В настоящее время объединённой судостроительной корпорацией (ОСК) по заказу ВМФ МО РФ создаётся целая линейка кораблей различного назначения и размерений. На них предполагается применение вертолётов с посадкой на корабль или без неё – на режиме висения. Конструкторскими бюро разработчиками вертолетов определены требования к параметрам воздушных потоков при эксплуатации. На современных кораблях имеются метеорологические комплексы, измеряющие параметры набегающего воздушного потока с той или иной степенью точности. В том случае, если назначение ограничений по набегающему воздушному потоку и обеспечение этих ограничений при эксплуатации корабля выполняется по одним и тем же приборам и с тем же расположением датчиков, точность измерения набегающего воздушного потока не является важной характеристикой.
Архитектура кораблей, включая надстройки, существенно влияют на значения параметров воздушного потока над кораблём (которые, как правило, однозначно связаны с параметрами набегающего воздушного потока). В связи с этим возникает необходимость при проведении ЗХИ АТСК измерения параметров воздушных потоков над взлетно-посадочной площадкой / площадкой погрузки-выгрузки и синхронных измерений параметров набегающего воздушного потока во всех ожидаемых условиях эксплуатации корабля для определения условий эксплуатации корабля, в которых обеспечивается безопасная эксплуатация вертолётов.
«Положением о создании авиационной техники военного и специального назначения», утвержденным военно-промышленной комиссией при правительстве РФ определён порядок проведения испытаний по аэродинамической совместимости ЛА и корабля и порядок выдачи заключения по воздушным потокам над палубой корабля, и возможности выполнения полетов ЛА.
В соответствии с установленным «Положением …» порядком, на этапе проектирования корабля специалисты ФГУП «ЦАГИ им. проф. Н.Е. Жуковского» по договору с соответствующим КБ выполняют продувки модели корабля, и выдают предварительное заключение (по воздушным потокам) о принципиальной возможности выполнения полетов. В период ЗХИ специалисты АО «ЛИИ им. М.М. Громова» выполняют замеры воздушных потоков над палубой корабля, и выдают заключение по воздушным потокам об условиях безопасного выполнения режимов, которые позволяют обеспечить максимально эффективную и безопасную эксплуатацию авиационных средств. В случае отсутствия продувок модели корабля выдаётся только заключение АО «ЛИИ им. М.М. Громова» на основе реальных замеров воздушных потоков.
АО «ЛИИ им. М.М. Громова» имеет большой опыт разработки методик, выполнения замеров характеристик воздушных потоков над палубой корабля и выдачи соответствующих заключений. Данные работы проводились специалистами АО «ЛИИ им. М.М. Громова» с привлечением необходимых специалистов других предприятий, в том числе ФГУП «ЦАГИ им. проф. Н.Е. Жуковского», АО «Камов». В числе таких работ, выполненных в последние время, необходимо отметить работы на головных заказах 23120.
На среднем морском танкере проекта 23130 продувка модели судна не проводилась и на этапе ЗХИ АТСК специалисты АО «ЛИИ им. М.М. Громова» провели комплекс испытаний по измерению распределения скоростей воздушного потока над площадкой погрузки-выгрузки головного заказа проекта 23130 и анализ обтекания заказа в натурных условиях, для последующей выдачи заключения об условиях безопасного висения вертолётов Ка-27, Ка-27М и Ка-27ПС над площадкой погрузки-выгрузки, в соответствии с требованиями РЛЭ.
При выполнении указанных замеров использовалось оборудование, принадлежащее АО «ЛИИ им. М.М. Громова» и хорошо зарекомендовавшее себя в аналогичных работах. При этом работы по замеру параметров воздушных потоков из соображений рационального использования времени выходов в море заказов, как правило, совмещались с другими работами на этапе ЗХИ.
В настоящих испытаниях в качестве основного измерительного средства используются метеорологические комплексы МК-15.
Для установки датчиков МК-15 на заданных высотах в АО «ЛИИ им. М.М. Громова» разработана и изготовлена вертикальная мачта, обеспечивающая установку двух датчиков МК-15. Высоты установки датчиков комплекса МК-15 регулируется посредством вставки/удаления дополнительных секций.
Точки измерения параметров воздушных потоков располагаются над площадкой погрузки-выгрузки заказа.
Отличительной особенностью измерения распределения скоростей воздушного потока над площадкой погрузки-выгрузки заказа является необходимость одновременного использования информационных потоков из штатных корабельных систем и оборудования АО «ЛИИ им. М.М. Громова», имеющих различную структуру, форму описания и вывода данных, и т.п. Это определяется тем, что, заключение, устанавливающее ограничения по воздушным потокам, должно выдаваться в параметрах движения заказа, измеряемых в процессе его эксплуатации. Возможность висения вертолётов Ка-27, Ка-27М и Ка-27ПС определяется по значениям параметров воздушных потоков над площадкой погрузки-выгрузки, не измеряемых штатными средствами.
Поэтому необходимо рассматривать данные системы именно с позиции получения измеряемых параметров, объединения в один поток и регистрации в одном устройстве. В зависимости от структуры штатных систем значения данных параметров по локальной компьютерной сети Ethernet в необходимом формате вводятся в ноутбук системы АО «ЛИИ им. М.М. Громова» и совмещаются с общим потоком измерений, либо – в отдельный регистратор с последующей синхронизацией потоков при вторичной обработке.
Также, информация о параметрах движения заказа и судовое время, отображаемые штатными корабельными средствами, фиксируется на дополнительные видеокамеры АО «ЛИИ им. М.М. Громова» для использования при вторичной обработке.
В силу различного рода ограничений реализация галсов с желаемыми значения скорости и угла РВП, как правило, не достижима, что усложняет анализ соответствия параметров воздушных потоков над площадкой погрузки-выгрузки требованиям РЛЭ вертолётов Ка-27, Ка-27М и Ка-27ПС. В тоже время, на основе многолетнего опыта работ по исследованиям аэродинамики различных кораблей в реальных условиях и в аэродинамической трубе НИМК ФГУП «ЦАГИ им. проф. Н.Е. Жуковского» сделан вывод о том, что можно считать обтекание корабля воздушным потоком в эксплуатируемых диапазонах скорости набегающего РВП (5…20 м/с) автомодельным процессом по скорости и рассматривать относительные величины всех составляющих скорости потока.
В случае невозможности непосредственных измерений каких-либо из перечисленных параметров специалистами АО «ЛИИ им. М.М. Громова» допускается их расчёт в процессе вторичной обработки.
После проведения замеров воздушных потоков над площадкой погрузки-выгрузки головного заказа проекта 23130 специалистами АО «ЛИИ им. М.М. Громова» было выпущено Заключение об условиях безопасного висения вертолётов Ка-27, Ка-27М и Ка-27ПС над площадкой погрузки-выгрузки головного заказа проекта 23130 в соответствии с требованиями РЛЭ.
Так, как внесенные в конструкцию носовой оконечности на серийно строящемся танкере проекта 23130 изменения по защите от воздействия осадков, волн и заливаемости косвенно затронули вопросы обеспечения безопасности полетов вертолетов, в соответствии с вышеуказанным положением на этапе проектирования судна было необходимо выполнить продувку модели судна, и получить предварительное заключение (по воздушным потокам) о принципиальной возможности выполнения полетов.
Учитывая, что в случае невозможности непосредственных измерений в процессе ЗХИ АТСК каких-либо из параметров специалистами АО «ЛИИ им. М.М. Громова» допускается их расчёт в процессе вторичной обработки, ЗАО «Спецсудопроект» проведено компьютерное моделирование условий зависания вертолета над палубой и проведено сравнение с данными полученными фактическими замерами на головном судне.
Для расчета полей скоростей использовался современный пакет вычислительной гидродинамики OpenFOAM. Расчеты производились только для надводной части корпуса судна. Для выполнения расчетов была адаптирована трехмерная модель судна со всеми устройствами и выступающими частями.
Сравнительный расчёт воздушных потоков показал, что характер изменений, вызванный выполнением мероприятий по защите от воздействия осадков, волн и заливаемости на серийно строящемся танкере проекта 23130, не привёл к заметным изменениям в картине распределения потоков относительно головного судна, а полученные результаты позволяют уверенно говорить о выполнении требований по безопасности условий полета и на серийном танкере проекта 23130 без проведения натурных измерений и проведения летных испытаний в объеме испытаний головного судна. Кроме того, выполненные мероприятия улучшили условия работы личного состава при приёме-передачи груза.
Результаты выполненных расчетов докладывались специалистами ЗАО «Спецсудопроект» на проходившей в сентябре 2021 года VI Всероссийской (межведомственной) научно-технической конференции «Проблемные вопросы летных испытаний и исследований авиационной техники» и получили высокую оценку специалистов. На конференции отмечалось, что при наличии результатов испытаний АТСК головного судна, имея возможность провести сравнение полученных результатов при испытаниях и результатов вычислений, полученных методом численного моделирования, в дальнейшем можно существенно снизить трудоемкость проводимых испытаний АТСК серийно строящихся судов, без ущерба обеспечению безопасности полетов. Метод численного моделирования позволяет уверенно говорить о достоверности получаемых результатов и гарантирует, что принимаемые при проектировании проектные решения не повлекут переделок принятых конструктивных решений по результатам натурных испытаний, задолго до их проведения.
Это только одно из многих передовых решений примененных при строительстве серийных средних морских танкеров проекта 23120. Нет предела совершенствования. Продолжение следует …
