Záludnosti
pilotáže vrtulníku
18.06.2008
Vírový prstenec na rotoru
Při svislém obtékání rotoru a při větším klesání (více než 3-4 m/sec) dochází k jevu, kdy proud vzduchu od rotoru je sražen proudem vzduchu mířícím zespoda na vrtulník během klesání. Sražený proud od rotoru se otáčí do boku a poté nahoru kolem disku rotoru, kde si ho rotor opět nasaje. Tak dochází k cirkulaci vzduchu přes rotor se zanedbatelným tahovým účinkem samotného rotoru. Jak se to projevuje?
Motory pracují naplno, ale vrtulník se přesto řítí dolů. Je to jako koupání v bažině. Čím více zvedáte kolektiv pro snížení rychlosti klesání, tím více vrtulník zvyšuje klesání. Jak vyjít z vírového prstence?
Přejít do šikmého obtékání rotoru. Jak?
Jakkoliv. Třeba přechodem do dopředného letu, ale taky bočením ba i couváním. Doporučuji přitáhnout. Rotoru je to jedno. Jde o to odfouknout rozvířený vzduch pod vrtulníkem - uniknout z něho. Proto je třeba cyklikou vrtulník naklopit či naklonit (třeba do směru odkud např. přišel poryv větru - to znamená klidně vrtulník natáhnout a sklouznout dozadu) a rozběhnout vrtulník tímto směru.
Další zásada je, že při snižování dopředné vzdušné rychlosti (ne rychlost vůči zemi) pod 50 km/hod nikdy nezvyšuji klesání. Pozor - nevěřte moc variometru, má zpoždění.
Nejsem-li si jistý, zda při klesání během malých dopředných rychlostech se už nedostávám do vírového prstence, tak si preventivně přizvednu kolektiv.
Častá chyba pilota je ta, že nerozezná rozdíl mezi vzdušnou rychlostí a rychlostí vůči zemi. Při zadním větru, vrtulník letí vůči zemi poměrně rychle ale na rychloměru není indikována žádná rychlost. To znamená, že rotor vrtulníku pracuje ve svislém obtékání. Pilot ale klesá takovým způsobem, jako by byl rotor ale v šikmém obtékání.
Někdy stačí zadní poryv větru (to má za důsledek rychlé snížení rychlosti letu pod 50 km/hod) např. při letu nad členitým terénem (všimněte si jak se točí voda v potoce mezi kameny), nebo konvekce (stoupavý poryv má za důsledek relativní zvýšení rychlosti klesání pod 4 m/sec) např. při přeletu rozpáleného terénu v létě. Potom se vrtulník během krátkého okamžiku (či během krátké vzdálenosti) dostane do svislého obtékání rotoru. Pokud jste ještě hodně klesali, tak jste v okamžiku ve vírovém prstenci.
Vrtulník nemá problémy během stoupání ani za letu ale při klesání. Klesání je nejsložitější fáze letu. Většina vrtulníků má větší rychlost stoupání než klesání. Nejhorší u vrtulníku je svislé klesání za bezvětří. Pokud to jde, tak se tomu vyhněte.
Přiblížení dělejte ploché jen jak to jde, zbržďování pouze v horizontu. Není velká chyba zaviset nad heliportem ve velké výšce, protože jste byli dlouzí - chyba je intenzivně brzdit s kolektivem na podlaze a ještě klesat, jenom abych náhodou neměl dlouhý rozpočet. Video UH-60.
Zkušenost je taky ta, že přílet v levém bočení snižuje nebezpečí vstupu do vírového prstence, protože proud vzduchu od ocasní vrtulky odfukuje proud od rotoru, který je takto odkloněn a ten už nemá snahu se dostat zpět nad rotor.
Lehký Robinson R22 vám vyjde z vírového prstence jenom zvednutím kolektivu ale těžký vrtulník jde dolů jako blesk. Velkou výhodu mají piloti Mi-8, kteří se naučili přibližovat na horách klády v podvěsu. Při příletu a zbržďování před skládkou se stává, že právě při prudším klesání s přetíženou mašinou a za turbulence se vrtulník dostane do vírového prstence. Vrtulník si to zamíří k zemi s motory pracujícími na doraz. Vazači na skládce utíkají se ukrýt preventivně do lesa tvrdíc, že pád vrtulníku jim signalizuje změna zvuku od rotoru. Teprve až když klády narazí do země, odlehčený vrtulník začne zbržďovat klesání. Ještě se musí přitáhnutím zastavit dopředný let, protože lano se zamotává do stromů. Natažený vrtulník se pak zastaví kousek nad smrky. Otřesná zkušenost.
Vírový prstenec na ocasní vrtulce
Nesymetričnost vrtulníku se nejlépe demonstruje na ocasní vrtulce. Stoupnete-li si za vrtulník, všimnete si, že u pravotočivého rotoru proud vzduchu od vrtulky směřuje doprava. (Vrtulka táhne tedy vrtulník doleva. A aby nebočil doleva, musí být rotor nakloněn doprava pro eliminaci tahu vrtulky). Co když vítr fouká zprava nebo vrtulník bočí doprava? Při bočení nebo rychlosti větru pouze do několika m/sec odpor ocasního nosníku pomáhá vyrovnávat reakční moment, takže je potřeba méně mít vyšlápnutou pravou nohu než za bezvětří. Zvýší-li se rychlost větru dochází na vrtulce k vírovému prstenci. Jak se to projevuje? Vrtulník má tendenci prudce se otáčet doleva. Ani úplné vyšlápnutí pravé nohy nic nezmůže. Vrtulník se otáčí doleva tak, že nejdříve nastaví záď, potom levý bok vůči větru a nakonec se zastaví přídí proti větru (otočí se o 270 stupňů). Jak zabránit nekontrolovatelnému otáčení? Při vyšlápnutí pravého pedálu na doraz vám k zabránění otáčení zbývá už jenom kolektiv a cyklika. Snížíte-li o trochu kolektiv, snížíte velikost reakčního momentu a někdy to může postačit k zastavení otáčení. Ale přesto ještě bude potřeba použít cyklické řízení k vymanění ocasní vrtulky z vírového prstence. Jak? Potlačením a přitáhnutím cykliky rozhoupáme vrtulník tak, že vrtulka bude střídavě ofukována zezhora a zezdola. Tím se zeslabí rozsah vírového prstence a částečně se obnoví účinnost.
Fouká-li vítr zleva, odpor ocasního nosníku nutí zvyšovat vyšlápnutí pravé nohy, ale protože se zde nevyskytuje vírový prstenec, účinnost vrtulky je zachována a snižuje se plynule s rychlostí bočení. Pilotáž je pohodlná oproti skokovým změnám účinnosti vrtulky při bočení doprava. Proto je výhodné létat např. přiblížení na přistání s vyšlápnutou pravou nohou v levém bočení. Je taky podstatně lépe vidět na přistání.
Fouká-li vítr zezadu, vrtulník je jako by na ostří nože. Udržíte-li záď přesně proti větru včasným a razantním vyšlapováním nožního řízení, můžete takto viset i za překvapivě vysoké rychlosti větru. Běda, jestli vám uteče směr. Vrtulník se okamžitě otočí proti větru.
Během "akrobacie" s vrtulníkem, když prudce potláčíte vrtulník do horizontu ze strmého stoupání se může stát to, že na vrcholu stoupání se vrtulník roztočí kolem svislé osy. Příčina? Vrtulka se dostane do vírového prstence z důvodu malé rychlosti vrtulníku a velkého výkonu na rotoru - hodně kolektivu. Jak tomu zabránit? Zabránit poklesu rychlosti pod 60 km/hod - udržet šikmé obtékání vrtulky. Když už se otáčíte, tak pomůže ubrat kolektiv.
Fenestron (u EC 135) - oproti ocasní vrtulce má tu výhodu, že je tišší a bezpečnější. Nevýhoda je ta, v např. při visení v horách v turbulenci je účinnost fenestronu omezená. Šlapete do pedálů a nic se neděje. Proč? Při bočení doprava, nebo při poryvu přímo zprava (z azimutu 60 až 120 stupňů) sice fenestron tlačí vrtulník doprava ale mohutný kýl klade poryvu velký odpor. Při turbulenci kýl skokově mění odpor (utržené proudnice na kýlovce) a pilotáž není z tohoto důvodu plynulá. Vrtulník se chvěje a ani SAS (autopilot) se stabilitou kolem svislé osy toho moc nenadělá.
Aerodynamické vzepětí vrtulníku (Podchvat)
Motory
Pístové motory se vyznačují okamžitou reakcí na rychlý pohyb kolektivu. Proto rozsah povolených pracovních otáček rotoru většinou není překračován. Turbohřídelové motory jsou v tomto ohledu nebezpečnější pro svoji dlouhodobou akceleraci. Co se stane, když pilot klesá na přistání a současně odbržďuje dopřednou rychlost s motory nastavenými hodně pod cestovním režimem a nízko nad zemí pilot rychle zvedne kolektiv pro snížení klesání a cyklikou natažený vrtulník srovná do horizontu ? Většinou se stane to, že pokud je vrtulník prázdný, motory se svojí akcelerací stihnou pokrýt velký a skokový nárůst potřebného výkonu na rotoru. Otáčky rotoru jsou téměř konstantní a vrtulník reaguje na pokyny pilota. Pokud vrtulník je zatížen nebo pilot velmi intenzivně klesal a současně prudce zbržďoval dopřednou rychlost, stane se to, že akcelerace motorů není dostatečná a nepokryje nároky rotoru. Důsledek je ten, že otáčky rotoru rychle klesají a vrtulník pokračuje v klesání. Co teď? Kolektiv musím snížit a čekat až mi motory naběhnou a opět roztočí rotor. Výsledek potom už závisí jenom na tom jakou máte výšku a jestli to motory stihnou. Jak se této situace vyvarovat? Vojáci striktně dodržují minimální otáčky motorů pro klesání, které jsou dané pro léto a pro zimu. Zkušenější piloti si ve větší výšce zkusí snížit kolektiv na otáčky motorů např. na 82 % u Mi-8 a prudčeji přizvednout kolektiv. Z nastalé reakce si vyvodí limity na klesání za daných podmínek.
Bezpečnostní diagram výška - rychlost daného vrtulníku. Vzlet, přistání a létání v malé výšce provádějte v souladu s ním. Dnes se tomu říká vzlet katagorie A.