Работа НВ на малой высоте имеет свою специфику. Это связано с особым взаимодействием индуктивного потока (нисходящего потока) НВ с поверхностью земли. Другими словами, горизонтальная поверхность земли оказывает существенное влияние на аэродинамические характеристики работающего вблизи нее НВ.
В условиях близости ровной и твердой горизонтальной поверхности, намного большей диаметра НВ (поверхность земли, палуба корабля) и расположенной параллельно плоскости его вращения, индуктивный поток НВ, приближаясь к экранирующей поверхности, тормозится и растекается по ней. Если при приближении НВ к экранирующей поверхности выдерживать постоянной силу тяги, уменьшится мощность, нужная для создания необходимой силы тяги НВ. Если же выдерживать постоянной мощность, подводимую к НВ, возрастет сила тяги.
При полном торможении индуктивного потока на экранирующей поверхности атмосферное давление воздуха под НВ повышается и возникает «воздушная подушка» - область повышенного давления (проявляется гидродинамический эффект). Состояние воздуха в «воздушной подушке» неодинаково: на периферии нисходящего потока НВ давление в «воздушной подушке» равно атмосферному, в центре оно ниже максимального (вследствие экранирования индуктивной струи фюзеляжем вертолета), а на некотором расстоянии от центра «воздушной подушки» давление воздуха максимально. Увеличение коэффициента подъемной силы за счет влияния «воздушной подушки» наблюдается главным образом в комлевых сечениях лопастей НВ. Поэтому уменьшение начального радиуса несущей поверхности лопастей, т. е. увеличение их корневого заполнения, позволяет заметно улучшить характеристики НВ при висении вертолета вблизи земли. Параметры «воздушной подушки» также зависят от полетной массы и характера зависания вертолета. Чем больше полетная масса и соответственно потребный для висения общий шаг НВ, тем больше избыток давления в воздушной подушке, но вместе с тем и относительные потери этого давления при растекании индуктивного потока по поверхности земли. В результате прирост силы тяги уменьшается. С увеличением относительно уровня моря высоты площадки, над которой висит вертолет, эффект «воздушной подушки» уменьшается из-за разреженности воздуха. При разгоне вертолета на предельно малой высоте в зоне влияния экранирующей поверхности эффект «воздушной подушки» по мере увеличения скорости полета быстро уменьшается, что обусловлено уменьшением избыточного давления в «воздушной подушке» от заторможенного индуктивного потока, смещением зоны заторможенного индуктивного потока назад по полету, в результате чего в передней части сметаемого несущим винтом диска лопасти выходят из области повышенного давления «воздушной подушки» и меньшим экранирующим эффектом в скошенном индуктивном потоке по сравнению с вертикальным потоком.
Если экранирующая поверхность наклонена по отношению к плоскости вращения НВ, давление распределяется по экранирующей поверхности неравномерно. Появляется боковая гидродинамическая сила, действующая на объекты, расположенные в зоне влияния нисходящего потока НВ, в том числе и на фюзеляж вертолета. При висении вертолета над склоном боковая сила «воздушной подушки» отталкивает вертолет от склона и накреняет его параллельно склону. Для компенсации данных эффектов необходимо наклонить вертолет к склону, что уменьшает положительное влияние «воздушной подушки», и при приближении угла наклона вертолета к 40°, эффект «воздушной подушки» перестает проявляться.
При висении вертолета над вершиной холма индуктивный поток НВ растекается по склонам холма и образует слабую «воздушную подушку». Чем больше углы склона и меньше холм, тем меньше положительный эффект «воздушной подушки». Если же углы склона холма превышают 40°, влияние «воздушной подушки» на НВ отсутствует.
При висении вертолета над центром ямы эффект «воздушной подушки» зависит от наклона стенок ямы при заданной высоте висения. Если яма неглубокая, эффект «воздушной подушки» повышается вследствие удержания и уплотнения воздушной подушки стенками ямы. Если же яма глубокая, стенками ямы формируется вихревое течение воздуха с повторным забросом части индуктивного потока на НВ. Это вызывает уменьшение эффекта «воздушной подушки», в принципе аналогичное уменьшению силы тяги НВ в режиме «вихревого кольца». При висении на высоте от дна глубокой крутой ямы сила тяги НВ меньше, чем вне влияния близости земли, поэтому возникает тенденция «засасывания» вертолета в такую яму.
Еще большее влияние на характеристики НВ оказывает цилиндрическая яма с вертикальными стенками. Если ее диаметр равен 2—2,5 диаметрам НВ, высота стенок и высота висения вертолета над краями ямы — примерно радиусу НВ, в яме образуется мощный вихревой тор и сила тяги НВ может уменьшиться на 20—30% по сравнению со свободной силой тяги, что опасно. Если же диаметр ямы не превышает диаметра НВ, в ней образуется достаточно устойчивая и спокойная «воздушная подушка», которая в целом оказывает положительное влияние на характеристики НВ.
Таким образом, влияние наклонов и конфигурации экранирующей поверхности (рельефа местности) достаточно сложное и преимущественно неблагоприятное. В практике летной эксплуатации следует избегать зависаний и подлетов вертолета на предельно малой высоте над сильно пересеченной местностью.
Вертикальная экранирующая поверхность (стенка) также оказывает влияние на аэродинамические характеристики НВ. При висении вертолета вблизи стенки (здания, надстройки авианесущего корабля, стенки ущелья и т. п.) уменьшается объем воздушного пространства над частью НВ, находящейся вблизи стенки. Это вызывает увеличение скорости воздушного потока между стенкой и НВ по сравнению с условиями обтекания НВ в безграничной атмосфере, что по физической сущности аналогично эффекту действия реактивного сопла. В результате уменьшаются истинные углы атаки концевых сечений лопастей, проходящих около стенки. В свою очередь, это вызывает уменьшение силы тяги НВ и появление подсасывающей силы и момента «на стенку», хотя в количественном отношении изменение характеристик НВ невелико.
При работе НВ в углу, образованном горизонтальной и вертикальной экранирующей поверхностями, проявляются обе противоположные тенденции: увеличения силы тяги вследствие влияния горизонтальной экранирующей поверхности и уменьшения силы тяги из-за влияния вертикальной экранирующей поверхности. В конечном счете, основное практическое значение имеют не изменение силы тяги НВ в пределах нескольких процентов, а опасные подсасывающая сила и момент «на стенку», проявляющиеся при зависании вертолета на «воздушной подушке» вблизи вертикальной стенки.
Чем шире и выше стенка, тем больше она ослабляет положительный эффект «воздушной подушки» и притягивает к себе вертолет. Если же ширина или (и) высота стенки меньше примерно половины радиуса НВ, то влияние на аэродинамические характеристики НВ несущественно. Поэтому следует избегать висения и перемещения вертолета вблизи углового экрана: над аэродромом (площадкой) вблизи зданий и строений, над палубой корабля вблизи палубных надстроек. Тем более опасно перемещение вертолета над обратным угловым экраном (плоская крыша здания, обрез: палубы), когда «воздушная подушка» под частью сметаемого диска НВ пропадает и вертолет резко наклоняется.
Характер растительности и состав грунта посадочной площадки также влияют на эффект «воздушной подушки». При зависании вертолета над травяным покровом вследствие торможения воздуха в травяном слое скорость растекающегося индуктивного потока уменьшается. Соответственно увеличиваются избыточное давление в «воздушной подушке» и в целом положительный эффект ее действия. Прирост силы тяги НВ при этом примерно такой же, как при уменьшении высоты висения на высоту травяного покрова.
При зависании вертолета над кустарником индуктивный поток частично разрушается, возникают дополнительные вихреобразования и неупорядоченные течения воздуха, в результате чего эффект воздушной подушки сильно ослабевает. Аналогичный эффект также проявляется при зависании вертолета над деревьями.
Итак, влияние экранирующей поверхности на аэродинамические характеристики НВ зависит от ряда факторов, предвидеть которые сложно. Поэтому рекомендуется выполнять полеты на высоте не менее 15 м над обычно пересеченной и не менее 20 м над сильно пересеченной местностью со скоростью не менее 60 км/ч. Для вертолетов корабельного базирования не рекомендуется пересекать палубу на высоте существенного влияния эффекта воздушной подушки и приближаться к палубным надстройкам. ------------------------------------------------------------