| Informace o článku | ||
|---|---|---|
| Kategorie: | Teorie letu |  |
| Zdroj obsahu: | SKYbrary |  |
| Kontrola obsahu: | Letci |  |
Co je to vírový kroužek?
Vortex Ring, (letový stav někdy také nazývaný „usazování s výkonem“ nebo „usazování výkonu“) je letový stav, při kterém vrtulník, který dostává výkon od motoru (motorů), ztrácí vztlak hlavního rotoru a následně dochází ke ztrátě řízení. Rozpoznání tohoto stavu může být obtížné a jeho nástup rychlý. Jsou jím ohroženy všechny typy vrtulníků a může k němu dojít v jakékoli výšce mimo přízemní efekt. Pochopení toho, jak a proč se vyvíjí, je nejlepší ochranou před setkáním s ním.
Je třeba poznamenat, že pro popis tohoto stavu se často používá termín „usazování s výkonem“ jako alternativa k termínu Vortex Ring. Usazení se silou je ve skutečnosti jemně odlišný stav a měl by být přesněji popsán jako „Usazení s nedostatečnou silou“. Tento druhý stav může nastat při pokusu o zastavení rychlosti klesání při nízké rychlosti, ale požadavky na výkon nemohou být motory splněny v rámci správných výkonových limitů; nejedná se o pravý Vortex Ring, ale Vortex Ring se může z tohoto stavu vyvinout, pokud není k dispozici dostatečný výkon, který by zabránil zvýšení rychlosti klesání. Podobně může dojít k přistání s přetížením, kdy náhlá a velká potřeba vztlaku vyvolaná rychlým zvednutím kolektivní páky může vyvolat velké vlečné síly v rotoru, které rychle sníží otáčky rotoru – pokud motor (motory) nemůže (nemohou) reagovat dostatečně rychle, aby to překonal, letadlo ve skutečnosti pracuje s nedostatečným výkonem a sníženými otáčkami rotoru s odpovídající ztrátou vztlaku. V extrémních případech mohou být následky katastrofální, ale tento stav není vírovým kruhem.
Jak k tomu dochází
Příčina skutečného vírového kruhu je dvojí. Za všech letových okolností dochází k určitému stupni cirkulace proudu vzduchu na koncích lopatek, kdy vzduch tlačený dolů aerodynamicky rotuje kolem špičky aerodynamického krytu a vytváří vír; k tomu dochází u všech aerodynamických krytů včetně křídel letadel s pevnými křídly. Vzniklý vír zvyšuje odpor vzduchu a snižuje vztlak. Pokud vrtulník rychle klesá, dochází ke zvýšenému proudění vzduchu na koncích rotoru, což rychle zvyšuje sílu a velikost vírů. To snižuje vztlak a účinnost aerodynamického krytu na koncích listů a vyžaduje větší výkon motoru k překonání odporu. Protože se listy rotoru otáčejí (na rozdíl od pevných listů letounu), vír se pohybuje spolu s listy a na vnějším okraji rotorového disku se vytváří vír ve tvaru prstence ve tvaru „koblihy“.
S rostoucí rychlostí klesání navíc dochází ke zvýšenému vzestupnému proudění vzduchu u kořenů listů. Rychlost vnitřních částí lopatek je mnohem nižší než rychlost špiček. S rostoucí rychlostí klesání je možné, že stoupající vzduch změní a zvětší místní úhel náběhu na kořenovém konci tak, že kořenový konec lopatky se zastaví.
Pokud se v tomto stavu dále zvětšuje kolektivní náklon, zvětšuje se úhel náběhu po celé délce lopatek. To bude mít za následek zvětšení rozsahu špičkového víru, který se rozšiřuje dále od špičky. V důsledku toho se zvyšuje ztráta vztlaku na obou koncích lopatek a zmenšuje se oblast kolem střední části lopatek, která skutečně vytváří vztlak. Celkový vztlak se snižuje a vrtulník zrychluje směrem dolů. Toto zrychlení zvyšuje stoupavý proud vzduchu, což zhoršuje stav zastavení. V krajním případě je možné, že celá délka lopatek již nevytváří vůbec žádný vztlak.
Vliv všech těchto faktorů se zvyšuje, když má vrtulník velkou hmotnost all up, protože k udržení daného letového stavu je zapotřebí většího výkonu, a je zákeřnější při provozu po větru, protože vizuální iluze rychlosti při letu po větru účinně maskuje snížení dopředné rychlosti.
Podmínky
Předpoklady pro vznik vírového prstence jsou poměrně snadno identifikovatelné. Budou se mírně lišit od typu k typu a se změnami provozních podmínek, jako je hustota nadmořské výšky, podmínky větru a veškerá hmotnost. Tři předpoklady jsou:
- Letadlo musí být v motorovém letu. Pokud motory nevytvářejí výkon, letadlo je v autorotaci a k pohonu pohybu rotoru se využívá spíše stoupavý proud vzduchu (než výkon motoru). Není možné přejít do stavu vírového kruhu, pokud je vrtulník v autorotaci.
- Musí existovat poměrně vysoká rychlost klesání přesahující skutečnou hodnotu přibližně 500’/minutu. (Všimněte si, že kvůli chybám tlaku při nízké rychlosti letu a zpoždění VSI se jako maximální rychlost klesání běžně uvádí hodnota 300 fpm). Bez rychlosti klesání nedochází ke stoupání vzduchu a ke změně směru proudění vzduchu u kořene lopatek. Stejně tak bez klesání nedochází k zesílení špičkového víru, který tak není významným faktorem.
- Letadlo se musí pohybovat nízkou dopřednou rychlostí.Vzhledem k nespolehlivým indikacím ASI při nízkém nasazení vzduchu se za ni obvykle považuje IAS nižší než 30kt. Pokud je dopředná rychlost větší, pak je vertikální proudění vzduchu ovlivněno dopředným pohybem a vertikální složky, které jsou generujícími faktory, jsou výrazně sníženy nebo dokonce odstraněny, protože ovlivněný vzduch je ponechán za rotorovým diskem.
Rozpoznání
Vířivý kruh dává podobné příznaky u všech vrtulníků, ale závažnost se může značně lišit typ od typu. Moderní konstrukce rotorové hlavy, zejména tam, kde je namontován systém aktivního tlumení vibrací, může příznaky počínajícího vírového prstence skutečně snížit. Tam, kde jsou příznaky patrné, se obecně projevují takto:
- Počínajícími stavy vírového prstence jsou typicky:
- zvýšené vibrace a bufetování,
- nástup „záškubů“ malé amplitudy v náklonu a známky podélné, příčné a směrové nestability.
- Ustálené podmínky vírového prstence jsou charakterizovány:
- velmi rychlým nárůstem rychlosti klesání směrem k a nad 3000fpm,
- sníženou účinností cyklických vstupů do náklonu nebo sklonu
- použitím kolektivního náklonu, který nedokáže zastavit rychlost klesání a obvykle ji zvyšuje.
zotavení
- počáteční stadium. Po rozpoznání je nutná okamžitá reakce. Udržujte nezměněnou polohu kolektivu a použijte dopřednou cykliku k dosažení akcelerační polohy (příď dolů), abyste rychle zvýšili dopřednou rychlost. Jakmile je indikován trvalý nárůst rychlosti letu nad 30 KIAS, lze v případě potřeby použít větší výkon, aniž by se čekalo na dosažení nejlepší rychlosti stoupání. Pokud tato akce situaci rychle nevyřeší, pak je nejlepší považovat stav za zavedený a provést níže uvedené akce.
- Zavedený stav. Zotavení může být provedeno pouze změnou proudění vzduchu kolem rotoru a nevyhnutelně povede ke značné ztrátě výšky, což znemožní zotavení z výskytu v nízké hladině. Existují dvě teoreticky možné akce: Přesunutí cykliky dopředu a snížení kolektivu. Kombinace těchto akcí pravděpodobně povede k nejrychlejšímu zotavení s nejmenší ztrátou výšky. Použití cykliky dopředu by mělo zvýšit rychlost letu, ale může být zapotřebí velkého příkonu drženého po dobu několika sekund, než se dosáhne výrazného náklonu a následné změny rychlosti, což má za následek výrazný náklon přídě dolů. Snížení kolektivu za účelem snížení výkonu směrem k autorotaci, takže se uvolní část vnitřní části listů, může být také účinné, ale před opětovným použitím výkonu během zotavení musí být získána dopředná rychlost letu.
Upozornění: Protože zotavení z vírového kruhu pravděpodobně povede k velmi velké ztrátě výšky, je nejlepší formou zotavení zabránit vzniku tohoto stavu. Přísné dodržování sledování rychlosti klesání při nízké rychlosti je nezbytné, zejména pokud letadlo pracuje s vysokou hmotností all up a/nebo po větru.
- B412, okolí Karlsborgu Švédsko, 2003 popisuje nehodu, při které posádka vrtulníku ztratila kontrolu nad letadlem v důsledku špatné manipulace pilota spojené se vznikem stavu vírového prstence.
- Offshore Helicopter Safety Review 2014 UK CAA
- Helioffshore Automation Guidance; efektivní využití automatizace u vrtulníků s vícečlennou posádkou a obhajuje na ní založené SOP. V1.0 Vydáno v prosinci 2016
.