В МАИ рассчитали, как безопасно раскручивать и останавливать несущий винт вертолёта при экстремальном ветре

Фото: Shutterstock

В Московском авиационном институте завершилось исследование эффективности различных способов индивидуального управления лопастями вертолётов для компенсации ветровых возмущений. Результаты работы, поддержанной Российским научным фондом, позволяют значительно расширить эксплуатационные возможности этих летательных аппаратов в зонах с повышенной ветровой активностью — в частности, в Арктике.

— При раскрутке или торможении несущего винта вертолёта в условиях сильного ветра прогибы концов лопастей порой достигают значительных величин. При этом лопасти могут ударяться о хвостовую балку вертолёта или другие элементы его конструкции и даже о поверхность взлётно-посадочной полосы, что приводит к их совместным повреждениям. В результате растут затраты на техобслуживание летательного аппарата. Поэтому для эксплуатанта практически значима предельная скорость ветра, при которой таких ударов не будет, — объясняет автор проекта, доцент кафедры 101 «Проектирование и сертификация авиационной техники» МАИ Максим Владимирович Каргаев.

Целью исследования стал поиск лучшего способа для расширения диапазона скорости ветра, в котором раскрутка и торможение несущего винта будут безопасными. В основу работы была положена идея, согласно которой каждая лопасть может управляться отдельно от остальных. Это дополняет традиционное управление лопастями через автомат перекоса.

В рамках проекта была создана математическая модель, позволяющая в каждый момент времени определять положение лопасти в пространстве на режимах раскрутки и торможения винта в условиях ветрового воздействия. Исследовалась эффективность индивидуального управления лопастями с помощью таких элементов, как активные триммеры, закрылки и бесщелевые законцовки.

Активные триммеры — это небольшие подвижные пластины, вынесенные за аэродинамический профиль лопасти. Активные закрылки — отклоняемые поверхности, расположенные на задней кромке лопасти. Активными бесщелевыми законцовками называют конструктивное изменение концевой части лопасти, обеспечивающее её управляемый осевой поворот без образования щелей. Все три элемента хоть и различаются конструктивно, но выполняют одну задачу: они берут под контроль и снижают амплитуды колебаний лопасти.

— Для каждого из перечисленных элементов на заданных режимах работы несущего винта искался собственный оптимальный закон индивидуального управления. В результате удалось установить, что использование управляемого закрылка для исследованного варианта эксплуатации оказалось в 2,74 раза эффективнее, чем применение активного триммера, и позволяет увеличить предельную — то есть максимально допустимую для безопасной эксплуатации скорость ветра на 35,1% по сравнению с классической конфигурацией лопастей без элементов активного управления. В то же время использование управляемой бесщелевой законцовки обеспечивает увеличение предельной скорости ветра на 45%, — пояснил доцент МАИ.

Разработанные математические модели были использованы АО «НЦВ Миль и Камов» (входит в холдинг «Вертолёты России» госкорпорации «Ростех») при сертификации новейшего гражданского вертолёта Ми-171А3. Это первый полностью российский вертолёт, созданный специально для доставки людей и грузов на морские буровые платформы. Сертификационные испытания, проходившие весной 2026 года на базе аэропорта Якутск, подтвердили достоверность теоретических выкладок. На основе полученных расчётных и экспериментальных материалов для данного вертолёта был расширен ранее установленный диапазон безопасных скоростей ветра для выполнения режимов раскрутки и торможения несущего винта с классической конфигурацией лопастей. При этом созданный научный задел по индивидуальному управлению лопастями послужит будущим разработкам лопастей нового поколения.

Проект реализуется в рамках объявленного президентом России Десятилетия науки и технологий.