ВЕРТОЛЕТЫ в MS Flight Simulator

Андрей Феофанов
Специально для сайта CPilot.info

Об авторе:
Окончил Бугурусланское ЛУ ГА в 1993 г.
В настоящее время пилот вертолета S76А++. Свидетельство – ATPL (H)
Общий налет – более 2500 часов

1. Принцип полета вертолета
В отличии от воздушных судов с зафиксированными несущими поверхностями, вертолет, или воздушное судно с вращающеся несущей поверхностью, способен кардинально и сравнительно быстро менять направление (на 360 гр.) и скорость полета (от 0 до +200 км\ч).
Как известно из практической аэродинамики, подъемная сила возникает при обтекании крыла и напрямую зависит от скорости обтекания и угла атаки. Этот принцип работает и для несущего винта (НВ) вертолета, где каждая лопасть является отдельно взятым крылом, с той лишь разницей, что может изменять скорость обтекания и угол атаки на любом режиме полета.
Кроме того, НВ, как несущая поверхность, способен изменять направление вектора тяги. Используя эту способность вертолет может висеть, перемещаться в любую сторону, вертикально набирать высоту и снижаться и т.д.
На вертолетах со стандартной схемой размещения винтов, для погашения момента, возникающего при вращении НВ а так же для управления направлением полета, служит рулевой винт (РВ). Принцип работы РВ эдентичен принципу работы НВ, отличие лишь в том, что управляя РВ, пилот изменяет только величину тяги, а направление вектора остается постоянным.
Вертолеты с соосной системой, обходятся без РВ, момент от вращения одного из НВ, гасится моментом от вращения в противоположную сторону другого НВ, расположеного на одном валу.
Существуют так же вертолеты с продольной («Чинук») и поперечной схемой размещения винтов (V-22 “Оспрей”), а так же «танец с саблями» или вертолеты типа «Каман», где два НВ, вращаясь в разных, пересекающихся плоскостях (примерно под 90 гр друг к другу), создают, благодаря этому, неимоверную подъемную силу и используются в основном для сложных монтажных работ.

Система управления на вертолетах обычно состоит из следующих органов:

ручка управления циклическим шагом НВ – предназначена для управления направлением вектора тяги
ручка управления шагом НВ или «шаг-газ» (на вертолетах, где управление двигателем размещено на ручке упр. шагом). На некоторых вертолетах РУДы вынесены в отдельное место
педали – для управления РВ 

2. Доступные вертолеты (дефолтные модели, имеющиеся с стандартной поставки MSFS)
В МСФС 2004(02) представлены представители стандартной схемы размещения винтов – Белл 206 «Джетренджер» и Р22 «Робинсон».

Б206 – с одним газотурбинным двигателем
Р22 – с одним поршневым двигателем
Динамика полета обоих вертолетов приближена (на сколько это можно было реализовать в симуляторе) к реальной и соответствует принципам и правилам полетов на вертолетах.
Для расширения диапазона пользователей управление большинством рабочих процедур упрощено и можно сконцентрироваться исключительно на выполнении полета.


3. Управляемость и выполнение полета
На разных этапах и режимах полета, вертолет представляет собой абсолютно разную аэродинамическую картину.

Например:

в горизонтальном полете модель управления вертолетом мало отличается от самолетной. Изменения направления вектора тяги минимальны и плоскость НВ практически используется как крыло
на малых скоростях и на висении логика управления меняется. Если на установившемся висении, посредством ручки управления циклическим шагом, направить вектор тяги НВ вперед (от себя), вертолет начнет перемещаться вперед с незначительным снижением, для того чтобы остановить перемещение понадобится отклонить вектор тяги назад (на себя)
Выполнение полета на вертолете состоит из следующих основных этапов:

контрольное висение
разгон скорости
набор высоты и ГП
снижение
гашение скорости
зависание
посадка
Каждый из этапов полета имеет свои особенности и ограничения, которые, в той или иной мере демонстрируются в MSFS.

Висение
При выполнении висения в МСФС, необходимо помнить, что это один из самых сложных режимов полета как в для реального вертолета, так и для виртуальной модели. Раскладка моментов и сил настолько сложна, что рассматривается в МСФС как усложненный режим полета на скорости близкой к нулю. Поэтому ожидать более или менее близкого к реальному ощущения не стоит. Эффект похожести для висения достигается путем сглаживания настроек в меню «Реализм».
Для достижения наилучшего результата в отработке висеня в МСФС предлагается начать с выполнения полетов на малой скорости. В этом случае можно постепенно добиться удержания вертолета на одном месте.

Разгон скорости
Как и висение, разгон представляет собой слияние двух принципов полета, первый – принцип поддержания воздушного судна в воздухе без поступательной скорости, т.е. висения, второй – принцип зависимости подъемной силы от поступательной скорости.

В момент начала перевода вертолета из режима висения в разгон происходит перекладка сил и моментов, удерживающих его на месте. Вектор тяги, направленный вверх и уравновешивающий вес вертолета, отклоняется вперед, таким образом составляющая тяги уменьшается, но зато появляется еще одна составляющая, которая и будет двигать вертолет вперед. Поэтому для перевода вертолета в разгон необходим избыток тяги, который будет использован в момент начала разгона для удержания вертолета от снижения и касания земли.
В процессе разгона несущий винт вертолета перейдет с прямой обдувки на косую, засчет этого его тяга начнет энергично расти до определенных значений, после чего несущий винт будет на 80% работать по принципу самолетного крыла.

Набор высоты, горизонтальный полет и снижение на вертолете в МСФС представляют собой процесс, мало отличающийся от самолетного.

Гашение скорости, посадка
В МСФС, гашение скорости производится в порядке, обратном зависанию и разгону, то есть, при уменьшении поступательной скорости примерно до 30–40 узлов, а вертикальной до 0.3–0.5 фут/мин, потребная тяга для удержания вертолета будет приближаться к максимальному значению и на переходе на висение будет максимальной. Другими словами, при торможении и зависании необходимо уравновесить тягу и её составляющие в обратном порядке.

ВАЖНО!
Разработчики симулятора предупреждают, что МСФС 2004(02) НЕ ЯВЛЯЕТСЯ тренажером, предназначенным для первоначального обучения пилотов, а лишь имитирует (симулирует :)) определенные ситуации, встречающиеся в реальной авиации и дает небольшое представление о правилах и принципах работы экипажа и наземных служб.


Упражнение 1: Familiarize & Handling
– aircraft – B206
– location – anywhere
– weather – no wind, cavok (важно чтобы ветра пока небыло!)

Выполнение
Поскольку полеты в МСФС на вертолетах, лучше всего выполнять из ВК (виртуальной кабины), предлагается провести ознакомление с арматурой кабины из ВК.
ВАЖНО: наилучшей позицией взгляда из ВК, представляется 0.50 Zoom и вниз, до того как в поле зрения появятся педали.
С этой точки пилот легко просматривает приборы и, что самое важное, не теряет из вида окружающую среду (данное утверждение работает ТОЛЬКО для Белл 206!).

Поскольку основную часть времени мы будем выполнять ПВП (VFR) полеты, то основное внимание будет распределяться на внешней среде (площадка, ВПП, ориентиры и т д), то есть приборы будут играть второстепенную роль.

Цель упражнения: на разных режимах и в разных положениях вертолета относительно земли (не обращать внимание на краши... пока) запомнить и сравнить динамику изменения показаний приборов из 2Д кабины и из ВК.

Поскольку в МСФС динамика приборов довольно однообразная, это не займет много времени (все градуировки имеют разноцветные секторы).
Необходимо контролировать показания приборов в полете и на земле ПО ПОЛОЖЕНИЮ СТРЕЛОК.

Время выполнения – 30–50 мин. (до комфортого ощущения)

Примечание: не пытайтесь зафиксировать вертолет на висении, это только отнимет у Вас необходимое для запоминания внимание!

Упражнение 2
Целью данного упражнения является ознакомление с ОСОБЕННОСТЯМИ управления вертолетом на разных этапах полета.
Основой любого управления является адекватная реакция на изменения положения чего либо относительно чего либо.

Примечание: с настройками реализма, приведенными выше, не рекомендуются попытки отработать висение, данное упражнение нацелено на приобретение визуальных привязок и на ознакомление с реакциями вертолета на органы управления.

Выполнение
На ВПП, увеличить мощность до максимальной кнопкой F4 или рудом на джойстике, парировать момент, разворачивающий вертолет незначительным отклонением левой педали (если доп. ось на джое – ручку влево, если педалей и доп оси на джое нет – одно нажатие на Num Lock “0”).
По своей динамике, B206 при резком увеличении мощности уменьшает тангаж (т.е. опускает нос), используем это для разгона скорости. После достижения скорости 15–25 узлов, вертолет будет стремиться увеличить тангаж, парируем увеличение отдатием ручки от себя на 1/6 хода.
При оговоренных выше условиях вертолет будет устойчиво набирать высоту и скорость.

Устанавливаем режим 80% торк...

Теперь разберем какие у нас есть приборы и какие из них зачем..

Всего 17 приборов – из них, 8 – пилотажно-навигационные (правая сторона), 7 -приборы контроля за работой двигателя и трансмиссии и 2 – вспомогательные

ПНП (пилотажно-навигационные приборы) – справа налево, сверху

барометрический высотомер
авиагоризонт
указатель скорости
(второй ряд)
вариометр
пилотажно-навигационный прибор (совмещенный указатель)
(нижний ряд)
указатель поворота и скольжения
указатель ВОР 
указатель приводных
ПКРД и Т (приборы контроля двигателя и трансмиссии) – слева от указателя скорости

указатель Torque (русского аналога нет, поэтому просто Торк)
указатель давления и температуры масла в двигателе (слева от авиагоризонта)
совмещенный указатель скорости вращения свободной турбины (N2) и несущего винта (Nr)
температура газа на выходе из турбины
давление и температура масла в главном редукторе и трансмиссии
(справа от указателя топлива)

скорость вращения вала турбокомпрессора
(в левом углу)

указатель давления топлива и напряжение на генераторной шине

Вспомогательные

указатель топлива
и, собственно, часы

...(кто чем, F2 или руд на джое...) устанавливаем торк 80%, вертикальная скорость должна установиться на 1 – 1,5 фит/мин, а скорость около 80 узлов по указателю. То есть на Б206 для нормального, моторного полета есть 2 основных режима – набора: 80% торк, 80 узлов и вертикальная около 1,5 фит/мин и снижения: 60% торк, скорость от 75 до 100 узлов и вертикальная около 2 фит/мин. Остальные режимы «плавающие», есть еще крейсерская скорость – 125 узлов (но для первоначального знакомства 2 режима – набора и снижения)

Набираем высоту 2000 футов (по 29.92), переводим в горизонтальный полет.
При переводе в ГП используем только ручку управления. Отдаем ручку от себя и ждем пока скорость выростет до 100–110 узлов.

В установившемся ГП выполняем стандартный разворот разворот (90 гр влево +270 вправо) на 180 гр, т. е. к аэродрому вылета.
В развороте удерживать вертолет от снижения или набора (в зависимости от стороны разворота) и пытаемся сохранять величину крена 20 гр.

Развернувшись на аэродром балансируем вертолет (собираем стрелки после разворота). Устанавливаем 60% торк, не делаем никаких движений ручкой управления и педалями. Вертолет переходит на плавное снижение со скоростью 90–80 узлов с вертикальной около 1 фит/мин.

На высоте ~ 300–250 футов начинаем плавное гашение скорости (с незначительным уменьшением торк + – 5%) с таким расчетом, чтобы к высоте 15–20 футов скорость была 25–35 узлов, вертикальная не более 0.25 фит/мин, а тангаж в горизонте к моменту касания должен быть плавно переложен примерно на одно деление по авиагоризонту.

Основным моментом этого упражнения будет то, что по мере приобретения навыков и привыкания к органам управления, вы сможете садиться примерно в ту же точку, откуда и взлетали без всяких дотягиваний и подлетов.

Время тренировки: 20 полетов по 10 мин.

Упражнение 3
Условия выполнения те же, что и в предыдущих упражнениях, только теперь понадобится ВПП... сначала длиииинная, потом по мере усваивания короче и короче

– цель данного упражнения – отработать разгон и торможение вертолета.

Любой вертолет со стандартной схемой размещения НВ и РВ имеет аэродинамическую особенность при «косом» обдувании.
на висении НВ обдувается проходящими сквозь него потоками воздуха сверху вниз (практически перпендикулярно). Когда пилот отдает ручку управления циклическим шагом от себя, отклоняя таким образом вектор тяги НВ вперед, мы получаем некую новую силу, направленную параллельно земле в сторону отклонения вектора тяги. Это составляющая вектора тяги и она заставляет вертолет двигаться вперед.
Так вот с того момента, когда вертолет начал движение вперед, обдувка НВ перестает быть прерпендикулярной НВ, она начинает скашиваться в сторону движения. При определенной поступательной скорости вертолета и скорости и угле обдувки НВ сила тяги скачкообразно и кратковременно увеличивается в геометрической прогрессии. Этот переходный режим НВ в основном и используется для выполнения взлетов на вертолетах со стандартной схемой.


Выполнение
Для ясности и наглядности прогресса в освоении маневра разгона и торможения вертолета, разобъем упражнение на 3 этапа:

1. взлет выпоняется с места, с набором высоты мах 200–300 футов (высота будет меняться в меньшую сторону в процессе), затем перекладываем вертолет в режим торможения с таким расчетом, чтобы перед касанием поступательная скорость была 15–25 узлов.
*на этом этапе обратить внимание:
-на плавное и координированное отделение вертолета от земли.
-исключить попытки зависания.
-в процессе набора высоты постараться выдерживать заданный режим.
-при перекладке вертолета в режим торможения, в первую очередь зафиксировать ГП, затем уменьшить торк до 60% (уменьшать до 40% после падения поступательной скорости ниже 80 узлов), контролировать тангажем уменьшение поступательной скорости и сохранение вертикальной не более 1.3 фит/мин.
(в итоге профиль полета будет выглядеть как выгнутая посередине дуга, с верхней точкой 200–300 футов)

2. взлет выполняется с места, с набором не более 30–50 футов. после фиксации ГП с разгоном скорости до 100–110 узлов, уменьшаем торк до 60%, фиксируем положение удерживая вертолет в горизонте (допустимые вариации высоты + – 10 футов), уменьшаем торк до 40%, фиксируем положение.
при достижении положительного тангажа 0.5–1 деление на авиагоризонте, прекратить уменьшение торк и зафиксировать положение. вертолет коснется земли на скорости 25 узлов с вертикальной 0.5–1 фит/мин.
(профиль полета будет более пологим или даже вогнутым в середине)

задача двух первых этапов – выдерживание заданных режимов. исключение оверконтрола. своевременное реагирование на изменения в конфигурациях режимов полета.

3. на этом этапе задача пилота максимально выпрямить и укоротить дугу.
высота не более 10 футов, скорость разгона не более 100 узлов.
*обратить внимание на величину положительного тангажа, не более 2-х делений по авиагоризонту. опасность столкновения РВ с землей.*

Упражнение 4
Для наибольшего эффекта, при выполнении этого упражнения, желательно закончить предыдущие задачи и упражнения.

Условия выполнения:
-вертолет – Б206
-погода – штиль, 9999
-время – день
-место – открытое место, аэродром с минимумом препятствий*

Цель данного упражнения – приобретение навыков не моторного полета на вертолете.
За счет своих аэродинамических свойств и качеств, НВ вертолета, способен работать без подводимой к его редуктору силы, то есть раскручиваться от набегающего потока.

Данное явление называется авторотацией.

В нормальном моторном полете, на любом из режимов, лопасти НВ фиксируются в плюсовой плоскости на определенный угол атаки для создания потребной для данного режима тяги. Главным требованием для успешного перевода на режим авторотации является своевременный перевод лопастей НВ в минусовую или минимальную плюсовую плоскость углов атаки. При этом лопасти НВ максимально эффективно используют набегающий поток и раскручивают НВ до значений, обеспечивающих безопасное снижение с минимальной вертикальной скоростью и(или) с максимальной дальностью планирования.

Выполнение
Выбрать место (сценарий) с минимальным количеством препятствий в радиусе 3–4 км вокруг ВПП, желательно отсутствие уклонов и всего того, что может помешать безопасной посадке на авторотации.
После отрыва вертолета от земли, без фиксации висения, развернуться влево (или вправо, кому в какую сторону удобнее будет разворачиваться) на курс, отличающийся от курса ВПП на 30 гр., затем произвести разгон скорости до 100–110 узлов, установить режим максимального набора высоты – 85% торк и на скорости 60–65 узлов и с вертикальной 2.5–2 фит/мин набирать 4000 футов.
зафиксировать ГП не меняя режима.
Ввести вертолет в правый вираж (в сторону ВПП, те кто сначала развернуться вправо, теперь делают вираж влево..) с углом крена не более 20 гр. (два деления на авиагоризонте). После вывода из разворота, ВПП с которой был произведен взлет окажется впереди внизу. По ориентирам из ВК, полоса должна быть под нижний срез остекления или чуть выше.

С этого момента предлагается два варианта выполнения задачи:
– планирование на полосу без выключения дв-ля
– авторатирование на полосу с полным выключением дв-ля

При этом варианте пилот просто полностью сбрасывает шаг (и убирает с него руку!).
после сброса шага, и парирования всех возникших моментов (рывок в лево и стремление к кабрированию?) установить тангажем скорость 110 узлов, а положение торца полосы в угол остекления кабины с таким расчетом, чтобы к началу выравнивания (на высоте 1000–1100 футов) вертолет находился над торцом ВПП.
С началом выравнивания вертолет начнет резко терять поступательную скорость и увеличивать вертикальную. Перекладка тангажа должна выполняться так, чтобы на высоте 20–40 футов он был +20 гр (два деления на авиагоризонте). Если вертикальная скорость к моменту приближения поступательной к 40 узлам превышает 1 фит/мин. – незначительно (на 1/6 хода рычага) увеличить шаг. Касание должно быть на скорости не более 35 узлов, с вертикальной не более 0.7 фит/мин.
Цель этого упражнения отработать координированные действия и отметить высоту выравнивания при немоторном снижении.


Авторотация на ВПП
В точке выхода на обратный взлетному курс на высоте 4000 футов, сбалансировать вертолет.
после этого не меняя режима дв-ля выполняем его отключение (сочетанием клавиш «контр»+"шифт"+Ф1). После отключения сконцентрировать внимание на совмещенном указателе N2+Nr. Обе стрелки будут стремиться к быстрому уменьшению. Главная задача – сохранить (или восстановить) обороты НВ (Nr).
*Глюк МСФС заключается в том, что после отключения дв-ля и установки скорости 80 узлов, стрелка Nr начинает плавать в зеленом секторе или немного выходя из него.*
Действия пилота после отказа (в данном случае отключения) дв-ля
-сбросить шаг!/проверить обороты НВ!
-сбалансировать вертолет!
-наметить место посадки!
-установить оптимальный (для конкретных условий полета) режим снижения!
-выполнить аварийную посадку с небольшим пробегом...

После того как обороты НВ сохранены и вертолет сбалансирован, намечаем место приземления. Незначительным взятием шага (1/5 хода рычага)устанавливаем оптимальную вертикальную скорость 3–3.5 фит/мин и поступательную 90–100 узлов.
Начало выравнивания производим на высоте 1000–1100 футов.
Рекомендуется при начале выравнивания, в целях сохранения оборотов НВ кратковременно присбросить шаг до высоты 100 футов.
Далее, в зависимости от условий полета, пилот либо (в условиях ограниченной площадки) берет шаг соразмерно набеганию земли (требует отточеных и координированных движений рычагами управления), либо (в случае посадки на ничем не ограниченную площадку или полосу) сохраняем положение рычагов управления в горизонтальной площадке и незначительно берем шаг на высоте 5–10 футов (когда начнет расти вертикальная). Касание производить на скорости не более 35 узлов, веритакльная не более 0.7 фит/мин.

При выполнении упражнения обратить внимание:
-на моменты возникающие при резком сбросе шага до минимального (при выключении дв-ля) и при падении оборотов НВ ниже допустимых(непарируемое стремление к развороту)
-на изменение профиля глиссады при авторотировании со взятым шагом

Упражнение 5
Для выполнения упражнения необходимы «безглючные» платформы и корабль, как указано здесь.

Первая часть Неподвижная платформа

условия:

штиль
день
В206
Желательны педали и тангета управления взглядом из ВК

Взлет

Технология взлета вертолета с платформы должна обеспечивать либо безопасный отход от препятствий до набора необходимой скорости для перехода в набор высоты, либо, при отказе двигателя(лей) безопасное приводнение вне зоны препятствий, либо прекращение взлета и досаживание вертолета на хелидек.

Исходя из вышесказанного, профиль взлета вертолета с платформы выглядит так:
– вертикальный отход на высоту ВПР (высота, обеспечивающая уход из зоны препятствий при начале разгона при отказе двигателя), которая равна 15 футов относительно поверхности хелидек;
– перевод в разгон скорости с углом тангажа -15 гр (если при угле тангажа -15гр. вертолет снижается, уменьшить угол до значения, при котором вертолет разгоняется горизонтально). разгон скорости до 45 узлов;
– превод в набор безопасной высоты (как правило высота препятствий + 500 футов )
*к сожалению, все попытки смоделировать в МСФС безопасное приводнение при отказе дв-ля на Белл 206 не увенчались успехом... ну что ж, будем работать.
– маневр захода на посадку – скорость 60–80 узлов (важно! при выполнении всех маневров, четко представлять себе положение платформы относительно вертолета)


Заход на посадку

Сложность захода на платформу или на корабельную палубу состоит в основном в ограниченности площадки, по размерам, по углам подходов, по видимости (при заходе) и т д.
В связи со всем вышеперечисленным, при построении маневра захода на посадку на платформу (палубу, и т п) следует учитывать следующие факторы:
– располагаемая мощность к моменту посадки! рассчитывается по спец. графикам и с помощью спец программ
– направление и скорость ветра – играет важнейшую роль при предельных загрузках, а так же важно при построении маневра ухода при отказе двигателя(лей) и т п.
– размещение препятствий в секторе (сектор – угол, по 25 гр. в обе стороны от линии захода на посадку и взлета)

Выполнение:

построение маршрута захода на посадку, на данном этапе, следует выполнять с учетом удобства обзора площадки после входа в глиссаду. То есть, роль играет только комфортное (для пилота, выполняющего активное управление) расположение вертолета относительно хелидек.
в дальнейшем, после приобретения достаточных навыков, заход будет выполняться исключительно против ветра, даже если его сила не превышает 1 – 2 узла.
– скорость маневрирования при подходе к площадке и построении маршрута захода – 60–80 узлов
– после входа в глиссаду на удалении 3 мили и высоте (!относительно хелидек!) не менее 500 футов, установить такой режим, чтобы поступательная скорость была 50 узлов, а вертикальная не более 0.5–0.7 фит/мин
– удаление 1- 1.5 мили – «оценка» расстояние, на котором обеспечивается уход на второй круг без применения повышенных режимов – скорость гасим до 35–40 узлов (!устойчивость по рысканию ухудшается!)
– 0.5 мили – посадочная конфигурация – зафиксировать положение площадки относительно остекления кабины (распределение внимания – скорость – высота – вертикальная – режим дв-ля – положение площадки....)
– 0.2- 0.3 мили – «решение» – если хотя бы один из параметров захода вызывает у пилота сомнение – !однозначно «второй круг»!
с этого этапа уход на второй круг обеспечивается только повышенными режимами и координированными действиями (!сначала увеличиваем режим – затем переводим в разгон!) и во многом зависит от предварительных расчетов посадочной массы с учетом Твоздуха а так же направления и скорости ветра.
– после перехода вертолета на режим устойчивого висения на высоте 1- 2 метра, произвести приземление с таким расчетом, чтобы вращающийся диск НВ не выходил за пределы площадки (чтобы в случае экстренного взлета исключить возможность «сползания» воздушной подушки с площадки)


Время тренировки – 30 полетов по 7 мин 
(выполнение захода с одним и тем же курсом выполнять не более 5 раз)

Продолжение следует...