Вертолёты россии и мира. боевые и гражданские вертолеты

Как выйти на вертолетный рынок

Несмотря на подъем отрасли, платежеспособных клиентов, желающих приобрести вертолет, можно пересчитать по пальцам. Рынок сформирован, и новому игроку нужно готовиться отбивать свое «место под солнцем».
Если вы твердо решили выходить на авиационный рынок, вам потребуются хорошо продуманный бизнес-план, запас собственных денежных средств и терпение. Старт в этом бизнесе может быть затяжным. Например, мне потребовалось около года активной работы с момента запуска, чтобы заполучить первого крупного заказчика.
Можно выбрать направления, которые еще не заняты крупными игроками

Например, сейчас востребованы изготовление и продажа аксессуаров для воздушных судов, а также тематические линейки одежды и экипировки для пилотов.
Обратите внимание на перспективные направления в авиации — в первую очередь, на беспилотную. Эра государственного монополизма в авиасегменте подходит к концу, и во всем мире все чаще появляются частные компании, достигающие серьезных высот в этой отрасли. 

Интересные факты

Когда «восьмёрки» начали заменять Ми-4, стало ясно, что предшественники уступают им во всём. Ми-8 превосходили «четвёрку» и по скорости, и по вместимости, и по удобству обслуживания. Например, газотурбинные двигатели избавили механиков от постоянной борьбы с подтеканием смазки. Но в одном старый вертолёт долго превзойти не удалось – он был более высотным. Поэтому вплоть до появления модификации Ми-8МТ в горах продолжали работать поршневые Ми-4.

Зато в 21 веке зарубежные и российские заказы на пассажирские вертолёты сильно помогли заводам.

Довольно часто «универсальность» понимают, как возможность машины делать всё, но плохо. Спектр задач, который решал, и успешно, вертолёт Ми-8, заставляет усомниться в справедливости такого подхода. За свою полувековую карьеру он возил грузы и пассажиров, служил в ВВС африканских стран и в МЧС России.

«Восьмёрка» работала воздушным госпиталем и летающим краном. С её борта ставили и тралили мины. Вертолёт служил штурмовиком и разведчиком. Конечно, можно было бы списать его распространённость на неизбежный результат сферы влияния СССР, но ведь Ми-8 ещё в советское время официально поставлялся на экспорт в страны Запада. И спрос на него не прекратился с развалом Советского Союза. Остаётся только признать «восьмёрку» настоящим шедевром вертолётостроения.

Применение вертолётов:

  • в вооружённых силах (переброска войск, боеприпасов и обеспечения, контроль над операцией, связь, разведка, корректировка артиллерийского огня, поиск и уничтожение наземных и воздушных целей, подводных лодок; высадка десанта, охрана границ);
  • в полицейских операциях и операциях спецназа;
  • в спасательных работах;
  • при тушении пожаров (Пожарный вертолёт используется с подвеской Bambi bucket или с баками для воды размещёнными в фюзеляже);
  • в медицине (срочная доставка пострадавшего в больницу);
  • в коммерческих перевозках (срочная доставка грузов);
  • для съёмок с воздуха;
  • для борьбы с вредителями сельскохозяйственных культур;
  • как вид общественного транспорта (проекты — в 1960-е годы в СССР);
  • при строительных работах (в случае строительства сооружений значительной высоты — колоколен, вышек, небоскрёбов; в труднодоступных горных условиях; при недостатке места для строительства с помощью наземных средств)

Винтокрылые лошадки

Ликбез по семи основным вертолетным схемам

За последнее время в мире вертолетной техники произошло несколько значимых событий. Американская компания Kaman Aerospace объявила о намерении возобновить производство синхроптеров, Airbus Helicopters пообещала разработать первый гражданский вертолет с электродистанционным управлением, а немецкая e-volo — испытать 18-роторный двухместный мультикоптер. Чтобы не запутаться во всем этом разнообразии, мы решили составить краткий ликбез по основным схемам вертолетной техники.

Впервые идея летательного аппарата с несущим винтом появилась около 400 года нашей эры в Китае, однако дальше создания детской игрушки дело не пошло. Всерьез инженеры взялись за создание вертолета в конце XIX века, а первый вертикальный полет нового типа летательного аппарата состоялся в 1907 году, спустя всего четыре года после первого полета братьев Райт. В 1922 году авиаконструктор Георгий Ботезат испытал вертолет-квадрокоптер, разработанный по заказу Армии США. Это был первый в истории устойчиво управляемый полет техники такого типа. Квадрокоптер Ботезата сумел взлететь на высоту пяти метров и провел в полете несколько минут.

С тех пор вертолетная техника претерпела множество изменений. Появился класс винтокрылых летательных аппаратов, который сегодня делится на пять типов: автожир, вертолет, винтокрыл, конвертоплан и X-крыло. Все они отличаются конструкцией, способом взлета и полета, управлением несущим винтом. В этом материале мы решили рассказать именно о вертолетах и их основных типах. При этом за основу была взята классификация по компоновке и расположению несущих винтов, а не традиционная — по типу компенсации реактивного момента несущего винта.

Вертолет является винтокрылым летательным аппаратом, у которого подъемная и движущая силы создаются одним или несколькими несущими винтами. Такие винты располагаются параллельно земле, а их лопасти устанавливаются под определенным углом к плоскости вращения, причем угол установки может изменяться в достаточно широких пределах — от нуля до 30 градусов. Установка лопастей на ноль градусов называется холостым ходом винта или флюгированием. В этом случае несущий винт не создает подъемной силы.

Во время вращения лопасти захватывают воздух и отбрасывают его в направлении, противоположном движению винта. В результате перед винтом создается зона пониженного давления, а за ним — повышенного. В случае вертолета так возникает подъемная сила, которая очень похожа на образование подъемной силы фиксированным крылом самолета. Чем больше угол установки лопастей, тем большую подъемную силу создает несущий винт.

Характеристики несущего винта определяются двумя основными параметрами — диаметром и шагом. Диаметр винта определяет возможности вертолета по взлету и посадке, а также отчасти величину подъемной силы. Шаг винта — это воображаемое расстояние, которое воздушный винт пройдет в несжимаемой среде при определенном угле установки лопастей за один оборот. Последний параметр влияет на подъемную силу и скорость вращения ротора, которую на большей части полета летчики стараются держать неизменной, меняя только угол установки лопастей.

При полете вертолета вперед и вращении несущего винта по часовой стрелке, набегающий поток воздуха сильнее воздействует на лопасти с левой стороны, из-за чего возрастает и их эффективность. В результате левая половина окружности вращения винта создает большую подъемную силу, чем правая, и возникает кренящий момент. Для его компенсации конструкторы придумали автомат перекоса — это особая система, которая уменьшает угол установки лопастей слева и увеличивает его справа, выравнивая таким образом подъемную силу по обе стороны винта.

В целом, вертолет имеет несколько преимуществ и несколько недостатков перед самолетом. К преимуществам относится возможность вертикального взлета и посадки на площадки, диаметр которых в полтора раза превосходит диаметр несущего винта. При этом вертолет может на внешней подвеске перевозить крупногабаритные грузы. Вертолеты отличаются и лучшей маневренностью, поскольку могут висеть вертикально, лететь боком или задом-наперед, поворачиваться на месте.

К недостаткам же относятся большее, чем у самолетов, потребление топлива, большая инфракрасная заметность из-за горячего выхлопа двигателя или двигателей, а также повышенная шумность. Кроме того, вертолетом в целом сложнее управлять из-за ряда особенностей. Например, летчикам вертолетов знакомы явления земного резонанса, флаттера, вихревого кольца, эффекта запирания несущего винта. Эти факторы могут приводить к разрушению или падению машины.

Коленчатые устройства

Коленчатые модификации у вертолетов встречаются довольно редко. Сила тяги у них, как правило, находится на высоком уровне

Если говорить про недостатки, то важно упомянуть о сложной управляемости механизма при сильных порывах ветра. Если верить мнению экспертов, то несущие винты располагаться должны в верней части модификации. Для решения проблем с уклоном тарелки устанавливается блокиратор

Непосредственно передние стойки фиксируются на тарелки

Для решения проблем с уклоном тарелки устанавливается блокиратор. Непосредственно передние стойки фиксируются на тарелки.

Предельный угол наклона по тангажу составляет около 40 градусов. Многие модификации производятся без сферических подшипников. Тарелки применяются с накладками и без них. Модификации с подвижными кольцами встречаются довольно редко. Вращательный момент у тарелок высокий. Стойки за креплением используются небольшой ширины. Внутренние кольца у модификаций данной серии способны выдерживать большие нагрузки. Также стоит отметить, что на рынке представлены модификации с нижним расположением несущих винтов. В таком случае передние стойки применяются небольшой высоты и крепятся под тарелкой.

По словам экспертов, сила подъема у автоматов данной серии довольно высокая. Для современных модификаций они подходят замечательно. Однако недостатки у таких систем также стоит учитывать. В первую очередь – это малый угол по тангажу. На сферические подшипники оказывается большая нагрузка. Наклон по крену максимум достигает 50 градусов. Блокировка стоек используется очень редко. Установка автоматов данного типа осуществляется только на роторы через шарниры.

Подготовка к полету и настройка вертолета

Хотя большинство моделей вертолетов на радиоуправлении продаются в комплектации RTF (то есть в собранном виде), не торопитесь с запуском. Как минимум необходимо зарядить аккумулятор, соединиться с пультом и выполнить калибровку сервопривода, чтобы дальше управлять вертолетом без проблем. Совершенно нелишней окажется и корректировка рысканья.

Подключение пульта к радиоуправляемой модели вертолета выполняется в следующей последовательности:

  • включаем пульт управления;
  • вставляем аккумулятор в вертолет;
  • соединяем оба устройства.

Калибровка сервопривода радиоуправляемого аппарата проводится следующим образом:

Вертолет ставим на горизонтальную поверхность и соединяем его с аппаратурой управления.
Обращаем внимание на диск сервопривода. Он должен быть параллелен поверхности.
Если диск не параллелен, производим его корректировку триммером тангажа.. Корректировку рысканья, чтобы управлять моделями без проблем, следует проводить так:

Корректировку рысканья, чтобы управлять моделями без проблем, следует проводить так:

  1. Радиоуправляемый вертолет ставим на горизонтальную поверхность и соединяем его с пультом управления.
  2. Скорость вращения несущего винта плавно увеличиваем с помощью стика управления скоростью до начала смещения модели, но не допускаем ее взлета.
  3. При вращении фюзеляжа по часовой стрелке вращаем регулятор триммера корректировки против часовой стрелки до тех пор, пока вертолет не перестанет поворачиваться.
  4. При вращении фюзеляжа против часовой стрелки регулятор триммера корректировки поворачиваем по часовой стрелке до тех пор, пока радиоуправляемый беспилотник не перестанет вращаться.

Нелишним будет освоить, как управлять газом, заодно потренировавшись в посадке летательного аппарата.

Для этого:

  • берем модель за шасси, плавно прибавляем и уменьшаем газ. Так вы получите представление о возникающей подъемной силе;
  • устанавливаем радиоуправляемый беспилотник на горизонтальную поверхность и плавно отклоняем стик, добавляя газ. Набираем высоту, после чего так же плавно приземляемся.

КОНСТРУКТИВНО-КИНЕМАТИЧЕСКИЕ СХЕМЫ ТРАНСМИССИИ ВЕРТОЛЕТОВ

Трансмиссия одновинтового вертолета Ми-8 с РВ ( 4.2.1) включает в себя: главный редуктор (ГР) 2; тормоз НВ 3; хвостовой вал 4; промежуточный редуктор (ПР) 5; промежуточный вал 6; редуктор РВ 7; вал привода вентилятора масляно-воздушного радиатора 1. Мощность на привод НВ и РВ, агрегатов, обеспечивающих работу систем вертолета (насосов гидро- и маслосистем, электрогенератора, компрессора и датчика тахометра), поступает от правого и левого двигателей через ГР.

ГР устанавливается на вертолете на подкосах подредукторной рамы в верхней части вертолета. ПР предназначен для изменения направления передачи мощности. Редуктор РВ изменяет направление передачи мощности от ПР и понижает частоту вращения рулевого вала.

На легком вертолете ОН-6А фирмы Хьюз применена ККС трансмиссии. Характерным для этого вертолета является размещение двигателя и воздушного масло радиатора 2, применение сверхкритического вала 5 с демпфером 4 и отсутствие ПР. Вывод газовой струи в заднюю часть фюзеляжа 7 уменьшает его аэродинамическое сопротивление, а привод вентилятора маслорадиатора непосредственно от главного вала и исключение ПР существенно снижают общую массу трансмиссии.

Управление несущими винтами вертолета соосной схемы

Продольно-поперечное управление соосных вертолетов осуществляется за счет изменения циклического шага нижнего и верхнего винтов. Управление несущими винтами вертолета соосной схемы имеет свои кинематические и конструктивные особенности.

Путевое управление на висении реализуется за счет дифференциального изменения общего шага — увеличения на одном винте и уменьшения «а другом, а на крейсерском режиме — еще и за счет рулей направления. Осевые режимы осуществляются за счет одновременного изменения общего шага на верхнем и нижнем винтах на одинаковую величину. На колонке несущих винтов устанавливаются нижний и верхний автоматы перекоса.

Нижний автомат перекоса располагается на валу над верхней частью корпуса редуктора, непосредственно под втулкой нижнего винта, а верхний — на валу редуктора под втулкой верхнего винта. Оба автомата перекоса соединяются между собой тремя шарнирными тягами, обеспечивающими параллельность вращения плоскостей автоматов перекоса, чтобы не создавать дополнительного махового движения лопастей. Параллельность плоскостей вращения автоматов перекоса приводит к тому, что при любом наклоне нижнего автомата перекоса через шарнирные тяги параллельно ему наклоняется и верхний автомат перекоса.

Поскольку верхний и нижний винты вращаются навстречу друг другу, параллельное движение автоматов перекоса при продольном управлении вертолетом осуществляется наклоном их строго вокруг оси, перпендикулярной продольной плоскости вертолета, а при поперечном — перпендикулярной поперечной плоскости вертолета.

Так как маховое движение лопасти отстает от циклического изменения угла его установки, то при наклоне обоих автоматов перекоса в каком-либо направлении несущие винты будут отклоняться в разных направлениях (в направлении наклона автоматов перекоса и вбок по направлению вращения винта), т. е. наклон каждого несущего винта при управлении циклическим шагом будет нарушать параллельность плоскостей несущих винтов.

Это снижает эффективность управления, а также приводит к нежелательному сближению лопастей верхнего и нижнего несущих винтов. Создать необходимое опережение управления циклическим шагом путем соответствующего выбора плоскости наклона автомата перекоса, как это делается на одновинтовых вертолетах, на вертолете соосной схемы нельзя, поскольку при создании необходимого опережения управления для одного винта не удается создать необходимое опережение управления для другого.

Поэтому на вертолетах соосной схемы необходимое опережение управления для каждого винта создается в цепи управления: автомат перекоса — ползушка — втулка несущего винта. Ползушки колонки несущего винта предназначены для управления общим и циклическим шагами лопастей несущего винта. При изменении общего шага ползушка перемещается вдоль оси вала несущего винта, и качалка ползушки поворачивается вокруг среднего шарнира, изменяя угол установки лопасти. Изменение угла установки происходит одновременно на всех лопастях. При циклическом изменении шага лопастей ползушка остается неподвижной, а наклон автомата перекоса вызывает поворот качалки относительно неподвижного шарнира.

Поворот качалки приводит к циклическому изменению шага лопастей в зависимости от наклона автомата перекоса. Качалка ползушки имеет шарнир, вынесенный из плоскости поворота качалки относительно шарнира. Вынос шарнира позволяет получить оптимальное значение угла опережения управления при выбранном значении угла компенсатора взмаха. Для одновременного изменения шага верхнего и нижнего несущих винтов имеется механизм общего и дифференциального шага. Уменьшение или увеличение угла установки лопастей на одну и ту же величину называется изменением общего шага, а увеличение на одном винте и уменьшение на другом — дифференциальным изменением.

Posted in Управление вертолетом

Коленчатые устройства

Коленчатые модификации у вертолетов встречаются довольно редко. Сила тяги у них, как правило, находится на высоком уровне

Если говорить про недостатки, то важно упомянуть о сложной управляемости механизма при сильных порывах ветра. Если верить мнению экспертов, то несущие винты располагаться должны в верней части модификации

Для решения проблем с уклоном тарелки устанавливается блокиратор. Непосредственно передние стойки фиксируются на тарелки.

Предельный угол наклона по тангажу составляет около 40 градусов. Многие модификации производятся без сферических подшипников. Тарелки применяются с накладками и без них. Модификации с подвижными кольцами встречаются довольно редко. Вращательный момент у тарелок высокий. Стойки за креплением используются небольшой ширины. Внутренние кольца у модификаций данной серии способны выдерживать большие нагрузки. Также стоит отметить, что на рынке представлены модификации с нижним расположением несущих винтов. В таком случае передние стойки применяются небольшой высоты и крепятся под тарелкой.

Сила подъема у автоматов данной серии довольно высокая. Для современных модификаций они подходят замечательно. Из недостатков можно выделить малый угол по тангажу. На сферические подшипники оказывается большая нагрузка. Наклон по крену максимум достигает 50 градусов. Блокировка стоек используется очень редко. Установка автоматов данного типа осуществляется только на роторы через шарниры.

Несущий винт

Этот узел состоит из втулки и лопастей. Лопасти могут быть исполнены в виде цельной конструкции из металла либо же лонжерона, а также обшивки и заполнителей.

В современных лопастях промышленных и военных геликоптеров установлены системы, в которые полностью в автоматическом режиме закачивается воздух, если лонжерон каким-то образом повредится. В 1963 году произошла вертолетная революция, и лопасти машины стали производить на основе стеклопластика. Сегодня такие детали используют на большинстве вертолетов во всем мире. Но, если есть доступ к производству различных элементов из такого материала, самодельный вертолет тоже можно укомплектовать ими.

В большинстве случаев лопасти были закреплены на втулке при помощи шарниров или же различных гибких элементов. В вертолетостроении особо распространена трехшарнирная конструкция. Она имеет шарнир в горизонтальной плоскости, а также вертикальный и осевой элемент.

При полете такой машины лопасти порой совершают самые разные движения. Они могут совершать вращение вокруг горизонтальной оси винта и менять свое положение на каждый оборот.

Одновинтовые схемы с реактивным принципом вращения лопастей

В этих схемах из-за отсутствия трансмиссии, передающий крутящий момент от силовой установки к несущему винту, не требуется компенсация реактивного момента. Преимуществом таких схем является простая конструкция, а общим недостатком можно считать небольшую скорость при значительном расходе топлива.
Для управления по рысканью может использоваться рулевой винт, отклоняемые поверхности либо реактивные устройства.

Опытный вертолёт В-7

Существуют различные варианты этой схемы:

  • с установкой прямоточных воздушно-реактивных двигателей на законцовках лопастей;
  • с соплами на законцовках лопастей и подачей горячего выхлопа на них от расположенного в фюзеляже газотурбинного двигателя («привод горячего цикла»), в этом случае лопасти несущего винта изготавливаются из жаропрочных сплавов;
  • компрессорный привод «холодного цикла»: газотурбинный двигатель в корпусе вертолёта приводит компрессор, а сжатый воздух от него подводится через трубопроводы к соплам на законцовках лопастей;
  • также в ряде экспериментальных вертолётах начала XX века роль реактивных двигателей играли пропеллеры, установленные на концах лопастей, например вертолёт Кёртиса-Блекера.

Самый первый реактивный вертолёт спроектировал и построил немецкий конструктор Добльгоф.
Экспериментальные реактивные вертолёты строились также в Польше, в США их разработкой по заказу военных довольно долго занималась фирма «Хьюз». Однако большего успеха добилась американская компания «Hiller», которая выпускала вертолёты YH-32 «Хорнет» и HJ-1 «Колибри» малыми сериями для армии, флота и полиции.
В 1956 году американец российского происхождения Евгений Глухарев поднял в воздух первый реактивный ранцевый вертолёт MEG-1X.
В настоящий момент вертолёты с реактивным приводом серийно не производятся.

Основным преимуществом такой схемы является простая и сравнительно лёгкая конструкция, исключающая сложную трансмиссию.
Главными недостатками такой компоновки считается:

  • слишком большой расход топлива;
  • шумность;
  • сложность изготовления герметичных втулок;

Для варианта с воздушно-реактивными двигателями к тому же:

  • сложности с безопасным снижением на авторотации;
  • необходимость в дополнительном стартовом устройстве, которое раскручивает несущий винт;
  • большая заметность в тёмное время суток из-за ярких огней двигателей.
  • огонь, вырывающийся из сопел(«привод горячего цикла») ослепляет пилота, особенно в ночное время.

Современные военные вертолеты

Отказ от стратегии «большой войны» привел к тому, что для ударных вертолетов задача борьбы с танками перестала быть первостепенной. С другой стороны, опыт локальных конфликтов в очередной раз показал значимость и универсальность боевых «вертушек». В результате их разработкой занялись многие страны.

Во второй половине 1970-х гг. в СССР объявили конкурс на создание боевого вертолета нового поколения. Ка-50 – вертолет, представленный КБ им.  Н.И. Камова, по настоянию военных был сделан одноместным. Генералы считали, что автоматизация позволит летчику выполнять боевые задачи в одиночку, а с одноместной кабиной машина станет легче. КБ им. М.Л. Миля выдвинуло проект двухместного Ми-28, у которого в отличие от его предшественника Ми-24 не было транспортно-десантного отсека.

После проведения сравнительных испытаний в 1995 г. на вооружение приняли Ка-50. Но доработка милевского вертолета продолжилась, и в 2013 г. ВВС РФ получили Ми-28Н «Ночной охотник» – версию, способную воевать в темное время суток. А вот эксплуатация Ка-50 показала, что один летчик все же не сможет воевать эффективно. Пришлось создавать двухместную версию – Ка-52 «Аллигатор». Сейчас на вооружении Российской армии состоят оба этих вертолета.

Ка-50 («Черная
акула»). 1995 г.

Ка-52 «Аллигатор».
2008 г.

Ми-28Н
(«Ночной
охотник» ).
2013 г.

В 1996 г. на замену устаревающему ударному вертолету АН-1 «Кобра» и вертолетам-разведчикам пришел RAH-66 «Команч» (reconnaissance attack helicopter – «разведывательно-ударный вертолет») – машина футуристических форм, использовавшая технологии «стелс». Предполагалось, что армия США закупит 1300 таких вертолетов. Однако воздушной разведкой стали заниматься беспилотные летательные аппараты, а с задачами противопартизанских войн вполне справлялась более дешевая «Кобра». В 2004 г. разработку оставшегося «не у дел» «Команча» прекратили, хотя его технологии могут использоваться в будущем.

RAH-66 «Команч». США. 1996 г.

Производство ударных вертолетов не долго оставалось «эксклюзивом» СССР / России и США – ими занялись и другие страны. Европа стремится к «технической независимости» от США, поэтому франко-немецкий концерн «Еврокоптер» создал «Тайгер» («Тигр»), а британцы с итальянцами совместно разработали вертолет А-129 «Мангуста». Неплохие ударные вертолеты разработаны в Китае и ЮАР, созданием такой машины занимаются также в Индии.

«Еврокоптер Тайгер».
Франция–Германия.
2002 г.

А-129 «Мангуста».
Италия,
Великобритания.
1990 г.

В 2005 г. в США был принят на вооружение первый в истории авиации серийный конвертоплан V-22 «Оспри». Этот летательный аппарат сочетает достоинства вертолета и самолета: он может взлетать и садиться вертикально, но в полете его винты создают тягу «по горизонтали», поэтому конвертоплан летит быстрее и тратит меньше топлива, чем вертолет, – хотя и уступает по скорости и экономичности самолету.

Самое сложное для любого конвертоплана – переход от режима висения (на взлете и посадке) к режиму горизонтального полета и обратно. Из-за этого доводка «Оспри» шла долго и трудно, несколько машин было потеряно в авариях и катастрофах. Сложность конструкции привела к тому, что цена «Оспри» превысила 100 млн долл. Споры о том, нужны ли военным конвертопланы, не утихают до сих пор.

Конвертоплан V-22 «Оспри». США. 2003 г

Поделиться ссылкой

Назначение несущего винта

Несущий винт предназначен для создания тяги на всех режимах полета, пропульсивной силы и для управления вертолетом. К несущим винтам предъявляются следующие специфические требования: высокий КПД на всех режимах полета; хорошие авторотирующие свойства; минимальные шарнирные моменты лопастей для облегчения управления вертолетом; обеспечение устойчивости движения лопастей относительно всех шарниров; удобство балансировки лопастей и всего несущего винта.

Работа несущих винтов вертолета. Рассмотрим распределение скоростей по диску винта при горизонтальном полете. Для характеристики положения лопасти относительно направления продольной оси вертолета в плоскости вращения винта вводится понятие азимута.

За начало отсчета принято считать положение лопасти, противоположное направлению продольной оси вертолета. Далее угол возрастает по направлению вращения винта. Лопасть, движущуюся на интервале от нуля до 180 градусов, называют наступающей, а на интервале от 180 до 360 градусов —отступающей. Следовательно, на азимуте сумма окружной скорости и скорости горизонтального полета на лопасти будет ненулевой.

Вследствие того, что тяга лопасти пропорциональна квадрату скорости обтекающего профиль лопасти потока, появится момент, стремящийся повернуть вертолет относительно его продольной оси. Для устранения этого момента на втулке несущего винта устанавливают горизонтальный шарнир, позволяющий лопасти перемещаться в плоскости тяги (в вертикальной плоскости) под действием неравномерных аэродинамических сил.

При этом шарнир не передает моменты на втулку. При движении лопасти от азимута 0 к 90 градусов ее тяга увеличивается, и лопасть перемещается вверх. Рассмотрим, как изменятся составляющие суммарного вектора скорости в каждом сечении лопасти. Набегающий сверху поток воздуха (при взмахе лопасти вверх) создает скос потока, и суммарный вектор скорости подходит к профилю под меньшим углом атаки. При уменьшении угла атаки уменьшается и тяга лопасти.

При движении лопасти от азимута 90 градусов скорость уменьшается, и лопасть начинает двигаться вниз. За счет набегающего снизу потока воздуха истинный угол атаки будет увеличиваться, а вместе с ним будет увеличиваться и тяга лопасти. Таким образом, за счет махового движения относительно шарнира тяга лопастей выравнивается по азимуту, не создавая момента относительно продольной оси вертолета.

При маховом движении лопасть, вращаясь относительно оси винта, описывает некоторый конус, положение оси которого определяется углами азимута и тангажа. При нейтральном положении управления ось конуса повернута назад на ах и вбок в сторону наступающей лопасти на несколько градусов.

Сложное движение лопасти относительно шарнира приводит к появлению сил Кориолиса, которые действуют на лопасть в плоскости вращения. Кроме того, на лопасть в той же плоскости действует сила сопротивления. Поэтому возникает необходимость в постановке вертикального шарнира, позволяющего лопасти совершать колебательные движения в плоскости вращения. Наличие вертикального шарнира может привести к появлению колебаний типа земного резонанса. Для борьбы с этими колебаниями применяют демпферы.

При помощи несущего винта вертолета создаются необходимые для управления силы и моменты. Это достигается за счет изменения углов установки лопастей на соответствующих азимутах, что приводит в свою очередь к изменению силы, создаваемой винтом, или наклону ее вектора в необходимом направлении.

Изменение углов установки на всех лопастях на одно и то же значение называется изменением, общего шага вертолетного винта. Если изменение углов производится по другому закону, то говорят о изменении циклического шага. Для этого в конструкцию втулки введен осевой шарнир, позволяющий лопасти поворачиваться относительно продольной оси на некоторый угол для изменения угла установки с помощью автомата перекоса.

Posted in Несущие винты

Двойной рекорд Жана Буле

Французский пилот Жан Буле в 1972 году установил за один полет сразу два рекорда, которые не побиты до настоящего времени. Летчик рассчитывал достичь рекордной высоты на своем Aérospatiale SA.315B Lama. Это ему удалось: машина поднялась на фантастическую высоту ‒ 12 442 метра над уровнем моря.

А вот второй рекорд получился спонтанным. У Жана Буле не оставалось выбора, так как на огромной высоте из-за перегрузок вышел из строя двигатель. Пилот перешел в режим авторотации и посадил машину. Летчик и его машина даже не получили повреждений.


Жан Буле в кабине вертолета

После необычного полета Жан Буле остался в авиации. До выхода на пенсию он работал летчиком-испытателем ВВС Франции.

Источники переменных нагрузок вертолета

Основные нагрузки вертолета носят переменный характер, они постоянно изменяются по величине и направлению с определенными частотами.

Основными источниками переменных нагрузок являются несущий и рулевой винты. Причиной периодического изменения сил, действующих на лопасти НВ, является непрерывное изменение скорости и направления набегающего на них потока в различных азимутах и в различных сечениях при поступательном полете вертолета. Когда лопасть при своем вращении движется навстречу набегающему на вертолет потоку, суммарная скорость ее обтекания увеличивается, а при движении назад, напротив, уменьшается. Поскольку аэродинамические силы пропорциональны квадрату скорости обтекания, подъемная сила Ул и лобовое сопротивление Хл лопасти также постоянно изменяются. Это вызывает маховое движение лопастей в вертикальной плоскости и колебания в плоскости вращения.

При маховом движении центры масс лопастей периодически приближаются и удаляются от оси винта, что вызывает появление переменных кориолисовых сил, действующих в плоскости вращения. Эти силы также вызывают колебания лопастей в плоскости вращения.

Все эти переменные силы передаются на втулку НВ и далее через вал винта и редуктор на фюзеляж вертолета, вызывая его колебания в вертикальной и горизонтальной плоскостях. Амплитуды переменных сил, передаваемых с лопастей, могут составлять тысячи ньютон, а для тяжелых вертолетов — десятки тысяч. Частоты этих сил кратны произведению частоты вращения винта на число лопастей.

Другие самодельные аппараты

Далеко не все предпочитают самодельный вертолет на пульте управления. Некоторые любители техники предпочитают собирать вполне серьезные машины. Они выглядят почти как настоящие геликоптеры, просто изготовлены в большинстве достаточно кустарно. Но это все-таки хобби.

Например, парень из Нигерии, который учится на физическом факультете, увлекается тем, что разбирает на запчасти старую автомобильную технику и собирает из этого настоящий самодельный вертолет. Чертежи парень разрабатывает также сам.

Про очередное свое детище нигерийский физик говорит, что собирал машину порядка восьми месяцев. Этот аппарат поднимался над нигерийскими землями более 6 раз. В качестве материала был использовать алюминиевый лом.

Данный плод инженерной мысли оснащен мотором от автомобиля «Хонда». Двигатель имеет мощность в 133 л. с. В кузове установлены сидения от «Тойоты». Другие комплектующие были от «Боинга», который терпел крушение неподалеку.

Еще один самодельный вертолет из бензопилы стал возможностью для заключенного организовать побег из тюрьмы. Правда, конструкция его была проста до банального. Заключенный приделал к бензопиле деревянный винт. Это дало возможность мужчине без труда преодолеть на таком «хеликоптере» более 100 метров.

А 82-летний житель Рязани, несмотря на свой возраст, увлекается авиацией и вертолетостроением. Токарь, фрезеровщик да и вовсе большой мастер собрал свой первый летательный аппарат в 30-летнем возрасте. Он тогда работал на одном из заводов в Алма-Аты. Там он познакомился с одним летчиком, а тот помог ему сконструировать самодельный одноместный вертолет.

Хоть этому вертолету уже порядка 50 лет, старый специалист все еще продолжает конструировать все новые и новые машины. Сегодня со своим сыном он пытается собрать еще одну модель аппарата. Сборка началась прямо во дворе, затем переехала в гараж.

В Харькове тоже живет один любитель вертолетной техники. Конечно, на его машине нельзя полетать над землей. Его вертолет оснащен автопилотом, а управление осуществляется по радиоканалу. Эта конструкция отличается наличием автопилота. Вертолет может облететь по 200 точек по заранее заданному маршруту, а также вернуться туда, откуда аппарат взлетал ранее.