Авторотация

Авторотация (др.-греч. αὐτός — сам; лат. rotatio — вращение), режим вращения несущего винта летательного аппарата, при котором энергия, необходимая для его вращения, отбирается от набегающего на винт потока. Термин появился между 1915 и 1920 годами в период начала разработок вертолётов и означает вращение несущего винта без участия двигателя.

В режиме полёта с включённым двигателем воздушный поток поступает сверху и выходит снизу, но в режиме А. воздух, наоборот, поступает снизу несущего винта из-за снижения вертолёта. А. возможна потому, что между двигателем и несущим винтом стоит обгонная муфта (существуют несколько её конструктивных решений), позволяющая винту свободно вращаться и когда двигатель не работает. Используя А., вертолёт может произвести безопасную посадку даже при отказе двигателя, поэтому возможность безопасной посадки на А. является необходимой для прохождения сертификации производителями вертолётов.

Режим А. является рабочим для автожира.

Самая длительная А. в истории была выполнена Jean Boulet в 1972 г, когда он достиг рекордной высоты 12 440 м в на вертолёте Aérospatiale Lama. Из-за низкой температуры −63 °C на этой высоте, двигатель заглох и больше не завелся. Используя А., он смог безопасно посадить вертолёт на землю.

На вертолетах наиболее частая причина использования А.— это неисправность двигателя, но авторотация также может использоваться и в случае полного отказа рулевого винта, поскольку при А. нет реактивного момента, создаваемого несущим винтом. В некоторых экстремальных ситуациях А. может использоваться для выхода из вихревого кольца если позволяет высота.

На одновинтовых вертолетах при отказе двигателя несущий винт, продолжая двигаться по инерции, какое-то время будет по прежнему создавать подъёмную силу. При этом пилот в первую очередь должен переместить ручку управления вперед - влево при малых скоростях полета или назад - влево при больших для компенсации разворота вправо и сохранения частоты вращения несущего винта. После этого пилот должен установить шаг винта на минимально возможный, чтобы не дать винту потерять скорость. Из-за уменьшения шага винта вертолет начинает быстро снижаться, обеспечивая сильный набегающий снизу поток воздуха. Набегающий поток воздуха оказывает сильное воздействие на винт, раскручивая его в том же направлении, в котором он вращался. Направление вращения остается тем же по законам аэродинамики, для понимания процесса можно провести аналогию между лопастью винта и планированием самолёта с выключенным двигателем. На многих типах вертолётов рулевой винт в режиме А. вращается за счёт основного винта, а не от двигателя, поэтому такие вертолёты остаются полностью управляемыми и в режиме А.

Несколько факторов влияют на скорость снижения в режиме А.: плотность воздуха, вес вертолёта, частота вращения винта, скорость набегающего потока воздуха. Для контроля скорости снижения пилот в первую очередь контролирует скорость набегающего потока воздуха. Уменьшение или увеличение скорости регулируется шагом винта, как и при нормальном полете. Установившаяся скорость вертикального снижения составляет приблизительно 25-30 м/с и зависит от модели вертолёта и факторов, описанных выше. Такая скорость не может быть погашена только за счет инерции несущего винта и при отсутствии достаточной для набора горизонтальной скорости высоты посадка невозможна. Военные вертолёты работают на малой высоте, поэтому для спасения экипажа иногда устанавливают катапультируемые кресла и предусматривают отстрел лопастей несущего винта перед катапультированием.

За время снижения несущий винт накапливает большую кинетическую энергию за счёт своей массы и скорости вращения. За несколько метров до земли пилот увеличивает шаг винта, как при работающем двигателе, винт создает подъёмную силу, скорость снижения уменьшается практически до нуля, и вертолёт производит мягкую посадку.

Для более безопасного приземления вертолёт должен иметь или достаточную высоту или достаточную горизонтальную скорость. Высота необходима для раскрутки несущего винта во время снижения. Горизонтальная скорость используется для быстрого перевода кинетической энергии движения вертолёта в энергию вращения винта. При отказе двигателя на малой высоте с большой долей вероятности приземление может закончиться катастрофой.