d r . Pokorádi László nk.főhadnagy, fő is k o la i docens:
A HELIKOPTER REPÜLÉSOIMAMIKAI VIZSGÁLATAI REPUl Ok ISÉRLETEKKEL
Ismeretes, dik
hogy a h e lik op ter b onyo lult dinamikai modellként v is e lk e
repülése során. Mozgásának, s ta b ilitá s á n a k , kornányozhatóságának mate
matikai meg,
modellezésen
amely
az
alapuló v izsg ála ta csak egyszerűsítések után oldható
eretteények pontatlanságához veze the t. A h a rc i helikopterek
repülései k is magasságon a vezetés nagy pontosságát, közepes és nagy magas ságok esetén nagy-nagy menőverezöképességet igényelnek.
A azzal
a
DFVLR
nyugatnémet
kutatóközpontban re p ü lő kis érle te k e t fo ly ta tta k
c é ll a l, hogy a h e lik o p te r repülésdinamika kuta tá si módszereit k i
dolgozzák [ 1 ] ,
1. Az eredményeket befolyásoló tényezők
A
kapott
eredmények pontosságára jelentősen hatnak a re o ü lő k is é rle t
egymástól kölcsönösen függő elem ei. Az 1. ábra ezeket, a k ís é rle tb e n ré s z t vevő fő elemeket és kapcsolataikat á b rá zo lja . 1
1 - helikop terve ze tő; 2 - ve zé rlő re ndszer; 3 - a he lik o p te r re p ü lé s i dina m ikája;
4 - a helikop terve ze tő á lla p o ta ; S - lá t á s i viszonyok; 6 - lé g kö ri
szelek és tu rb u len ciá k; 7 - vezetőmémök u ta s ít á s a i; 8 - a h e lik o p te r reak c ió ja .
A
k ís é rle te t
vezető
mérnök
á lt a l meghatározott feladat fe lfogható
mint a helíkoptervezetőnek szó ló parancsáéi. A he likoptervezető a v e zé rlé s i lánc
-
p iló ta
szabályzástechnikailag tevékenységét
- legbonyolultabb elemeként je le n tk e z ik . A
a repülés során az alábbi műveletekre bonthatjuk fe l
az (5 ] irodalom s z e rin t:
- ez
adott
re p ü lé si üzemmódra vonatkozó pontossági jellem zők emlékezetben
ta rtá sa ;
- a
repülés
közben m é rt-, és k ij e lz e t t sdatok folyamatos összehasonlítása
ez e lő í r t Jellem zőkkel;
- a
re p ü lé si folyamatot megzavaró okok meghatározása, a döntések meghozása
és a zavaró tényezők e lh á rítá s a ;
- az esetlegesen k ia la k u ló bonyolult re p ü lé si h e ly ze t értékelése és a c é l i rányos tevékenységhez szükséges döntés meghozása;
- a
döntések
alapján a kom ányvezérló karok szükséges értelmű és nagyságú
elm ozdítása;
- a kormányszervek k it é rító s e után k ia la k u lt re p ü lé si h e lyze t e lle n ő rzé s e .
A repülőgépvezetó inform áció fe ldo lg ozási folyamatát a 2 . ábrán muta tom be.
- 54 -
1
- a szükséges re p ü lé si p á lya ; 2 - e lté ré s o szükséges re p ü lé si p á ly á tó l;
3 - az
e lté ré s é szle lés e ; 4 - az e lté ré s felism erése; 5 - az e lté ré s iden
tif ik á lá s a ; 6 a
k ia la k u lt
az
inform áció
v é te le ; 7 - az inform áció feldogozása; 8 -
helyzet érték e lé se; 9 - a beavatkozás módszerének k iv á la s ztá
sa; 10 - beavatkozás; 11 - a h e lik o p te r dínamiaki mozgása; 12 - a valós re pülési p á lya. 2.
A
fe n ti
d ö n tés i-
ábra
műveletek végrehajtásához szükséges id ó t a he likoptervezetó
és beavatkozási idejének nevezzük, amelynek nagysága elsősorban a
p iló ta szakmai fe lk é s zü ltsé g é tő l, p illa n a tn y i egészségi és p sz ich ik a i á ll a p o tá tó l,
temperamentumától, é le tk o rá tó l, másodsorban pedig különböző külső
tényezőktől függ.
E lté rő re p ü lé si fe lté te le k esetén n yilv á n v a ló , hogy a d ö n té s i- és be avatkozási
idő értéke nemcsak a különböző p iló tá k n á l nem azonos, hanem egy
és ugyanazon hcliko ptervezetőnél sem. A [4 ] szakirodalomból i s ism e rt, hogy a
d ö n té s i- és beavatkozási idő é rtékét b e folyá so lja az adott re p ü lé si sza
kasz fontossága. E z t a je le n tő sé g i tényező hatásának nevezzük.
- 55 -
A kapott
h e lik op ter viselkedésén kere sztü l Jelentős be folyá st gyakorolnak a eredményekre a környezeti hatások i s , mint amilyen a s zé l és a lé g
k ö ri tu rb u le n cia .
A
lé gkö ri
tu rb u le n cia ,
vagyis a szabad légkörben ta lá lh a tó t é r b e li
sztochasztikus lengőmozgás le írá s a e lső p illan a tb a n ren d kívül b o n yo lu lt fe ladatnak lá t s z ik . Az átlagos szélsebesség c vektorára szuperponálódó háromméretű w időben és térben sztochasztikusan válto zó sebességterét k e l l ugya n is
le im i.
Az 1930-as évek második felében megindult határréteg és s z é l-
csatorna kutatások (Kármán Tódor, Ludwig P ra n d tl) tis z tá z tá k , hogy az ily e n áramlásban tó .
A
nagyfokú, sok e gyszerűsítést megengedő szabályszerűség ta lá lh a
későbbi
meteorológiai és re p ü lé si mérések pedig kim utatták, hogy a
kisméretű áramlástani értelemszerűen
-
problémáknál t a l á l t törvényszerűségek - form ailag és
a szabad légkörre is különösebb megszorítások n é lk ü l é r
vényesek (3 ) . A mérések s ze rin t a Gw te ljesítm énysű rűség
spektrumok alakja a turb u len cia erede
té t ő l
(p é ld á u l napsugárzásból eredő felm ele
gedés,
id ő já rá s i f r o n t) független és egymás
t ó l csak a tu rbulencia erősségében különbözik (3 . á b ra ). A
rep ü lő kisérle te k során n ye rt adatokat
rö g z íte n i k e l l , hogy később azck8t b izto n ság gal
felhasználhassuk.
A
k ís é r le t esetleges
megismétlésének eldöntése érdekében szükséges az
adatok gyors elemzése i s . E z é rt a paramé
terek
mérését, á t v i t e lé t ,
rö g zíté s é t és kü
lönböző s zin tű a n a líz is é t egy ö s s ze te tt rend s z e rre l k e l l b iz t o s ít a n i. Az eredmények é rté két nagyban b e folyá so lja az adatok mérésének, á tvite lé n e k és rögzítésének pontossága.
A
fe n tie k
alapján
a
re p ü lő kisérle te k tervezésekor figyelembe k e ll
venni: - a re p ü lé si fe lad a to t; - a k ís é rle t végrehajtásának f e l t é t e l e i t ; - a kuta tá si fe ladat re a lizá lh a tó sá g á t; - a kapott adatok tá ro lá s á t, valam int minden irányú és s zin tű fe ld o lg o zá s á t.
- 56 -
2 . A re p ü lő kísérle te k végrehajtása
A
OFVLR
szakemberei az alábbi t í z jellem ző manővert vála szto tták k i
h a rci helikopterek repülésdinamikájának v izsg á la ta c é ljá b ó l C 2]: - függés és függőleges f e ls z á llá s ; - g yo rs ítá s:
repülés m inim ális magasságon terepkövetésben és gyors fékezés
a he lik op ter te lje s m egállásáig; - a
he lik o p te r
felugrása fedezékből és függőleges vissza süllye d é s a fede
zékbe; - old a lirá n yú csúszások; - e lfo rd u lá s függéskor; - hátra repülés függésből; - repülés terepkövetésben nagy terhelésű fo rd u ló kka l; - 180°-ban v ég re ha jtott v íz s z in te s fo rd u ló ; - ugrásban v ég re ha jtott 100°-os fo rd u ló ; - zuhanás.
A k ís é rle te k során az előbb e m líte tt manőverekből ö s s z e á llíto t t repü lé s i programot h a jto ttak végre a he lik optervezetők.
A va ló
tapasztalatok
megfelelő
szükséges.
A
megmutatták,
számú
bevonása,
és
hogy a he likoptervezetük k ísérletekbe ezzel egyidőben gondos kiválasztásuk
repülőkísérletekben ö t fő b e re p ülőpiló ta és katonai he lik o p
tervezető v e t t ré s z t , akik nagy re p ü lé si tapasztalatokkal rendelkeznek, k i váltképpen
a
terepkövetésben.
A he lik op terve ze tő a k ís é rle t eredményeire
gyakorolt s zu b je k tív hatásainak csökkentése érdekében a kapott eredményeket elemezték és á tla g o ltá k .
A
repüléseket 9 km/óra -n é l kisebb szélben és 10 km-nél nagyobb v í z
szin te s látástávolságon végezték, íg y csökkentve a környezet sztochasztikus h a tá s a it.
A repüléseknél két - BO-105 és IH-10 - típusú h e lik o p te rt használtak. A két típus a hajtóművek te lje sítm é n ye ib e n , repülésdinamikájukban, valam int a
forgószámyak rendszerében és vezérlésében erősen különböznek egymástól.
Mindkét h e lik o p te rt fe ls z e re lté k fe d é lz e ti ad otgyű jtő, rö g z ítő és továbbító re n d s ze rre l.
Ezek
a
rendszerek mérték és re g is z t rá lt á k a koroányvozérlő-
karok á ll á s a i t , a he lik o p te r dőlé si s zö ge it és szögsebességeit, a géphez
- 57 -
r ö g z ít e t t
koordinátarendszer menti sebességeket és gyorsulásokat, valam int
a forgószám y íorgatónyo«3tékát és fordulatszám át.
A ték
és
repülések során az adatokat d ig i t a li z á l t á k , a fedélzeten r ö g z ít e t e zz e l
irányitóponton já bó l a
egyidőben
-
rá dió ú tjá n - továb b íto tták a f ö ld re . A fö ld i
d ig itá lis a n rö g z íte tté k , i ll e t v e az elsődleges elemzés c é l
grafikonokon ki Írtá k a k ís é rle te t vezető mérnök részére. Közvetlenül
repülések után a mérési eredmények a központba k e rü lte k , ahol számítógép
s egítségéve l, azokat ú jra analóg je lekké a la k íto ttá k . A mérési adatok ú t j á t a A. ábra s ze m lé lte ti. I
I
-
repülő
k ís é r le t ; I I - h e lik o p te r; I I I - f ö ld i állomás; IV - központi
számítógép. 1
- a k ís é rle t körülm ényei; 2 - k orlátozások; 3 - adatgyűjtés; A - a h e li
koptervezető 6 9
és a h e lik o p te r munkakörülményei;
5 - adatok d ig it a liz á lá s a ;
az adatok rö g zíté s e ; 7 - szalagra r ö g z ít e t t adatok; 8 - gyors elemzés; -
az adatok e lő ké s zíté s e ; 10 - k il i b r á lá s ; 11 - a követelményeknek va ló
megfelelés
megbecslése;
12
-
az
adatok
A. ábra
fe ldolgozása;
13
- adatbank.
- 59 -
3.
A he lik o p te r manőverezőképesséo v izsg ála ta
A
h e lik op ter nanőverezőképességének v iz s g á la tá t a he likopterhez rö g
z í t e t t koordináta-rendszerben végezték. A hosszirányú gyorsulást a gyors fékezés esetére -lg -b e n m axim alizál ták.
A legnagyobb normál és o ld a lirá n yú terheléseket fordulókkal végrehaj
t o t t terepkövetéses repüléskor, valam int ugrásban vé g re h a jto tt fo rd u ló ese tén
fig y e lté k meg. Az 5. ábrán a különböző tengelyek menti gyorsulások re
la t ív esetén.
gyakorisága lá th a tó egy 40 másodperces ugrásban vé g re h a jto tt forduló A
6.
ábra
az energiasűrűség spektrumok g ra f ik o n ja it áb rá zo lja a
fe n ti manőverre.
6. ábra
- 59 -
4 - A fogószárny fordulatszámának és forgatónvomatékának hatásai
A Q
r e p ü lő t é r i e t e k k e l s z e rz e tt a ds-
tok elemzése megmutatta, hogy a f o r gószám y
for&jlatszáma
nyomatéka rö vid dj d e tt
tú llé p h e tik a megenge
é rtékeket.
függvényében szárny
és fo rg a tó -
manőverező repülés esetén
id e ig
A
7.
ábra az idő
á b rá zo lja :
a
fo rg ó -
fordulatszám át ( 8 ) , fo rg a tó -
nyomatékát ( b ) , az e g ye s íte tt vezér lőkar
á llá s á t
C o ld a lirá n yú t o tt
vonal
( c ) , é3 a botkormány
k ité ré s é t ( d ) . A szagaa megengedett értékeket
m utatja.
d 100
•
150
7 . ábra
A k o rre lá c ió a n a líz is lehetővé te tte a paraméterek egymásrahatásának meg becsülését. k o rre lá ció vencia
8.
ábra
függvényében
vezérlőkar ábrából
A
az
helyzetéhez
lá t s z i k ,
frekvencia
a k e re s z t-
é rté k e it mutatja a fre k
hogy
e lé ré s é ig
e g y e s íte tt képest.
Az
a 0 ,1 Hz-es az e g y e s íte tt
vezérlőkar á llá sa a forgószám y f o r gatónyomatékának és fordulotszámának közel lin e á r is változásához veze t. 0,<
O f ii
0. ábra
He.
- 60 -
A
rep ü lő kísérle te k
eredményeinek értékelése alapján ezekre a követ
keztetésekre .Jutottak a kutatók:
- a közepes és nagysebességű tereppkövetéses repülések nagy szögsebességű elfordulásokat követelnek;
- a
manőverezőképesség hatása a forgószóm y forgatónyooatékára
és fordu
latszámára n y ilv á n v a ló , és ezt a hatást figyelembe k e ll venni a he lik op te r tervezésekor;
- a
he likoptervezető
manőverezés
közbeni vezetéstechnikai terhelésének
csökkentése a kercsztkapcsolatok ja v ítá s á v a l lehetséges.
Felhasznált irodalom:1
1 . Pausder H . , Meyer H ., Sanders K ., W ulff g . F lig h t te s t technique fó r the assessment of h e lico p te r mission denands AIAA Pap. 1983. Num 2735 1-8 2 . Pausder H . , Gerges R.M. The Effe cts of P ilo t S tress Factor on Handling O u a lity
Asscssments
during
US/German He lico p te rs A g i l i t y F l ig h t Te s t,
Proceeding of 8th European R o to rcra ft Fórum 1982. 3 . Or.Gedeon Jó zs e f: lengéstan BF£ Budapest 1981 4 . O r.ű á szi Brúnó: A repülés ergonómiája BME Budapest 1982 5 . O r.S ipo s Is tv á n : Ergonómiai vizsg ála to k szükségessége az autom a tizá lt vezetés során IX . Magyar Repülőtudományi Napok Budapest 1988 214-222
