| Cikk információ | ||
|---|---|---|
| Kategória: | Repüléselmélet |  |
Tartalomforrás: | SKYbrary |  |
| Content control: | Air Pilots |  |
Mi az az örvénygyűrű?
A Vortex Ring, (egy repülési állapot, amelyet néha “erővel való leülepedésnek” vagy “erővel való leülepedésnek” is neveznek) olyan repülési állapot, amelyben a motor(ok)tól teljesítményt kapó helikopter elveszíti a főrotor felhajtóerejét, és ezt követően irányíthatóságának elvesztését tapasztalja. Ennek az állapotnak a felismerése nehéz lehet, és a kialakulása gyors. Minden helikoptertípus veszélyeztetett, és a talajhatáson kívül bármilyen magasságban előfordulhat. Annak megértése, hogy hogyan és miért alakul ki, a legjobb védelem a találkozás ellen.
Meg kell jegyezni, hogy a “Settling With Power” kifejezést gyakran használják a Vortex Ring alternatívájaként az állapot leírására. A Settling With Power valójában egy finoman eltérő állapot, és pontosabban kellene leírni “Settling With Insufficient Power” (Elégtelen teljesítményű Settling) néven. Ez utóbbi állapot akkor fordulhat elő, amikor alacsony sebességű süllyedési sebességet próbálnak megállítani, de a teljesítményigényt a motorok nem tudják kielégíteni a megfelelő teljesítményhatárokon belül; ez nem igazi Vortex Ring, de Vortex Ring kialakulhat ebből az állapotból, ha nincs elegendő teljesítmény a süllyedési sebesség növekedésének megakadályozására. Hasonlóképpen, túlhajtott leszállás akkor fordulhat elő, amikor a hirtelen és nagy felhajtóerő-igény, amelyet a kollektív kar gyors emelése vált ki, nagy vonóerőt generálhat a rotorban, amely gyorsan csökkenti a rotor fordulatszámát – ha a motor(ok) nem tud(nak) elég gyorsan reagálni ennek leküzdésére, a repülőgép ténylegesen elégtelen teljesítménnyel és csökkentett rotorfordulatszámmal működik, ami felhajtóerő-veszteséggel jár. Szélsőséges esetekben az eredmény katasztrofális lehet, de ez az állapot nem Vortex Ring.
Hogyan történik
A valódi Vortex Ring oka kettős. Minden repülési körülmények között van egy bizonyos fokú légáramlási cirkuláció a lapátok csúcsainál, ahol a lefelé kényszerített levegő aerodinamikusan elfordul a szárnycsúcs körül, és örvényt képez; ez minden szárnyvégnél előfordul, beleértve a merevszárnyú repülőgépek szárnyait is. A keletkező örvény növeli a légellenállást és csökkenti a felhajtóerőt. Ha egy helikopter gyorsan süllyed, a rotorcsúcsoknál megnövekszik a levegő feláramlása, és ez gyorsan növeli az örvények erősségét és méretét. Ez csökkenti a felhajtóerőt és a szárnyak hatékonyságát a lapátok csúcsainál, és több motorteljesítményre van szükség a légellenállás leküzdéséhez. Mivel a rotorlapátok forognak (ellentétben a repülőgépek fixen rögzített lapátjaival), az örvény a lapátokkal együtt halad, és az örvény a rotorlapát külső peremén “fánk” alakú gyűrűvé alakul.
Az ereszkedési sebesség növekedésével a levegő feláramlása a lapátok tövénél is fokozódik. A lapátok belső részeinek sebessége sokkal lassabb, mint a csúcsoké. A süllyedési sebesség növekedésével lehetséges, hogy a feláramló levegő megváltoztatja és megnöveli a helyi állásszöget a lapát gyökerénél úgy, hogy a lapát gyökerének vége elakad.
Ha a kollektív dőlésszöget tovább növeljük, amikor a repülőgép ebben az állapotban van, a lapát teljes hosszában megnő a támadási szög. Ennek hatására a csúcstörvény kiterjedése megnő, amely a csúcstól beljebb húzódik. Következésképpen a felhajtóerő-veszteség a lapátok mindkét végén megnő, és a lapát középső része körüli terület, amely ténylegesen felhajtóerőt generál, csökken. A teljes felhajtóerő csökken, és a helikopter lefelé gyorsul. Ez a gyorsulás növeli a feláramló levegő mennyiségét, ami súlyosbítja a megrekedt állapotot. Szélsőséges esetben lehetséges, hogy a lapátok teljes hossza már egyáltalán nem termel felhajtóerőt.
Az összes fenti tényező hatása fokozódik, amikor a helikopter nagy össztömegű, mert több teljesítményre van szükség egy adott repülési állapot fenntartásához, és alattomosabb, amikor szélárnyékban üzemel, mivel a sebesség vizuális illúziója szélárnyékban hatékonyan elfedi az előremeneti sebesség csökkenését.
Előfeltételek
Az örvénygyűrű kialakulásának előfeltételei viszonylag egyszerűen azonosíthatók. Ezek típusonként és az üzemeltetési körülmények változásával, mint például a sűrűség magassága, a szélviszonyok és az össztömeg, kissé változnak. A 3 előfeltétel a következő:
- A repülőgépnek motoros repülésben kell lennie. Ha a hajtóművek nem termelnek teljesítményt, akkor a repülőgép autorotációban van, és a feláramló levegő (és nem a hajtóművek teljesítménye) hajtja a rotor mozgását. Nem lehetséges az örvénygyűrű állapotba lépni, miközben a helikopter autorotációban van.
- Viszonylag nagy süllyedési sebességnek kell lennie, amely meghaladja a kb. 500’/perc valós értéket. (Megjegyzendő, hogy az alacsony légsebességnél fellépő nyomáshibák és a VSI késleltetése miatt általában 300 fpm értéket adnak meg maximális süllyedési sebességként). Süllyedési sebesség nélkül nincs feláramló levegő, és nem következik be a légáramlás megfordulása a lapát gyökerénél. Hasonlóképpen, süllyedés nélkül a csúcsörvény nem erősödik fel, és így nem jelentős tényező.
- A repülőgépnek lassú haladási sebességgel kell haladnia.Az alacsony légtömegnél megbízhatatlan ASI-jelzések miatt ezt általában 30kt-nál kisebb IAS-nek tekintik. Ha nagyobb az előrehaladási sebesség, akkor a függőleges légáramlást az előrehaladás befolyásolja, és a függőleges komponensek, amelyek a generáló tényezők, jelentősen csökkennek, vagy akár meg is szűnnek, mivel az érintett levegő a forgótárcsa mögött marad.
felismerés
A forgószélgyűrű minden helikopteren hasonló tüneteket okoz, de a súlyossága típusonként jelentősen eltérhet. A rotorfej modern kialakítása, különösen, ha aktív rezgéscsillapító rendszerrel van felszerelve, csökkentheti a kezdődő örvénygyűrű tüneteit. Ahol a tünetek észlelhetők, azok általában a következőképpen jelennek meg:
- A kezdődő örvénygyűrű állapotok jellemzően:
- megnövekedett rezgés és büfé,
- kis amplitúdójú “rángások” megjelenése a magasságban, valamint a hosszirányú, oldalirányú és irányított instabilitás jelei.
- A kialakult örvénygyűrű állapotokat a következők jellemzik:
- a süllyedési sebesség nagyon gyors növekedése 3000fpm felé és azon túl,
- a ciklikus gurulás- vagy dőlésbeállítások csökkent hatékonysága
- a kollektív dőlés alkalmazása nem képes megállítani a süllyedési sebességet, hanem általában növeli azt.
Megújulás
- Kezdődő szakasz. A felismerést követően azonnali reagálásra van szükség. Tartsa változatlanul a kollektív helyzetet, és alkalmazzon előre ciklikusan gyorsító (orral lefelé irányuló) helyzetet, hogy gyorsan növelje az előremenő sebességet. Amint a légsebesség folyamatos növekedését jelzi, és 30 KIAS fölé emelkedik, szükség esetén nagyobb teljesítményt lehet alkalmazni, anélkül, hogy meg kellene várni a legjobb emelkedési sebesség elérését. Ha ez az intézkedés nem oldja meg gyorsan a helyzetet, akkor a legjobb, ha az állapotot megállapítottként kezeli, és az alábbi intézkedéseket teszi.
- Megállapított állapot. A helyreállás csak a rotor körüli légáramlás megváltoztatásával érhető el, ami elkerülhetetlenül jelentős magasságveszteséghez vezet, ami lehetetlenné teszi a helyreállást az alacsonyan bekövetkezett eseményből. Elméletileg két lehetséges művelet van: A ciklon előre mozgatása és a kollektív leeresztése. E műveletek kombinálása valószínűleg a leggyorsabb helyreállítást eredményezi a legkisebb magasságveszteséggel. Az előretolt ciklikus vezérlésnek növelnie kell a sebességet, de több másodpercig tartó nagy bemenetre lehet szükség, mielőtt jelentős dőlésszög és ebből következően sebességváltozás következik be, ami jelentős orral lefelé irányuló helyzetet eredményezhet. A kollektív leengedése a teljesítmény csökkentése érdekében az önforgatás felé, így a lapátok belső részének egy részének eltávolítása szintén hatásos lehet, de az előremeneti sebességet meg kell nyerni, mielőtt a teljesítményt a helyreállítás során újra bevetnénk.
Figyelmeztetés: Mivel az örvénygyűrűből való helyreállítás valószínűleg nagyon nagy magasságveszteséggel jár, a helyreállítás legjobb formája az, ha eleve megelőzzük az állapot kialakulását. A süllyedési sebesség ellenőrzésének szigorú betartása kis sebességnél elengedhetetlen, különösen akkor, ha a légi jármű nagy felszálló tömeggel és/vagy leszállószélben üzemel.
- B412, Karlsborg környéke, Svédország, 2003 egy olyan balesetet ír le, amelyben egy helikopter személyzete elvesztette az uralmat a légi jármű felett a pilóta helytelen kezelése következtében, amelyhez egy örvénygyűrűs állapot kialakulása társult.
- Offshore Helicopter Safety Review 2014 UK CAA
- Helioffshore Automation Guidance; az automatizálás hatékony használata a többfős helikoptereken és az erre épülő SOP-okat támogatja. V1.0 Kiadva 2016 decemberében.