RU2782807C1 - System for warning the pilot about the occurrence of an unintentional turn to the left of a single-rotor helicopter - Google Patents

System for warning the pilot about the occurrence of an unintentional turn to the left of a single-rotor helicopter Download PDF

Info

Publication number
RU2782807C1
RU2782807C1 RU2022107202A RU2022107202A RU2782807C1 RU 2782807 C1 RU2782807 C1 RU 2782807C1 RU 2022107202 A RU2022107202 A RU 2022107202A RU 2022107202 A RU2022107202 A RU 2022107202A RU 2782807 C1 RU2782807 C1 RU 2782807C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
airspeed
pilot
receivers
warning
frequency
Prior art date
Application number
RU2022107202A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Асим Мустафаевич Касимов
Александр Иванович Попов
Валерий Андреевич Ивчин
Константин Юрьевич Самсонов
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова Российской академии наук
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова Российской академии наук filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова Российской академии наук
Application granted granted Critical
Publication of RU2782807C1 publication Critical patent/RU2782807C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: warning systems.
SUBSTANCE: system for warning the pilot about the occurrence of an unintended turn to the left of a single-rotor helicopter contains two airspeed receivers with a frequency output and two electronic modules for comparing the output frequencies of the receivers, while one airspeed receiver is located on the steering beam, the second is located on the end beam in the tail rotor area, while modules are connected to receivers in a certain way.
EFFECT: flight safety is ensured by warning the pilot of a dangerous situation.
1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области обеспечения безопасности полета авиационной техники, в частности к безопасности полетов гражданской авиации, и предлагается к использованию на вертолетах одновинтовой схемы.The invention relates to the field of aviation safety, in particular to the safety of civil aviation, and is proposed for use in single-rotor helicopters.

По различным данным на одновинтовых вертолетах в государственной авиации, а также в авиакомпаниях и авиапредприятиях гражданской авиации произошло 235 авиационных происшествий (АП), 42 (18%) из них - по причине попадания вертолетов в самопроизвольное левое вращение.According to various data, 235 accidents occurred on single-rotor helicopters in state aviation, as well as in airlines and civil aviation enterprises, 42 (18%) of them were due to helicopters falling into spontaneous left rotation.

Известны рекомендации для пилотов, попадающих в режим непроизвольного непреднамеренного левого вращения вертолета (Беличенко И.А. Самопроизвольный разворот // Вертолет. - 2000. - №1. - С. 24-25). Недостатком рекомендаций является необходимость предварительного обучения экипажа одновинтовых вертолетов, либо на тренажерах, либо в реальных полетах, что требует финансового обеспечения и дальнейшей практики летного дела. Кроме того, в настоящее время отсутствуют тренажеры вертолетов, которые могли бы качественно и количественно воспроизводить указанное явление.Known recommendations for pilots falling into the mode of involuntary unintentional left rotation of the helicopter (Belichenko I.A. Spontaneous turn // Helicopter. - 2000. - No. 1. - P. 24-25). The disadvantage of the recommendations is the need for preliminary training of the crew of single-rotor helicopters, either on simulators or in real flights, which requires financial support and further flight practice. In addition, there are currently no helicopter simulators that could qualitatively and quantitatively reproduce this phenomenon.

Известна система уменьшения вероятности возникновения непреднамеренного разворота влево одновинтового вертолета - это устройство изменения направления вращения рулевого винта (Методика выбора параметров рулевого винта одновинтового вертолета, соответствующих максимальному коэффициенту весовой отдачи. Вертолеты: Труды ОКБ МВЗ имени М.Л. Миля. Выпуск 3. М., Машиностроение-Полет, 2018, стр. 219-247). Ранее при прежнем направлении вращения (верхняя лопасть рулевого винта движется вперед) вращение рулевого винта, совпадало с направлением циркуляции вихрей от несущего винта при ветре спереди-справа, что приводило к снижению эффективности работы рулевого винта. Устройством изменения направления вращения (верхняя лопасть рулевого винта движется назад) значительно возросла эффективность работы рулевого винта, что позволило улучшить путевую управляемость вертолета одновинтовой схемы на малых скоростях при полете влево и на висении с ветром спереди-справа (5-7 м/с). Недостатком известного решения является отсутствие информации о направлении и скорости бокового ветра, поэтому неопытный летчик не успевает предотвратить бесконтрольное левое вращение (особенно если оно возникает на малых высотах при взлетах и посадках) и вертолет может попасть в аварию.A known system for reducing the likelihood of an unintentional turn to the left of a single-rotor helicopter is a device for changing the direction of rotation of the tail rotor (Method for selecting the parameters of the tail rotor of a single-rotor helicopter corresponding to the maximum weight return coefficient. Helicopters: Proceedings of the OKB MVZ named after M. L. Mil. Issue 3. M. , Mashinostroenie-Polyot, 2018, pp. 219-247). Previously, with the same direction of rotation (the upper blade of the tail rotor moves forward), the rotation of the tail rotor coincided with the direction of circulation of vortices from the main rotor in front-to-right wind, which led to a decrease in the efficiency of the tail rotor. The device for changing the direction of rotation (the upper blade of the tail rotor moves back) significantly increased the efficiency of the tail rotor, which made it possible to improve the directional controllability of a single-rotor helicopter at low speeds when flying to the left and hovering with wind from front to right (5-7 m / s). The disadvantage of the known solution is the lack of information about the direction and speed of the crosswind, so an inexperienced pilot does not have time to prevent uncontrolled left rotation (especially if it occurs at low altitudes during takeoffs and landings) and the helicopter can get into an accident.

Известна система автоматического вывода из левого вращения (Dequin А-М, The Myth of Losing Tail Rotor effectiveness. 45th European Rotorcraft Forum, Warsaw, Poland, 17-20 September. 2019. Paper#17. p. 1-15), принятая за прототип. Электродистанционная сложная система управления автоматически определяет команду по скорости разворота. Однако система сложна, перенасыщена дополнительными приборами и для обеспечения ее полноценной работы необходима информация о воздушном потоке, который возникает у рулевого винта.A known system for automatic withdrawal from left rotation (Dequin A-M, The Myth of Losing Tail Rotor effectiveness. 45th European Rotorcraft Forum, Warsaw, Poland, 17-20 September. 2019. Paper # 17. p. 1-15), adopted for the prototype. The complex electrical remote control system automatically determines the turn speed command. However, the system is complex, overloaded with additional devices, and to ensure its full operation, information about the air flow that occurs at the tail rotor is necessary.

Техническим результатом предложенного технического решения является получение данных о скорости и направлении разворота балки с рулевым винтом, а также при боковом ветре получение информации о воздушном потоке в области рулевого винта одновинтового вертолета для оповещения пилота об опасной ситуации при различных режимах полета.The technical result of the proposed technical solution is to obtain data on the speed and direction of turn of the beam with a tail rotor, as well as in a crosswind, obtaining information about the air flow in the tail rotor area of a single-rotor helicopter to alert the pilot about a dangerous situation in various flight modes.

Технический результат достигается тем, что система предупреждения летчика о возникновении непреднамеренного разворота влево одновинтового вертолета, характеризующаяся тем, что содержит два приемника воздушной скорости с частотным выходом и два модуля сравнения выходных частот приемников, первый модуль по безопасной частоте скорости бокового ветра связан с расположенным на рулевой балке первым приемником воздушной скорости бокового ветра, второй модуль по безопасной частоте индуктивной скорости рулевого винта связан со вторым приемником воздушной скорости, расположенным на концевой балке в площади рулевого винта, модули связаны сигналами алгоритма одновременного действия сравнения, результирующий сигнал первого модуля отрабатывается сравнением сигналов первого и второго приемников по формуле - (ƒ1Vz1Vи)≥0,75, результирующий сигнал второго модуля отрабатывается сравнением сигналов первого и второго приемников по формуле (ƒ2Vz2Vи)≥0,75, модули независимо связаны с пилотом сигналом о приближении опасного режима неуправляемое самовращение.The technical result is achieved by the fact that the system for warning the pilot about the occurrence of an unintentional turn to the left of a single-rotor helicopter, characterized in that it contains two airspeed receivers with a frequency output and two modules for comparing the output frequencies of the receivers, the first module is connected to the one located on the steering beam by the first crosswind airspeed receiver, the second module is connected to the second airspeed receiver located on the end beam in the tail rotor area by the safe frequency of the tail rotor inductive speed, the modules are connected by the signals of the simultaneous comparison algorithm, the resulting signal of the first module is processed by comparing the signals of the first and the second receiver according to the formula - (ƒ 1 V z1 V and )≥0.75, the resulting signal of the second module is worked out by comparing the signals of the first and second receivers according to the formula (ƒ 2 V z2 V and )≥0.75, modules are independently connected to the saw that signal of the approach of a dangerous regime is uncontrolled self-rotation.

На фиг. 1 на вертолете показана схема расположения приемника 1 истинной воздушной скорости с частотным выходом для измерения окружной скорости разворота фюзеляжа и боковой скорости ветра, а также приемника 2 истинной воздушной скорости с частотным выходом для измерения индуктивной скорости рулевого винта вертолета, оба приемника предназначены для одновременной работы в первом и втором модулях.In FIG. Figure 1 on the helicopter shows the layout of the true airspeed receiver 1 with a frequency output for measuring the circumferential fuselage turning speed and lateral wind speed, as well as the true airspeed receiver 2 with a frequency output for measuring the inductive speed of the tail rotor of the helicopter, both receivers are designed for simultaneous operation in first and second modules.

На фиг. 2 показана схема сравнения сигналов приемников 1 и 2 воздушной скорости в модулях 1 и 2 при различных режимах - «полет» и «висение».In FIG. Figure 2 shows a diagram for comparing the signals of airspeed receivers 1 and 2 in modules 1 and 2 in various modes - "flight" and "hover".

Работа системы предупреждения летчика о возникновении непреднамеренного разворота влево одновинтового вертолета на двух режимах (полет и висение) происходит следующим образом (фиг. 2).The operation of the pilot warning system about the occurrence of an unintentional turn to the left of a single-rotor helicopter in two modes (flight and hover) occurs as follows (Fig. 2).

Режим «Полет». В конце выполненного задания в полете вертолет переводят в режим горизонтального полета Vx≤Vx=10-20 м/с со снижением по высоте и маневре разворота при скорости Vz совместно с боковым ветром. Приемником 1 воздушной скорости Vz (~≥ 5 м/с), подается частотный сигнал ƒ1Vz (например, ≅90 Гц) о величине скорости при развороте в электронный модуль 1 для сравнения с одновременным поступающим сигналом индуктивной скорости Vи из области рулевого винта, расположенным на рулевой балке, с частотным выходом ƒ1Vи. При несоответствии режиму ограничения принятого отношения частотных сигналов по формуле (ƒ1Vz1Vи)≥0,75, вычисленного в электронном модуле 1, подается сигнал опасности летчику для изменения режима полета для удовлетворения отношения частотных сигналов скорости разворота и индуктивной скорости равного (ƒ1Vz1Vи)<0,75.Flight mode. At the end of the completed task in flight, the helicopter is transferred to the level flight mode V x ≤V x =10-20 m/s with a decrease in altitude and a turn maneuver at a speed of V z together with a side wind. The airspeed receiver 1 V z (~≥ 5 m/s) sends a frequency signal ƒ 1 V z (e.g. ≅90 Hz) about the speed when turning into the electronic module 1 for comparison with the simultaneous incoming signal of the inductive speed V and from the area tail rotor, located on the steering beam, with frequency output ƒ 1 V and . If the accepted ratio of frequency signals according to the formula (ƒ 1 V z1 V and )≥0.75, calculated in the electronic module 1, does not correspond to the limitation mode, a danger signal is given to the pilot to change the flight mode to satisfy the ratio of the frequency signals of the turn rate and the inductive speed equal to (ƒ 1 V z1 V and )<0.75.

Измерения частотным сигналом приемниками воздушной скорости построены на основе проточного струйного автогенератора. Работа струйного автогенератора заключается в следующем.Frequency signal measurements by airspeed receivers are based on a flow jet self-oscillator. The work of the jet oscillator is as follows.

Набегающий поток Vz проходит через входной канал в трехкаскадный струйный автогенератор, на выходе которого формируются пневматические автоколебания давления воздушной среды, преобразованные пневмо-пьезо-электро-преобразователем в электрический частотный сигнал. Далее частотные сигналы после сравнения в электронном модуле сравнения передаются в кабину пилота сигналом опасности (звук и свет).The oncoming flow V z passes through the inlet channel into a three-stage jet self-oscillator, at the output of which pneumatic self-oscillations of air pressure are formed, converted by a pneumo-piezo-electric converter into an electrical frequency signal. Further, the frequency signals after comparison in the electronic comparison module are transmitted to the cockpit as a danger signal (sound and light).

На режиме «висение» при скорости Vz (~≥ 12 м/с) бокового ветра приемником воздушной скорости с частотным выходом ƒ2Vz (например, ≅120 Гц), расположенным на рулевой балке, подается сигнал в электронный модуль 2 для сравнения с одновременным поступающим сигналом индуктивной скорости Vи из области рулевого винта, расположенным на рулевой балке, с частотным выходом ƒ2Vи. При несоответствии режиму ограничения принятого отношения частотных сигналов по формуле (ƒ2Vz2Vи)≥0,75, вычисленного в электронном модуле 2, подается сигнал опасности летчику для изменения режима полета для удовлетворения отношения частотных сигналов скорости разворота и индуктивной скорости равного (ƒ2Vz2Vи)<0,75.In the "hovering" mode at a speed V z (~≥ 12 m/s) of a crosswind, an airspeed receiver with a frequency output ƒ 2 V z (for example, ≅120 Hz) located on the steering beam sends a signal to the electronic module 2 for comparison with simultaneous inductive speed signal V and from the tail rotor area located on the steering beam, with frequency output ƒ 2 V and . If the accepted ratio of frequency signals according to the formula (ƒ 2 V z2 V and )≥0.75, calculated in the electronic module 2, does not correspond to the limitation mode, a danger signal is given to the pilot to change the flight mode to satisfy the ratio of the frequency signals of the turn rate and the inductive speed equal to (ƒ 2 V z2 V and )<0.75.

Включение режимов «полет» или «висение» автоматически определяется штатным прибором скорости на вертолете.The inclusion of the "flight" or "hovering" modes is automatically determined by the standard speed device on the helicopter.

Предложенным способом достигается получение данных о скорости разворота балки с рулевым винтом, а также при боковом ветре получение информации о воздушном потоке в области рулевого винта одновинтового вертолета для оповещения пилота об опасной ситуации при различных режимах полета.The proposed method achieves obtaining data on the speed of turn of the beam with a tail rotor, as well as obtaining information about the air flow in the tail rotor area of a single-rotor helicopter in a crosswind to alert the pilot about a dangerous situation in various flight modes.

Claims (9)

Система предупреждения летчика о возникновении непреднамеренного разворота влево одновинтового вертолета, характеризующаяся тем, что содержит два приемника воздушной скорости с частотным выходом и два модуля сравнения выходных частот приемников, первый модуль по безопасной частоте скорости бокового ветра связан с расположенным на рулевой балке первым приемником воздушной скорости бокового ветра, второй модуль по безопасной частоте индуктивной скорости рулевого винта связан со вторым приемником воздушной скорости, расположенным на концевой балке в площади рулевого винта, модули связаны сигналами алгоритма одновременного действия сравнения, результирующий сигнал первого модуля отрабатывается сравнением сигналов первого и второго приемников по формулеThe system for warning the pilot about the occurrence of an unintentional turn to the left of a single-rotor helicopter, characterized in that it contains two airspeed receivers with a frequency output and two modules for comparing the output frequencies of the receivers, the first module is connected to the first sidewind airspeed receiver located on the steering beam. wind, the second module is connected to the second airspeed receiver located on the end beam in the tail rotor area by the safe frequency of the tail rotor inductive speed, the modules are connected by the signals of the simultaneous comparison algorithm, the resulting signal of the first module is processed by comparing the signals of the first and second receivers according to the formula 1Vz1Vи)≥0,75, 1 V z1 V and )≥0.75, где ƒ1 - частота первого приемника воздушной скорости;where ƒ 1 - frequency of the first airspeed receiver; Vz - скорость бокового ветра;V z - side wind speed; Vи - индуктивная скорость винта;V and - inductive speed of the screw; результирующий сигнал второго модуля отрабатывается сравнением сигналов первого и второго приемников по формулеthe resulting signal of the second module is processed by comparing the signals of the first and second receivers according to the formula 2Vz2Vи)≥0,75, 2 V z2 V and )≥0.75, где ƒ2 - частота второго приемника воздушной скорости,where ƒ 2 - frequency of the second airspeed receiver, при этом модули независимо связаны с пилотом сигналом о приближении опасного режима «неуправляемое самовращение».while the modules are independently connected with the pilot by a signal about the approach of the dangerous mode "uncontrolled self-rotation".
RU2022107202A 2022-03-18 System for warning the pilot about the occurrence of an unintentional turn to the left of a single-rotor helicopter RU2782807C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2782807C1 true RU2782807C1 (en) 2022-11-02

Family

ID=

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1997046813A2 (en) * 1996-06-06 1997-12-11 University Of Southampton Active vibration control system
RU2245821C1 (en) * 2003-07-21 2005-02-10 Открытое акционерное общество "Казанский вертолётный завод" System for compensation of reaction torque of main rotor of single-rotor helicopter
RU2439584C1 (en) * 2010-08-17 2012-01-10 Открытое акционерное общество "Научно-производственный комплекс "ЭЛАРА" им. Г.А. Ильенко" On-board system of information support to helicopter crew
RU2495794C1 (en) * 2012-10-02 2013-10-20 Открытое акционерное общество "Лётно-исследовательский институт имени М.М. Громова" Method of estimating horizontal components of inductive velocities at single-rotor helicopter low flight speeds
RU2587389C1 (en) * 2014-12-10 2016-06-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ" Onboard system of measuring parameters of wind velocity vector at station, takeoff and landing helicopter
US11220997B2 (en) * 2016-12-09 2022-01-11 Vestas Wind Systems A/S Adaptive noise control for wind turbine

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1997046813A2 (en) * 1996-06-06 1997-12-11 University Of Southampton Active vibration control system
RU2245821C1 (en) * 2003-07-21 2005-02-10 Открытое акционерное общество "Казанский вертолётный завод" System for compensation of reaction torque of main rotor of single-rotor helicopter
RU2439584C1 (en) * 2010-08-17 2012-01-10 Открытое акционерное общество "Научно-производственный комплекс "ЭЛАРА" им. Г.А. Ильенко" On-board system of information support to helicopter crew
RU2495794C1 (en) * 2012-10-02 2013-10-20 Открытое акционерное общество "Лётно-исследовательский институт имени М.М. Громова" Method of estimating horizontal components of inductive velocities at single-rotor helicopter low flight speeds
RU2587389C1 (en) * 2014-12-10 2016-06-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ" Onboard system of measuring parameters of wind velocity vector at station, takeoff and landing helicopter
US11220997B2 (en) * 2016-12-09 2022-01-11 Vestas Wind Systems A/S Adaptive noise control for wind turbine

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10676181B2 (en) Gearbox for a dual rotor, rotary wing aircraft
McLean Automatic flight control systems
US8070089B2 (en) Hybrid helicopter that is fast and has long range
CN102667654A (en) Calculation and display of warning speed for thrust asymmetry control
RU2782807C1 (en) System for warning the pilot about the occurrence of an unintentional turn to the left of a single-rotor helicopter
RU2327602C1 (en) Aircraft control method and complex system method is built around
US9944388B2 (en) Rotorcraft state control
RU214725U1 (en) Helicopter spin prevention device
RU2782038C1 (en) Method for preventing spontaneous rotation of a helicopter
Okuno et al. Optimal takeoff procedures for a transport category tiltrotor
Innis et al. Flight tests under IFR with an STOL transport aircraft
Stoop et al. an innovative approach to stall prevention?
RU2610326C1 (en) Fast-speed combined helicopter
Khakimullin ANALYSIS OF THE REQUIREMENTS FOR MEASURING THE WIND PARAMETERS ON THE BOARD OF THE SINGLE-SCREW HELICOPTER AT THE PARKING, STARTING, TAKEOFF AND LANDING MODES
Brender et al. The attributes of a variable-diameter rotor system applied to civil tiltrotor aircraft
RU2066663C1 (en) Aircraft
Jingze From autorotation to safe landing
Pegg A Flight Investigation of a Lightweight Helicopter to Study the Feasbility of Fixed-collective-pitch Autorotations
TEPLITZ et al. LEAD DISCUSSIONZ•
RU2233770C1 (en) Vertical takeoff and landing aircraft
Hindson et al. Piloting considerations for terminal area operations of civil tiltwing and tiltrotor aircraft
Hall Flight researh at NASA Ames Research Center: A test pilot's perspective
Tsuchiya et al. Optimal flight for ground noise reduction in helicopter landing approach: optimal altitude and velocity control
Innis et al. Operating Problems of V/STOL Aircraft in STOL‐Type Landing and Approach
Thomason The Promise of Tilt Rotor