Сервопрозрачность

В авиации, и в частности в вертолетах , прозрачность сервопривода (также называемая реверсивностью сервопривода или домкратом ), ^{[ 1 ]} Это явление, затрагивающее сервомеханизмы (или сервоприводы ), которые помогают управлять полетом вертолета , что в определенных условиях полета может привести к значительному ужесточению органов управления, которыми управляет пилот. ^{[ 2 ]}^{[ 3 ]} Эффект, если он не будет своевременно обнаружен пилотом, может быть опасным, поскольку может привести к частичной или полной потере управления , что, если оно произойдет на малой высоте, может привести к столкновению с землей. ^{[ 4 ]}^: 101^{[ 5 ]}

Фон

Органы управления полетом вертолета соединены с несущим и хвостовым винтами и включают в себя циклический рычаг , в целом для управления движениями вперед-назад и влево-вправо, коллективный рычаг , в целом для управления вертикальными движениями, и педали, препятствующие крутящему моменту, для управления влево и вправо. правильно, рыскание . Силам, прилагаемым пилотом к такому управлению, противостоят аэродинамические силы, действующие на несущие винты, и во всех вертолетах, кроме самых легких типов (таких как двухместный Робинсон R22 ), они слишком велики, чтобы с ними мог справиться один человек. Поэтому большинство вертолетов оснащены сервосистемами , которые облегчают управление и эффективно изолируют органы управления от аэродинамических сил, действующих на несущие винты. ^{[ 2 ]} Эта концепция аналогична концепции гидроусилителя рулевого управления в автомобильной технике.

Феномен

Сервомеханизмы, используемые на вертолетах, обычно представляют собой гидравлические приводы . Максимальная сила, которую могут передать такие сервоприводы, установлена и зависит в первую очередь от расчетного рабочего давления, создаваемого гидравлической системой самолета. В пределах утвержденного диапазона полета (то есть в обычных условиях полета) аэродинамические силы, действующие на несущий винт, обычно остаются в пределах способности сервоприводов им противостоять, но в определенных условиях, например, при агрессивном маневрировании, такие аэродинамические силы могут превышать максимально допустимые. сила, которую могут оказать сервоприводы. ^{[ 2 ]} Когда это происходит, избыточная сила не ослабевает и передается вниз по цепи управления, к циклическим и общим рычагам, создавая у пилота впечатление, что органы управления либо движутся сами по себе, либо заклинивают. Сервоприводы стали «прозрачными», поскольку по отношению к избыточной силе их как будто нет. ^{[ 1 ]}

Начало и восстановление

Во время полета вперед угол наклона - и, следовательно, угол атаки - лопастей несущего винта увеличивается, когда лопасти отступают (то есть движутся назад), и уменьшается, когда они продвигаются вперед; это сделано для того, чтобы компенсировать изменение скорости лопастей относительно воздуха с целью поддержания распределения подъемной силы как можно более равномерного ротора. Больший угол атаки отступающих лопастей приводит к более высокой нагрузке на сервоприводы, а на вертолетах с несущим винтом, вращающимся по часовой стрелке, если смотреть сверху, это означает, что лопасти с правой стороны вертолета, как правило, больше более загружены, чем те, что слева. ^{[ 6 ]}^: 30

Поэтому на роторах, вращающихся по часовой стрелке, правый сервопривод первым достигнет максимальной расчетной нагрузки, и если маневрирование будет продолжаться, то подъемная сила на правой стороне диска ротора станет недостаточной, создавая момент качения вправо. ^{[ 2 ]} Гироскопические эффекты приведут к тому, что нос вертолета поднимется вверх. ^{[ 6 ]}^: 31 Таким образом, то, как прозрачность сервопривода проявляется при подъеме и крене в сторону отступающих лопастей, похоже на срыв отступающих лопастей , хотя это два разных явления. ^{[ 1 ]}

Естественная реакция вертолета на прозрачность сервоприводов является в некоторой степени самокорректирующейся, поскольку увеличение тангажа обычно приводит к уменьшению воздушной скорости , общего шага и нагрузки на винт, что в течение нескольких секунд позволяет сервоприводам восстановить эффективность. ^{[ 2 ]} Однако, если вертолет сталкивается с прозрачностью сервоприводов во время разворота в сторону отступающей стороны лопастей, существует риск того, что угол крена может значительно увеличиться и привести к потере управления, прежде чем ничего не подозревающий пилот получит шанс распознать это явление и принять меры. корректирующие действия. ^{[ 6 ]}^: 41

При возникновении условий прозрачности сервосистемы пилотам рекомендуется немедленно снизить жесткость маневра, следуя движениям органов управления, что позволяет естественным образом уменьшить общий шаг, тем самым снижая нагрузку на винт. Тенденции к крену в сторону отступающих лопастей следует противодействовать плавно, чтобы избежать резких кренов в противоположном направлении после восстановления эффективности сервопривода. ^{[ 2 ]}

Распространенность

В целом, к факторам, повышающим риск возникновения прозрачности сервоприводов, относятся: ^{[ 7 ]}

Высокая скорость полета
Вход с высоким общим шагом
Большой общий вес
Высокие перегрузки
высокой плотности Высота
Низкое сервогидравлическое давление

Прозрачность сервоприводов упоминалась как возможный или вероятный фактор, способствующий нескольким катастрофам, произошедшим с вертолетами семейства Eurocopter AS350 (теперь Airbus Helicopters H125), хотя в принципе любой вертолет, оснащенный системой управления полетом с гидравлическим усилителем, может столкнуться с этим состоянием. ^{[ 6 ]}^: 40 Это явление было описано как «известная особенность Airbus AS 350». ^{[ 8 ]}^{[ 9 ]}

В широко распространенном служебном письме по этому вопросу в 2003 году компания Eurocopter (ныне Airbus Helicopters) объясняет, что прозрачность сервоприводов можно рассматривать как следствие самоограничивающейся структурной конструкции AS350. Другими словами, если сервосистема была способна выдерживать любой уровень нагрузки на ротор, создаваемой пилотом, и, следовательно, никогда не входила в условия прозрачности сервопривода, винт или планер могли подвергнуться перенапряжению и получить структурные повреждения. ^{[ 2 ]}

Тем не менее, в 2023 году европейский регулятор гражданской авиации EASA в ответ на рекомендацию по безопасности Норвежского органа по расследованию безопасности «разработать техническое решение, предотвращающее [...] прозрачность сервоприводов», ответил, что увеличение гидравлического давления или фитинга Таким решением могла бы стать более мощная двойная гидравлическая система. ^{[ 10 ]}^: 90 AS350 изначально был оснащен одной гидравлической системой; EASA отметило, что с вертолетами AS350 B3e, оснащенными или модернизированными двойной гидравлической системой, не произошло ни одного происшествия, связанного с прозрачностью сервопривода. ^{[ 10 ]}^: 90

Известные аварии, связанные с прозрачностью сервопривода

15 сентября 2007 г. ( 15 сентября 2007 г . ) : Британский раллийный гонщик Колин Макрей и трое пассажиров погибли в результате крушения вертолета AS350 , которым он управлял. Прозрачность сервоприводов была названа возможным фактором аварии. ^{[ 4 ]}
31 августа 2019 г. ( 31.08.2019 ) : Вертолет H125 разбился в Альте, Норвегия , после входа в режим прозрачности сервоприводов. Все шесть человек, находившиеся на борту, погибли. ^{[ 11 ]}

Ссылки

^ Jump up to: ^а ^б ^с «Сервопрозрачность» . СКАЙбрары . Проверено 28 ноября 2023 г.
^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж ^г «Гидравлическая силовая система: прозрачность сервоприводов» (PDF) . Еврокоптер . 4 декабря 2003 г. Архивировано (PDF) из оригинала 22 мая 2023 г. . Проверено 2 декабря 2023 г.
^ Лаканьина, Марк (июнь 2007 г.). «Потеря управления EMS» (PDF) . AeroSafetyWorld, Фонд безопасности полетов : 35–36.
^ Jump up to: ^а ^б Eurocopter AS350B2 Squirrel, G-CBHL, 15 сентября 2007 г. (Технический отчет). Отдел по расследованию авиационных происшествий . Февраль 2009 г. Архивировано (PDF) из оригинала 7 сентября 2023 г. Проверено 8 декабря 2023 г.
^ «Уведомление о безопасности № 3287-S-67» (PDF) . Вертолеты Эйрбас . Архивировано (PDF) из оригинала 21 января 2024 года . Проверено 21 января 2024 г.
^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д Отчет о воздушном происшествии в Даламоте в Улленсванге, округ Хордаланд, Норвегия, 4 июля 2011 года с вертолетом Eurocopter AS 350 B3, LN-OXC, эксплуатируемым Airlift AS (PDF) (Технический отчет). Совет по расследованию несчастных случаев, Норвегия . Архивировано (PDF) из оригинала 6 октября 2022 года . Проверено 21 января 2024 г.
^ Отчет авиационного расследования A16P0045 (Технический отчет). Совет по безопасности на транспорте Канады . 28 марта 2018 г. Архивировано из оригинала 16 сентября 2022 г. Проверено 10 декабря 2023 г.
^ «Цитата по прозрачности сервомоторов» . Канадский журнал «Авиатор» . 29 марта 2018 года. Архивировано из оригинала 9 июня 2023 года . Проверено 3 февраля 2024 г.
^ Отчет авиационного расследования A07W0138 (Технический отчет). Совет по безопасности на транспорте Канады . 10 июня 2008 г. Архивировано из оригинала 4 февраля 2024 г. Проверено 4 февраля 2024 г.
^ Jump up to: ^а ^б Агентство авиационной безопасности Европейского Союза (16 августа 2023 г.). Ежегодный обзор безопасности 2023 г. ЕАСА . дои : 10.2822/893550 . ISBN 978-92-9210-282-1 . ISSN 2599-7793 . Архивировано из оригинала 21 сентября 2023 года . Проверено 3 февраля 2024 г.
^ Перри, Доминик (22 марта 2022 г.). «Норвежское расследование крушения H125 требует принятия мер EASA по безопасности топливной системы вертолета» . FlightGlobal . Проверено 8 декабря 2023 г.

Внешние ссылки

Раскрытие секретов прозрачности сервоприводов в вертолетах – обучающее видео от поставщика услуг обучения Eurosafety International

[SKYbrary-1-1] Jump up to: ^а ^б ^с «Сервопрозрачность» . СКАЙбрары . Проверено 28 ноября 2023 г.

[Eurocopter_LS1648-2] Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж ^г «Гидравлическая силовая система: прозрачность сервоприводов» (PDF) . Еврокоптер . 4 декабря 2003 г. Архивировано (PDF) из оригинала 22 мая 2023 г. . Проверено 2 декабря 2023 г.

[3] Лаканьина, Марк (июнь 2007 г.). «Потеря управления EMS» (PDF) . AeroSafetyWorld, Фонд безопасности полетов : 35–36.

[G-CBHL_report-4] Jump up to: ^а ^б Eurocopter AS350B2 Squirrel, G-CBHL, 15 сентября 2007 г. (Технический отчет). Отдел по расследованию авиационных происшествий . Февраль 2009 г. Архивировано (PDF) из оригинала 7 сентября 2023 г. Проверено 8 декабря 2023 г.

[Airbus_3287-S-67-5] «Уведомление о безопасности № 3287-S-67» (PDF) . Вертолеты Эйрбас . Архивировано (PDF) из оригинала 21 января 2024 года . Проверено 21 января 2024 г.

[LN-OXC_report-6] Jump up to: ^а ^б ^с ^д Отчет о воздушном происшествии в Даламоте в Улленсванге, округ Хордаланд, Норвегия, 4 июля 2011 года с вертолетом Eurocopter AS 350 B3, LN-OXC, эксплуатируемым Airlift AS (PDF) (Технический отчет). Совет по расследованию несчастных случаев, Норвегия . Архивировано (PDF) из оригинала 6 октября 2022 года . Проверено 21 января 2024 г.

[TSB_C-FBLW-7] Отчет авиационного расследования A16P0045 (Технический отчет). Совет по безопасности на транспорте Канады . 28 марта 2018 г. Архивировано из оригинала 16 сентября 2022 г. Проверено 10 декабря 2023 г.

[Canadian_Aviator-8] «Цитата по прозрачности сервомоторов» . Канадский журнал «Авиатор» . 29 марта 2018 года. Архивировано из оригинала 9 июня 2023 года . Проверено 3 февраля 2024 г.

[TSB_C-FHLF-9] Отчет авиационного расследования A07W0138 (Технический отчет). Совет по безопасности на транспорте Канады . 10 июня 2008 г. Архивировано из оригинала 4 февраля 2024 г. Проверено 4 февраля 2024 г.

[EASA_ASR_2023-10] Jump up to: ^а ^б Агентство авиационной безопасности Европейского Союза (16 августа 2023 г.). Ежегодный обзор безопасности 2023 г. ЕАСА . дои : 10.2822/893550 . ISBN 978-92-9210-282-1 . ISSN 2599-7793 . Архивировано из оригинала 21 сентября 2023 года . Проверено 3 февраля 2024 г.

[LN-OFU_FlihgtGlobal-11] Перри, Доминик (22 марта 2022 г.). «Норвежское расследование крушения H125 требует принятия мер EASA по безопасности топливной системы вертолета» . FlightGlobal . Проверено 8 декабря 2023 г.

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]

[ 11 ]