В Московском авиационном институте разработали методы компьютерного моделирования, позволяющие прогнозировать вихревое кольцо - опасный режим работы вертолетных винтов, который является одной из частых причин авиационных происшествий и катастроф.

- Режим вихревого кольца возникает при крутом снижении вертолета с вертикальными скоростями примерно 6-10 м/с. В этот момент струя воздуха, отбрасываемая несущим винтом вниз, сталкивается с внешним набегающим потоком. Это приводит к торможению и развороту струи в обратном направлении, после чего она вновь захватывается и начинает циркулировать вокруг винта. В таком режиме несущий винт резко теряет тягу, появляются сильные вибрации, и вертолет начинает стремительно терять высоту. При отсутствии правильных и своевременных действий пилота возможна катастрофа, - рассказывает один из авторов проекта, доцент, преподаватель кафедры 102 "Проектирование вертолетов" МАИ Павел Макеев.

Изучение режимов снижения традиционными методами имеет множество ограничений: летные испытания опасны и дороги, экспериментальные стенды на земле - технически сложны и также требуют больших затрат на установку.

Современное CFD-моделирование с применением известных пакетов программ также малоэффективно из-за чрезвычайной ресурсоемкости задачи. Поэтому в МАИ разработали две взаимодополняющие методики. Первая - метод численного моделирования аэродинамических характеристик винтов в режиме вихревого кольца, который обеспечивает высокую точность и оперативность расчетов. Решение базируется на многолетних исследованиях кафедры 102. Вторая часть проекта - метод определения границ области возникновения режима вихревого кольца, основанный на анализе данных аэродинамики винта.

Преимуществом решения является то, что в расчетах учитываются индивидуальные особенности конкретного винта, что позволяет максимально точно прогнозировать появление и протекание опасных режимов.

Разработанные методы могут применяться для уточнения моделей динамики полета в тренажерах, что позволит повысить качество подготовки пилотов. Также результаты пригодятся при разработке руководств по летной эксплуатации вертолетов. Сейчас полученные данные уже интегрированы в учебный курс "Аэродинамический расчет вертолета" - одну из ключевых дисциплин по специальности "Самолето- и вертолетостроение" в МАИ.

Работа над проектом продолжается: несмотря на завершение основного этапа, развитие методов и их применение к новым типам летательных аппаратов остаются приоритетными задачами.

- Проект подвел итог большому научному циклу, но перед нами открываются новые направления - например, анализ поведения винтов перспективных скоростных и преобразуемых винтокрылых аппаратов вертикального взлета и посадки, а также малых беспилотных летательных систем, - говорит Павел Макеев.