по скорости полета 100-150 км/ч из-за значительных углов продольного отклонения подвески.
    2.2.2. Емкость с жидкостью
    В полете устанавливаются в поперечное положение. Во всем эксплуатационном диапазоне ведут себя устойчиво. Наблюдаются небольшие колебания по курсу. Колебания по крену и тангажу незначительны.
    Ограничения по скоростям перевозки емкостей с жидкостью обусловлены, в основном, мощностью вертолета и составляют 140-160 км/ч.
    2.3. Перевозка длиномерных грузов
    Один из наиболее распространенных видов длиномерных грузов - связки труб. Значительную часть составляет также буровое оборудование и пиломатериалы.
    При перевозке длиномерных грузов следует обратить особое внимание на выбор длины внешней подвески, так как при возникновении раскачки возникает опасность касания хвостовой балки и попадания груза в плоскость хвостового винта.
    Для эффективной перевозки длиномерных грузов в НИО ГА разработаны средства стабилизации.
    2.3.1. Связки труб
    При транспортировке, начиная со скоростей полета 40-50 км/ч, связки труб устанавливаются в поперечное положение. До скоростей V=140-160 км/ч связка устойчива. При этом колебания небольшой амплитуды по курсу не вызывают раскачки в продольной и поперечной плоскостях.
    На скорости V = 140 -160 км/ч и выше возникают соединенные колебания по курсу, крену и тангажу.
    Наблюдается тенденция повышения устойчивости в полете с увеличением массы и количества труб в связке.
    Замечено, что при одинаковой массе связки, трубы больших диаметров более склонны к раскачке.
    Большое значение имеет симметрия подцепки связки с геометрическими соотношениями, заданными в нормативной документации по подцепке грузов.
    2.3.2. Длиномерное оборудование
    Скорости перевозки длиномерного оборудования зависят от его массы, ее распределения и находятся в диапазоне 100-160 км/ч.
    2.3.3. Связки пиломатериалов
    Связки пиломатериалов можно отнести к одной из наименее устойчивой групп грузов на внешней подвеске. При достижении скоростей полета 40-50 км/ч связки пиломатериалов совершают колебательное движение по курсу с устойчивым положением по крену до скоростей полета 70-80 км/ч. При больших скоростях возникает интенсивная поперечная раскачка в сочетании с колебаниями по курсу и тангажу.
    Сдвигание и раздвигание строп подвески не снижает интенсивность раскачки.
    Неровный срез торца связки досок снижает ее устойчивость в полете. При несимметричной подцепке связки наблюдается либо поперечная раскачка либо вращение связки относительно оси подвески. Во втором случае возможна безопасная перевозка связок досок до скоростей полета 190-200 км/ч.
    2.4. Перевозка техники
    К этому виду грузов относятся трактора, автомобили, оборудование большой плотности и малого удлинения (бетономешалки, крюки, электродвигатели, дизеля и т.д.).
    Перевозка таких грузов не вызывает особых затруднений. Ограничения по скоростям перевозки связаны с мощностью вертолета и составляют 160-180 км/ч.
    2.5. Перевозка грузов ферменной и решетчатой конструкции
    2.5.1. Грузовые поддоны (решетчатой конструкции)
    В незагруженном состоянии из-за малого лобового сопротивления устойчив во всем эксплуатационном диапазоне скоростей (до 220 км/ч).
    В загруженном состоянии устойчивость поддона зависит от его содержимого и распределения груза по поддону. При перевозке в поддонах грузов высокой плотности скорость перевозки поддонов составляет 140-160 км/ч.
    2.5.2. Опоры ЛЭП
    Занимает продольное положение по направлению полета до скоростей 150-170 км/ч. На более высоких скоростях начинается разворот опоры в поперечное положение с последующей раскачкой.
    2.6. Перевозка грузов переменной в полете формы
    К грузам этой группы можно отнести мягкие контейнеры, шланги, гирлянды, тросы, гусеницы тракторов и т.д. Перевозка таких грузов осложняется возникновением дополнительных аэродинамических сил, вызванных деформациями груза в полете. Диапазон скоростей перевозки грузов переменной формы находится в интервале 80-140 км/ч.
    2.7. Анализ ограничений РЛЭ вертолетов в части перевозки грузов на внешней подвеске.
    Как регламентируют РЛЭ, выбор скоростей полета вертолета с грузом на внешней подвеске осуществляется в соответствии с поведением груза на внешней подвеске. При этом надо учитывать, что с ростом скорости расхода топлива уменьшается. Переходные режимы, во избежание раскачки, должны выполняться плавно и медленно. Скорости регламентируются касанием ограничительного кольца (где оно имеется) или началом раскачки. Из характерных грузов на внешней подвеске рассматривается поведение малогабаритных симметричных грузов большой массы, несимметричных грузов малой массы и длиномерных симметричных грузов. Для них устанавливается допустимые скорости транспортировки.
    Перечень перевозимых грузов, указанных в РЛЭ не является полным. Часто грузы, попавшие в данный перечень, необходимо перевозить на других скоростях полета.
    Так, например, в РЛЭ вертолета Ми-6 устанавливается скорость перевозки "симметричных грузов, имеющих большую высоту и малую площадь основания (типа железнодорожных контейнеров)" 120-130 км/ч. Связки пиломатериалов можно отнести к грузам данного типа, но они входят в раскачку на скоростях полета 70-80 км/ч. Поэтому необходима более детальная классификация грузов и условий их перевозки в РЛЭ.
    
    3. ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ
    
    3.1. Вагон-дома необходимо перевозить на скоростях полета до 70-80 км/ч
    3.2. Незагруженные контейнеры транспортировать до скоростей 60-70 км/ч, а загруженные до 90 км/ч.
    3.3. Тяжелые строительные конструкции можно перевозить до 160-200 км/ч. Перевозка легких строительных конструкций на внешней подвеске опасна.
    3.4. Пустые емкости можно перевозить до 110 км/ч. При перевозке емкостей с остатками жидкости возможно возникновение раскачки и на других скоростях полета. Аналогичные сложности могут возникать и при перевозке нескольких емкостей с остатками жидкости одним вертолетом.
    3.5. Незагруженные и малозагруженные емкости имеют также ограничение по скорости полета 100-150 км/ч из-за значительных углов продольного отклонения подвески.
    3.6. Емкости с жидкостью в полете устанавливаются в поперечное положение. Во всем эксплуатационном диапазоне ведут себя устойчиво. Наблюдаются небольшие колебания по  вокруг оси троса. Колебания по крену и тангажу незначительны.
    3.7. Ограничения по скоростям перевозки емкостей с жидкостью обусловлены, в основном, мощностью вертолета и составляют 140-160 км/ч.
    3.8. Связки труб, начиная со скоростей полета 40-50 км/ч устанавливаются в поперечное положение. До скоростей V = 140-160 км/ч связка устойчива. При этом колебания небольшой амплитуды по курсу не вызывают раскачки в продольной и поперечной плоскостях. На скорости V = 140-160 км/ч и выше возникают соединенные колебания по курсу, крену и тангажу.
    3.9. Связки пиломатериалов при достижении скоростей полета 40-50 км/ч совершают колебательное движение по курсу с устойчивым положением по крену до скоростей полета 70-80 км/ч. При больших скоростях возникает интенсивная поперечная раскачка в сочетании с колебаниями по курсу и тангажу.
    3.10. Перевозка тракторов, автомобилей, оборудования большой плотности и малого удлинения (бетономешалки, крюки, электродвигатели, дизеля и т.д.) не вызывает особых затруднений. Ограничения по скоростям перевозки связаны с мощностью вертолета и составляют 160-180. км/ч.
    3.11. Грузовые поддоны (решетчатой конструкции) в незагруженном состоянии из-за малого лобового сопротивления устойчивы во всем эксплуатационном диапазоне скоростей (до 220 км/ч).
    3.12. В загруженном состоянии устойчивость поддона зависит от его содержимого и распределения груза по поддону. При перевозке в поддонах грузов высокой плотности скорость их перевозки составляет 140-160 км/ч.
    3.13. Опоры ЛЭП занимают продольное положение направлению полета до скоростей 150-170 км/ч. На более высоких скоростях начинается разворот опор в поперечное положение с последующей раскачкой.
    3.14. Диапазон скоростей перевозки грузов переменной формы находится в интервале 80-140 км/ч.