Вертолёт 2002 01

Журнал Вертолет

Анализ рис. 1 показывает, что эксплуатация двигателей на трелевке осуществляется при их малоцикловом термическом нагружении (нагрев/охлаждение деталей горячей части двигателя при изменении мощности), которого нет на обычных транспортных работах. Кроме того, при подъеме тяжелого груза бывают ситуации, когда поднимаемая связка бревен оказывается заваленной другими бревнами. Чтобы освободить груз и выдернуть его из завала, летчик частыми перемещениями общего и циклического шага пытается его раскачать. Это приводит к соответствующему изменению режима работы двигателей и дополнительному циклическому нагружению горячей части двигателя. Использование встречной приемистости приводит к неполному сгоранию топлива и ускоренному образованию нагара (наростов) на торцах форсунок. Эти наросты изменяют характеристики распыла топлива и факела горения, детали двигателя за форсунками подвергаются воздействию «кинжального» пламени. Первыми начинают

выгорать термопары, занижая замеряемую среднюю температуру газов, что приводит к увеличению подачи топлива, повышению температуры газов и усугублению ситуации.

Отдельно нужно отметить воздействие на работающий двигатель окружающей среды. Проточная часть двигателя засоряется продуктами возгонки смолы, присутствующей в лесном воздухе. На лопатках компрессора возникают отложения толщиной до 0,5 ми, в результате чего ухудшаются напорные характеристики двигателя и падает его мощность. Попытки регулировки двигателя без устранения первопричины падения его мощности в этих условиях приводят к увеличению температуры газа и усугублению температурного нагружения горячей части двигателя.

Вся вышеуказанная цепочка отклонений параметров работы двигателя от их нормальных значений приводит к его отказу.

Отказы рулевого винта (РВ). За указанный период зарегистрировано 12 авиационных происшествий, связанных с отказами РВ (включая систему привода). Это составляет 27 % от всех АП, связанных с отказами конструкции. Причин таких отказов достаточно много: столкновения РВ с препятствиями (3 АП), с элементами внешней подвески (4 АП); потери РВ из-за поломки элементов оперения (1 АП); потери путевой управляемости из-за наличия бокового ветра и прочие. Как видно, этот фактор является вторым по частоте, приводящим к авариям на трелевке.

Таблица 2. АП, произошедшие на трелевке в США из-за человеческого фактора (1983–1999 гг.)
Вертолет				Человеческий фактор
тип	макс-ный вес, кг	кол-во двигателей	всего АП	ошибки			столкновения
летного экипажа	выработка топлива	наземного персонала	ЛА с препятствием	РВ с землей	подвески с препятствием
Hughes 269С	930	1	2	1	1
Hughes 369D,E	1360	1	13	1	2	6 (2РВ, 2НВ)
Bell-47G3B1/ Soloy H-23	1338	1	1/1	1
Hiller UH-12D FH-1100	1407 1 (НВ)	1	1/1
Bell-206B, B3	1450	1	3 (1 неизвестно)	2 (1НВ)
SA-318C	1650	1	1	1
SA-315B, D	2300	1	6	1	2 (1РВ)
Sikorsky HSS-1	3400	1	1	1
Kaman HH-43, J	4150	1	4	1	1 (НВ)
UH-1B, H, E, L	4309	1	29	4 (2РВ)	1	2	1	1	1 (рв)
Bell-204B/205A1	4763	1	4	1
Sikorsky UH-34J, S-58D, ВТ	5900	1 или 2	5
Bell-214B1	7260	1	6	2	1	1
BV-107	8620	2	1
Sikorsky CH-54A	19050	2	2
Sikorsky S-64E	19050	2	2	1
Итого	83	7	3	8	4	3	13 4НВ, 4РВ

Следует отметить, что отказы РВ на трелевочных работах достаточно часто происходили из-за усталостных разрушений, связанных с малоцикловым характером нагружения трансмиссии РВ (вала привода РВ, промежуточного/хвостового редукторов или элементов их крепления) и самих РВ. Из рис. 1 следует, что малоцикловое изменение потребной мощности на трелевке сопровождается соответствующим изменением крутящего момента, передаваемого на РВ, а также малоцикловым изменением тяги РВ. Такие нерасчетные (и не нормируемые Стандартами летной годности) переменные нагрузки приводят к существенному снижению долговечности и отказу РВ или его системы привода.

Отказы главного редуктора. Пять авиапроисшествий, зарегистрированных в указанный период, связаны с отказами главного редуктора — это 11 % от всех АП, причина которых — отказы конструкции. Из них три были вызваны отказом муфты свободного хода (и полной потерей мощности) на однодвигательных вертолетах, что еще раз подтверждает тезис об опасности использования таких вертолетов на трелевке.

Как следует из рис. 1, малоцикловое изменение потребной мощности является не единственной особенностью нагружения главного редуктора. Более серьезной проблемой является длительное использование режимов, превышающих максимальный продолжительный (номинальный) режим, включая взлетный режим. Как показывает практика, даже на обычных строительно-монтажных работах, не говоря уже о других видах авиационных работ, нет потребности в столь длительном использовании большой мощности. Такой тип (спектр) нагружения редукторов приводит к длительному действию высоких контактных нагрузок на подшипники, зубья шестерен и другие детали, высоких изгибных нагрузок на зубьях шестерен и к досрочным съемам редукторов из-за появления стружки в масле вследствие неисправностей соответствующих деталей редуктора. Следует отметить, что, несмотря на тяжелые условия работы редукторов, применение средств раннего обнаружения стружки в масле редуктора, использование зубчатых зацеплений с большим коэффициентом перекрытия и другие конструктивные мероприятия позволяют избегать большого числа серьезных неисправностей и отказа редукторов при эксплуатации вертолета на трелевочных работах.

Рис. 1. Пример изменения мощности на цикле трелевки

Отказы несущего винта. За указанный период на трелевке в США 4 аварии, то есть 9 %, произошли из-за отказа несущего винта. Как следует из анализа обстоятельств АП, приведенных в статье Патрика Вейлетта, все четыре аварии произошли по разным причинам. Это усталостное разрушение вала НВ (вертолет UH-1B), коррозия вала НВ (вертолет Bell-205A1), усталостное разрушение вала НВ из-за неправильной сертификации (вертолет Катап HH-43F, дополнительный фактор — превышение максимально допустимого веса груза и установка двигателя с повышенной мощностью), а также удар лопастями НВ по хвостовой балке (вертолет Hughes-369). Кроме того, известна авария вертолета Bell-214B1 на трелевке в конце 70-х годов из-за разрушения элементов втулки НВ.