Вертолёт, 2005 № 01

Нормирование летной годности гражданских вертолетов

Нормы летной годности гражданских вертолетов СССР 1987 г. (НЛГВ-2)

Для обеспечения полетов и продажи отечественной авиатехники за рубежом в конце 60-х годов прошлого века возникла необходимость восстановления членства СССР в Международной организации гражданской авиации (ИКАО). По действующему положению ИКАО, каждое государство — член организации обязано было иметь национальные Нормы летной годности (НЛГ), в основе которых лежали стандарты летной годности, указанные в приложении к Чикагской конвенции и опубликованные в 1949 году.

Первые отечественные Нормы летной годности гражданских самолетов (НЛГС-1) были разработаны в 1967 году, а Нормы летной годности гражданских вертолетов (НЛГВ-1) увидели свет в 1971 году (в США подобные документы по самолетам существовали с 1925, а по вертолетам — с 1951 года). НЛГВ-1, разработанные специалистами институтов министерств авиационной промышленности и гражданской авиации, ОКБ Н.И. Камова и ОКБ М.Л. Миля под руководством заместителя начальника филиала ЦАГИ А.Н. Добровольского, были введены в действие совместным приказом МАП и МГА.

В марте 1971 года начала свою деятельность Межведомственная комиссия по Нормам летной годности гражданских самолетов и вертолетов СССР (МВК НЛГ СССР). Ее председателем стал заместитель министра авиационной промышленности, в руководящий состав комиссии вошли заместители министров гражданской авиации, радиопромышленности, промышленности средств связи, представители ВВС. Членами МВК являлись руководители ведущих институтов авиационного профиля и представители Военно-воздушных сил страны.

Обязанности председателя комиссии исполнял сначала А.А. Кобзарев, а затем А.В. Болбот. Ученым секретарем МВК НЛГ был назначен М.И. Мазурский, начальник лаборатории НЛГ и сертификации самолетов ЛИИ им. Громова. Рабочими органами МВК НЛГ стали координационный совет и тематические рабочие группы, на которые возлагалась разработка проектов глав (разделов) НЛГ. В состав таких групп входили представители всех заинтересованных организаций.

В 1970 году приказом Министра авиационной промышленности был определен порядок выдачи заключений на ТТТ, предложения и проекты новых видов техники. В 1971 году в соответствии с другим приказом министра началось развертывание работ по созданию Норм летной годности, головным по этому направлению был назначен ЛИИ им. Громова.

В августе 1971 года в ЛИИ было принято решение о создании сектора по разработке норм летной годности вертолетов. В его задачи входили дальнейшее развитие и совершенствование НЛГВ в части летных характеристик, устойчивости и управляемости; подготовка заключений на ТТТ; рассмотрение предложений, аванпроектов и эскизных проектов вертолетов.

Решением Ученого совета института от 1 декабря 1971 года автор данной статьи, работавший в то время ведущим конструктором по сложным объектам на фирме «Камов», был утвержден в должности начальника сектора НЛГВ и перешел на работу в ЛИИ.

В сектор пришли работать в основном молодые инженеры, большую помощь в подборе кадров оказали преподаватели кафедры вертолетостроения МАИ, руководимой сначала И.П. Братухиным, а после его смерти Ю.С. Богдановым. Предложения по созданию новых вертолетов, во множестве приходившие в институт, рассматривали специалисты отделений института и его филиала. В каждом отделении был человек, который оформлял общее заключение по соответствующей тематике и направлял его в сектор НЛГВ. Мы, в свою очередь, оформляли и согласовывали заключение института.

Планомерная работа по совершенствованию Норм летной годности вертолетов началась в 1975 году после решения Межведомственной комиссии начать подготовку НЛГВ-2. К началу разработки этого документа специалисты сектора провели ряд серьезных летных исследований, имеющих отношение к нормированию летной годности и сертификации вертолетов.

В 1973 году был образован Госавиарегистр, председатель которого И.К. Мулкиджанов стал одним из основных замов председателя МВК НЛГ.

Летные исследования режима вихревого кольца на вертолете Ми-8 вместе с летчиками-испытателями Н.А. Бессоновым и О.Г. Кононенко провел И.Б. Фоменко. Он установил, что распространенное мнение об отсутствии такового на Ми-8 ошибочно и объясняется большим занижением указателя малых скоростей (УМС) на режимах крутого планирования. Тарировки УМС, полученные Б.А. Литвиновым в полетах на режимах крутого снижения, показали, что занижение скорости может составлять 50 км/ч (летчик выдерживал скорость по УМС равной нулю, а действительная скорость полета равнялась 50 км/ч). Результаты этих исследований приведены во многих научных изданиях.

Сотрудник сектора Б.В. Барщевский исследовал причины разброса свободной тяги при эксплуатации вертолета Ка-26. Как и ожидалось, подтвердился тот факт, что установившееся значение температуры головок цилиндра не влияет на мощность. Однако в процессе испытаний выяснилось, что при разогреве двигателя (когда имеет место увеличение температуры головок) его располагаемая мощность в течение времени разогрева превышает заявленное значение. Об этом эффекте ранее не было известно. В процессе эксплуатации летчики начинали взлет при разных температурах головок цилиндров, что и приводило к разбросу тяги вертолета. На основании материалов, полученных при летных исследованиях, было внесено изменение в «Руководство по летной эксплуатации вертолета Ка-26» в части, касающейся взлета вертолета. Было рекомендовано начинать взлет при температуре головок цилиндров 180° с увеличенным на 3,5 % взлетным весом, если не требуется длительное висение. При необходимости длительного висения взлет следует начинать при температуре головок цилиндров 240° без увеличения взлетного веса.

А.В. Демин провел летные исследования того, с какой временной задержкой возможно вмешательство в управление вертолетом для изменения оборотов винта при отказе двигателя. Было показано, что на Ми-8 при применявшейся на практике имитации отказа двигателя путем его перевода на малый газ эта временная «пауза» может быть в 8 раз длиннее, чем при выключении двигателя. Это обстоятельство стало учитываться впоследствии при проведении сертификационных испытаний вертолетов.

Исследованию динамики вертолета при отказе двигателей посвящена кандидатская диссертация, защищенная начальником сектора И.И. Григорьевым в МАИ.

После принятия решения о подготовке НЛГВ-2 сектор должен был осуществлять координацию и научно-методическое руководство этой работой, для чего срочно потребовались городской телефон и печатная машинка. В то время все это было большой проблемой: заявки на печатные машинки рассматривало министерство (причем выполнялись они менее чем на 50 %), а телефон с московским номером можно было установить, только отобрав его у кого-то в институте. Печатную машинку все же «добыли», телефон появился благодаря усилиям заместителя начальника института М.А. Тайца, руководившего разработкой НЛГ. Макс Аркадьевич, будучи активным членом Межведомственной комиссии и координационного совета, оказывал нашему сектору серьезную помощь в работе. После смерти М.А. Тайца в 1980 году руководство работами по НЛГ было возложено на зам. начальника ЛИИ Л.М. Берестова.

Сектор НЛГВ наладил хорошие деловые отношения с сектором информации по зарубежным НЛГ, которым руководил В.М. Шуманов. Перевод всей документации по НЛГ на русский язык делала высококвалифицированная переводчица С.А. Сидоренко, она же согласовывала их со специалистами ЛИИ по системам и рассылала в заинтересованные организации. Большую работу по координации разработки НЛГВ проводила инженер И.Н. Орлова.

Над каждой главой НЛГВ-2 работала определенная группа ведущих специалистов из разных организаций: 1 глава «Общие положения» — председатель группы В.И. Ламейкин (ГосНИИ ГА), 2 глава «Общие требования к летной годности» — председатель вертолетной подгруппы И.И. Григорьев (ЛИИ), 3 глава «Летные характеристики, устойчивость и управляемость», 10 глава «Дополнительные требования к вертолетам, предназначенным для транспортировки грузов на внешней подвеске» — председатель группы А.И. Акимов (ЛИИ), 4 глава «Прочность конструкции вертолета» — председатель группы Э.В. Токарев (ЦАГИ), 5 глава «Конструкция и системы вертолета» — председатель группы К.Н. Макаров, 6 глава «Основной газотурбинный двигатель», 9 глава «Вспомогательный газотурбинный двигатель» и 11 глава «Трансмиссия вертолета» — председатель группы Л.С. Рысин (ЦИАМ), 7 глава «Системы силовой и вспомогательной установок и пожарная защита вертолета» — председатель группы В.А. Егорцев (ЛИИ), 8 глава «Общие требования к оборудованию», раздел 8.1.3 — председатель группы М.Г. Лапшин (филиал ЛИИ), разделы 8.2 «Пилотажно-навигационное оборудование», 8.7 «Компоновка кабин экипажа», 8.8 «Средства контроля работы силовой установки и вспомогательной силовой установки», 8.9 «Оборудование внутрикабинной сигнализации» — председатель группы Е.П. Новодворский (филиал ЛИИ), раздел 8.3 «Радиотехническое оборудование навигации, посадки и управления воздушным движением» — председатель группы О.Е. Владыкин (ВНИИ РА), раздел 8.4 «Радиосвязное оборудование» — председатель группы Г.Ф. Кринсбург (ГНИИ РС), разделы

8.5 «Электротехническое оборудование» и

8.6 «Светотехническое оборудование» — председатель группы В.П. Щелкин (филиал ЛИИ).

Работу специалистов по оборудованию возглавлял председатель координационной группы, заместитель начальника филиала ЛИИ П.В. Силаев. Разработку разделов 8.1.1 «Определение» и 8.1.2 «Общие положения» выполняла инженер сектора НЛГВ И.Н. Орлова. Необходимо отметить, что специалисты ГАР и сектора НЛГВ принимали активное участие в деятельности всех рабочих групп.

При разработке второго издания Норм летной годности учитывались нормы ведущих вертолетостроительных стран (США и Англия), результаты работ по обеспечению безопасности полета вертолетов, опыт проектирования, испытаний, изготовления и эксплуатации вертолетов, а также опыт разработки второго издания отечественных самолетных норм (НЛГС-2), изданных в 1974 году.

Второе издание НЛГВ было согласовано с Госавиарегистром и введено в действие 19 июня 1987 года. Большой вклад в подготовку его к изданию внес инженер сектора Р.И. Галямов. Редактировали НЛГВ-2 А.И. Акимов и И.И. Григорьев. По объему и характеру требований НЛГВ-2 были в основном доведены до уровня аналогичных документов США, а по отдельным направлениям и превзошли их. (Кстати, в 1989 году американцы имели возможность «на месте» ознакомиться с российским опытом нормирования летной годности и сертификации вертолетов: в страну по приглашению Генерального конструктора МВЗ М.Н. Тищенко прибыла делегация авиарегистра США во главе с его председателем м-ром Эриксоном).

В Нормах летной годности США используются три категории отказов:

— критический (отказ может воспрепятствовать продолжению полета и посадке);

— основной (отказ уменьшает возможность винтокрылого аппарата или способность его экипажа справиться с неблагоприятными эксплуатационными условиями);

— неосновной (прочие отказы).

Во второй главе НЛГВ-2 «Общие требования к летной годности», по аналогии с НЛГС-2, вместо двух (критическая и основная) введено четыре категории особых ситуаций:

— усложнение условий полета;

— сложная ситуация;

— аварийная ситуация;

— катастрофическая ситуация.

Для каждой из этих ситуаций нормируется суммарная вероятность ее возникновения (чем критичнее ситуация, тем меньше допустимая вероятность), а также даются рекомендации по частоте возникновения единичного отказа, приводящего к ним. В НЛГВ-2 сформулированы требования по доказательству соответствия Нормам аварийной и катастрофической ситуации. Эти требования вошли также в отечественные Нормы летной годности самолетов (НЛГС-3).

При разработке второй главы НЛГВ-2 остро встал вопрос: может ли управлять пассажирским вертолетом с небольшим количеством людей на борту только один летчик? Существует вероятность выхода пилота из строя по медицинским показателям (инфаркт, инсульт и др.). По статистике, она составляет величину 10'7, а вероятность катастрофы вертолета по всем причинам 10'5 на час полета. Из этого следует: чтобы уберечь пассажиров от опасности в случае выхода из строя летчика, нужно задействовать еще 100 вторых пилотов. Было принято решение, что перевозить до 10 пассажиров может один летчик.

При разработке третьей главы НЛГВ-2 «Летные характеристики, устойчивость и управляемость вертолета» по предложению главного аэродинамика МВЗ А.С. Бравермана вертолеты по уровню летно-технических характеристик были разделены на три категории: высшую, первую и вторую. При этом высшая категория соответствует классу А FAR-29, а из класса В по FAR-29 выделена первая категория вертолетов, которые не могут набирать высоту, но могут продолжать горизонтальный полет на экономичной скорости. В этой же главе НЛГВ-2, в отличие от НЛГВ-1, более четко заданы расчетные атмосферные условия.

В НЛГВ-2 по настоянию ОКБ Камова и ОКБ Миля было допущено некоторое послабление по скорости ветра. Так, по НЛГВ-2 требуется обеспечивать выполнение висения, взлета, посадки при скоростях ветра не менее 8 м/с в боковом направлении и 5 м/с в попутном направлении, в то время как по FAR-29 требуется выполнение вышеуказанных маневров при ветре не менее 9 м/с.

В четвертой главе «Прочность конструкции вертолета» помещены новые требования по летным испытаниям на флаттер, по защите экипажа от попадания птиц на лобовые стекла фонаря и др.

В пятой главе НЛГВ-2 помещены требования по защите винтов от обледенения, чего нет в НЛГ США. Кроме того, сформулированы требования о двойных контровках в подвижных соединениях. Дополнительно сформулированы требования к креслам и способам фиксации пассажиров и членов экипажа в случае аварийной посадки.

Специалисты авиарегистра США по вертолетам на МВЗ им. М.Л. Миля. Четвертый слева — м-р Эриксон, стоит Генеральный конструктор академик М.Н. Тищенко

Существенной переработке подверглись требования глав 6 «Основной газотурбинный двигатель» и 9 «Вспомогательный газотурбинный двигатель». Для того, чтобы при сертификации по FAR не повторять испытания заново, в НЛГВ-2 записаны требования, аналогичные требованиям FAR. В главе 6 сформулированы также требования к пылезащитным устройствам двигателей. В главе 7 сформулированы требования независимости топливных систем каждого двигателя и ужесточены требования по пожарной защите.

Тематические рабочие группы занимались не только разработкой НЛГВ-2, но и провели следующие работы:

1) рабочие группы по оборудованию готовили приложение к восьмой главе НЛГВ-2 «Технические требования к оборудованию». Такие требования были разработаны и согласованы, кроме требований к пилотажно-навигационному оборудованию;

2) большинство рабочих групп подготовило и согласовало Методы определения соответствия (МОС) требованиям НЛГВ-2;

3) рабочие группы принимали участие в создании специальных требований к летной годности гражданских вертолетов специального назначения, подготовка которых в декабре 1985 года была поручена ГосНИИ ГА и Ухтомскому вертолетному заводу;

4) была подготовлена и согласована Типовая программа сертификационных испытаний вертолетов;

5) проведена работа по подготовке и согласованию единых Норм летной годности стран — членов СЭВ (ЕНЛГ-В). Секция 5 по гражданской авиации Постоянной комиссии СЭВ по сотрудничеству в области транспорта 12–15 сентября 1989 года в Белграде согласовала проект ЕНЛГ-В, приняла к сведению, что делегации НРБ, ВНР, ГДР, МНР, Кубы, ПНР и СССР признали ЕНЛГ-В, поручила СССР издание ЕНЛГ-В на русском языке и их рассылку. Протокол подписали представители НРБ, ВНР, СРВ, ГДР, МНР, Кубы, ПНР, СРР, ЧССР и СССР.

Эти работы не получили логического завершения из-за того, что СЭВ в 1990 году распался, Межведомственная комиссия в 1990 году была ликвидирована, а вместо нее был создан при Госавианадзоре СССР Совет по нормам летной годности (СНЛГ СССР). После распада СССР было решено, что для успешного продвижения нашей техники за рубеж надо отказаться от своих норм, а придерживаться американских.

С учетом вышеизложенного по инициативе фирмы «Камов» в 1994 году в стране были разработаны Авиационные правила, часть 29 «Нормы летной годности винтокрылых аппаратов транспортной категории»

— АП-29. Они были введены в действие Межгосударственным авиационным комитетом (отв. редактор А.И. Акимов). В 2003 году было подготовлено новое издание АП-29 (ответственный редактор В.И. Сорин).

В АП-29 вошли некоторые требования НЛГВ-2. К сожалению, в АП-29 не попали требования второй главы НЛГВ-2 по отказобезопасности, хотя в авиационные правила, разработанные для самолетов, аналогичные требования включены в виде раздела А-О «Общие требования летной годности самолета при отказах функциональных систем».

В целом работа над НЛГВ оказалась полезной. Разработанные документы используются при сертификации вертолетов по НЛГВ-2 и АП-29. Работа над НЛГВ-2 сблизила технические позиции специалистов из разных организаций. Отечественные достижения по классификации особых ситуаций и вероятности их возникновения вошли в американский документ Б0-178В применительно к программному обеспечению при сертификации авиационных бортовых систем и оборудования.

Ориентация на западные Нормы летной годности повлияла на судьбу сектора НЛГВ в ЛИИ. Многие специалисты перешли работать в другие организации, в 2002 году сектор был закрыт.

Иван ГРИГОРЬЕВ, канд. техн. наук