Двухвинтовые вертолеты – Схемы вертолётов — Википедия

Схемы вертолётов — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 8 июня 2018;
проверки требуют 5 правок.
Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 8 июня 2018;
проверки требуют 5 правок.

Реактивный момент, действующий на корпус вертолёта, и его компенсация

Схема вертолёта описывает количество несущих винтов вертолёта, а также тип устройств, используемых для управления вертолётом.

Усилие для раскручивания несущего винта может передаваться от двигательной установки через осевой вал. В этом случае по третьему закону Ньютона возникает реактивный момент, закручивающий корпус вертолёта в противоположную от вращения несущего винта сторону (на земле такому вращению препятствует шасси аппарата).

Существует ряд основных конструктивных схем компенсации реактивного момента и управления вертолёта с использованием как единственного, так и нескольких несущих винтов.

В случаях, когда раскручивание несущего винта осуществляется либо набегающим потоком воздуха (автожиры, вертолёты в режиме полёта на авторотации), либо с помощью реактивных струй, расположенных на концах лопастей (реактивный вертолёт), реактивный момент не возникает, и соответственно, необходимость в его компенсации отсутствует.

ru.wikipedia.org

Семь основных вертолётных схем

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.

У вертолетной техники любых схем существует режим авторотации. Он относится к аварийным режимам. Это означает, что при отказе, например, двигателя несущий винт или винты при помощи обгонной муфты отсоединяются от трансмиссии и начинают свободно раскручиваться набегающим потоком воздуха, тормозя падение машины с высоты. В режиме авторотации возможна управляемая аварийная посадка вертолета, причем вращающийся несущий винт через редуктор продолжает раскручивать рулевой винт и генератор.

Классическая схема

Из всех типов вертолетных схем сегодня самой распространенной является классическая. При такой схеме машина имеет только один несущий винт, который может приводиться в движение одним, двумя или даже тремя двигателями. К этому типу, например, относятся ударные AH-64E Guardian, AH-1Z Viper, Ми-28Н, транспортно-боевые Ми-24 и Ми-35, транспортные Ми-26, многоцелевые UH-60L Black Hawk и Ми-17, легкие Bell 407 и Robinson R22.

При вращении несущего винта на вертолетах классической схемы возникает реактивный момент, из-за которого корпус машины начинает раскручиваться в сторону, противоположную вращению ротора. Для компенсации момента используют рулевое устройство на хвостовой балке. Как правило им является рулевой винт, но это может быть и фенестрон (винт в кольцевом обтекателе) или несколько воздушных сопел на хвостовой балке.

Особенностью классической схемы являются перекрестные связи в каналах управления, обусловленные тем, что рулевой винт и несущий приводятся одним и тем же двигателем, а также наличием автомата перекоса и множества других подсистем, ответственных за управление силовой установкой и роторами. Перекрестная связь означает, что при изменении какого-либо параметра работы воздушного винта, поменяются и все остальные. Например, при увеличении частоты вращения несущего винта возрастет и частота вращения рулевого.

Управление полетом осуществляется наклоном оси вращения несущего винта: вперед — машина полетит вперед, назад — назад, вбок — вбок. При наклоне оси вращения возникнет движущая сила и уменьшается подъемная. По этой причине для сохранения высоты полета летчику необходимо менять и угол установки лопастей. Направление полета задается изменением шага рулевого винта: чем он меньше, тем меньше компенсируется реактивный момент, и вертолет поворачивает в сторону, противоположную вращению несущего винта. И наоборот.

В современных вертолетах в большинстве случаев управление полетом по горизонтали осуществляется при помощи автомата перекоса. Например, для движения вперед летчик при помощи автомата уменьшает угол установки лопастей для передней половины плоскости вращения крыла и увеличивает — для задней. Таким образом сзади подъемная сила увеличивается, а спереди — уменьшается, благодаря чему изменяется наклон винта и появляется движущая сила. Такая схема управления полетом применяется на всех вертолетах почти всех типов, если на них установлен автомат перекоса.

Соосная схема

Второй по распространенности вертолетной схемой является соосная. В ней рулевой винт отсутствует, зато есть два несущих винта — верхний и нижний. Они располагаются на одной оси и вращаются синхронно в противоположных направлениях. Благодаря такому решению винты компенсируют реактивный момент, а сама машина получается несколько более устойчивой по сравнению с классической схемой. Кроме того, у вертолетов соосной схемы практически отсутствуют перекрестные связи в каналах управления.

Наиболее известным производителем вертолетов соосной схемы является российская компания «Камов». Она выпускает корабельные многоцелевые вертолеты Ка-27, ударные Ка-52 и транспортные Ка-226. Все они имеют по два винта, расположенных на одной оси друг под другом. Машины соосной схемы, в отличие от вертолетов классической схемы, способны, например, делать воронку, то есть выполнять облет цели по кругу, оставаясь на одном и том же расстоянии от нее. При этом носовая часть всегда остается развернутой в сторону цели. Управление рысканием осуществляется подтормаживанием одного из несущих винтов.

В целом управлять вертолетами соосной схемы несколько проще, чем обычными, особенно в режиме висения. Но существуют и свои особенности. Например, при выполнении петли в полете может случиться перехлест лопастей нижнего и верхнего несущего винтов. Кроме того, в проектировании и производстве соосная схема более сложна и дорога, чем классическая схема. В частности из-за редуктора, передающего вращение вала двигателя на винты, а также автомата перекоса, синхронно устанавливающего угол лопастей на винтах.

Продольная и поперечная схемы

Третьей по популярности является продольная схема расположения несущих винтов вертолета. В этом случае винты располагаются параллельно земле на разных осях и разнесены друг от друга — один находится над носовой частью вертолета, а другой — над хвостовой. Типичным представителем машин такой схемы является американский тяжелый транспортный вертолет CH-47G Chinook и его модификации. Если винты располагаются на законцовках крыльев вертолета, то такая схема называется поперечной.

Серийных представителей вертолетов поперечной схемы сегодня не существует. В 1960-1970-х годах конструкторское бюро Миля разрабатывало тяжелый грузовой вертолет В-12 (также известен, как Ми-12, хотя этот индекс неверен) поперечной схемы. В августе 1969 года прототип В-12 установил рекорд грузоподъемности среди вертолетов, подняв на высоту 2,2 тысячи метров груз массой 44,2 тонны. Для сравнения самый грузоподъемный в мире вертолет Ми-26 (классическая схема) может поднимать грузы массой до 20 тонн, а американский CH-47F (продольная схема) — массой до 12,7 тонны.

У вертолетов продольной схемы несущие винты вращаются в противоположных направлениях, однако это компенсирует реактивные моменты лишь отчасти, из-за чего в полете летчикам приходится учитывать возникающую боковую силу, уводящую машину с курса. Движение в стороны задается не только наклоном оси вращения несущих винтов, но и разными углами установки лопастей, а управление рысканием производится за счет изменения частоты вращения роторов. Задний винт у вертолетов продольной схемы всегда располагается чуть выше переднего. Это сделано для исключения взаимного влияния от их воздушных потоков.

Кроме того, на определенных скоростях полета вертолетов продольной схемы иногда могут возникать значительные вибрации. Наконец, вертолеты продольной схемы оснащаются сложной трансмиссией. По этой причине такая схема расположения винтов распространена мало. Зато вертолеты продольной схемы меньше других машин подвержены возникновению вихревого кольца. В этом случае во время снижения воздушные потоки, создаваемые винтом, отражаются от земли вверх, затягиваются винтом и снова направляются вниз. При этом подъемная сила несущего винта резко снижается, а изменение частоты вращения ротора или увеличение угла установки лопастей эффекта практически не оказывает.

Синхроптер

Сегодня вертолеты, построенные по схеме синхроптера, можно отнести к самым редким и наиболее интересными с конструктивной точки зрения машинами. Их производством до 2003 года занималась только американская компания Kaman Aerospace. В 2017 году компания планирует возобновить выпуск таких машин под обозначением K-Max. Синхроптеры можно было бы отнести к вертолетам поперечной схемы, поскольку валы двух их винтов расположены по бокам корпуса. Однако оси вращения этих винтов расположены под углом другу к другу, а плоскости вращения — пересекаются.

У синхроптеров, как у вертолетов соосной, продольной и поперечной схем, рулевой винт отсутствует. Несущие же винты вращаются синхронно в противоположные стороны, а их валы связаны друг с другом жесткой механической системой. Это гарантированно предотвращает столкновение лопастей при разных режимах и скоростях полета. Впервые синхроптеры были изобретены немцами во время второй мировой войны, однако серийное производство велось уже в США с 1945 года компанией Kaman.

Направлением полета синхроптера управляют исключительно изменением угла установки лопастей винтов. При этом из-за перекрещивания плоскостей вращения винтов, а значит сложения подъемных сил в местах перекрещивания, возникает момент кабрирования, то есть подъема носовой части. Этот момент компенсируется системой управления. В целом же, считается, что синхроптером проще управлять в режиме висения и на скоростях больше 60 километров в час.

К достоинствам таких вертолетов относится экономия топлива за счет отказа от рулевого винта и возможность более компактного размещения агрегатов. Кроме того, синхроптерам характерна большая часть положительных качеств вертолетов соосной схемы. К недостаткам же относится необычайная сложность механической жесткой связи валов винтов и системы управления автоматами перекоса. В целом это делает вертолет дороже, по сравнению с классической схемой.

Мультикоптер

Разработка мультикоптеров началась практически одновременно с работами над вертолетом. Именно по этой причине первым вертолетом, совершившим управляемый взлет и посадку стал в 1922 году квадрокоптер Ботезата. К мультикоптерам относят машины, как правило имеющие четное количество несущих винтов, причем их должно быть больше двух. В серийных вертолетах сегодня схема мультикоптеров не используется, однако она чрезвычайно популярна у производителей малой беспилотной техники.

Дело в том, что в мультикоптерах используются винты с неизменяемым шагом винта, причем каждый из них приводится в движение своим двигателем. Компенсация реактивного момента производится вращением винтов в разные стороны — половина крутится по часовой стрелке, а другая половина, расположенная по диагонали, — в противоположном направлении. Это позволяет отказаться от автомата перекоса и в целом значительно упростить управление аппаратом.

Для взлета мультикоптера частота вращения всех винтов увеличивается одинаково, для полета в сторону — вращение винтов на одной половине аппарата ускоряется, а на другой — замедляется. Поворот мультикоптера производится замедлением вращения, например, винтов, крутящихся по часовой стрелке или наоборот. Такая простота конструкции и управления и послужила основным толчком к созданию квадрокоптера Ботезата, однако последующее изобретение рулевого винта и автомата перекоса практически затормозило работы над мультикоптерами.

Причиной же, по которой сегодня не существует мультикоптеров, предназначенных для перевозки людей, является безопасность полетов. Дело в том, что в отличие от всех остальных вертолетов, машины с несколькими винтами не могут совершать аварийную посадку в режиме авторотации. При отказе всех двигателей мультикоптер становится неуправляемым. Впрочем, вероятность такого события невысока, однако отсутствие режима авторотации является главным препятствием для прохождении сертификации на безопасность полетов.

Впрочем, в настоящее время немецкая компания e-volo занимается разработкой мультикоптера с 18 роторами. Этот вертолет предназначен для перевозки двух пассажиров. Как ожидается, он совершит первый полет в ближайшие несколько месяцев. По расчетам конструкторов, прототип машины сможет находиться в воздухе не больше получаса, однако этот показатель планируется довести по меньшей мере до 60 минут.

Следует также отметить, что помимо вертолетов с четным количеством винтов существуют и мультикоптерные схемы с тремя и пятью винтами. У них один из двигателей расположен на отклоняемой в стороны платформе. Благодаря этому осуществляется управление направлением полета. Впрочем, в такой схеме становится сложнее гасить реактивный момент, поскольку два винта из трех или три из пяти всегда вращаются в одном направлении. Для нивелирования реактивного момента некоторые из винтов вращаются быстрее, а это создает ненужную боковую силу.

Скоростная схема

Сегодня наиболее перспективной в вертолетной технике считается скоростная схема, позволяющая вертолетам летать на существенно большей скорости, чем могут современные машины. Чаще всего такую схему называют комбинированным вертолетом. Машины этого типа строятся по соосной схеме или с одним винтом, однако имеют небольшое крыло, создающее дополнительную подъемную силу. Кроме того, вертолеты могут быть оснащены толкающим винтом в хвостовой части или двумя тянущими на законцовках крыла.

Ударные вертолеты классической схемы AH-64E способны развивать скорость до 293 километров в час, а соосные Ка-52 — до 315 километров в час. Для сравнения, комбинированный вертолет — демонстратор технологий Airbus Helicopters X3 с двумя тянущими винтами может разгоняться до 472 километров в час, а его американский конкурент с толкающим винтом — Sikorksy X2 — до 460 километров в час. Перспективный разведывательный скоростной вертолет S-97 Raider сможет летать на скоростях до 440 километров в час.

Строго говоря, комбинированные вертолеты относятся скорее не к вертолетам, а к другому типу винтокрылых летательных аппаратов — винтокрылам. Дело в том, что движущая сила у таких машин создается не только и не столько несущими винтами, сколько толкающими или тянущими. Кроме того, за создание подъемной силы отвечают и несущие винты, и крыло. А на больших скоростях полета управляемая обгонная муфта отключает несущие винты от трансмиссии и дальнейший полет идет уже в режиме авторотации, при которой несущие винты работают, фактически, как крыло самолета.

В настоящее время разработкой скоростных вертолетов, которые в перспективе смогут развивать скорость свыше 600 километров в час, занимаются несколько стран мира. Помимо Sikorsky и Airbus Helicopters такие работы ведут российские «Камов» и конструкторское бюро Миля (Ка-90/92 и Ми-X1 соответственно), а также американская Piacesky Aircraft. Новые комбинированные вертолеты смогут совместить в себе скорость полета турбовинтовых самолетов и вертикальные взлет и посадку, присущие обычным вертолетам.

Фотография: Official U.S. Navy Page / flickr.com

Автор: Василий Сычев

Источник: Винтокрылые лошадки

hobby.rudic.ru

Вертолет Як-24 Фото. Видео. Характеристики. Скорость

Вертолеты России и мира видео, фото, картинки смотреть онлайн занимают важное место в общей системе народного хозяйства и Вооруженных Сил, с честью выполняя возложенные на них гражданские и военные задачи. По образному выражению выдающегося советского ученого и конструктора МЛ. Миля, «сама наша страна как бы “сконструирована” для вертолетов». Без них немыслимо освоение бескрайних и непроходимых пространств Крайнего Севера, Сибири и Дальнего Востока. Вертолеты стали привычным элементом пейзажа наших грандиозных строек. Они широко применяются как транспортное средство, в сельском хозяйстве, строительстве, спасательной службе, военном деле. При выполнении ряда операций вертолеты просто незаменимы. Кто знает, здоровье скольких людей было спасено экипажами вертолетов, принявших участие в ликвидации последствий аварии на Чернобыльской АЭС. Жизни тысяч советских солдат спасли боевые «вертушки» в Афганистане.

Русские вертолеты прежде чем стать одними из основных современных транспортных, технологических и боевых средств, вертолеты прошли длинный и не всегда гладкий путь развития. Идея подъема в воздух с помощью несущего винта зародилась у человечества едва ли не раньше, чем идея полета на фиксированном крыле. На ранних этапах истории авиации и воздухоплавания создание подъемной силы путем «ввинчивания в воздух» было популярнее других способов. Этим объясняется обилие проектов винтокрылых летательных аппаратов в XIX — начале XX вв. Только четыре года отделяют полет самолета братьев Райт (1903 г.) от первого подъема человека в воздух на вертолете (1907 г.).

Лучшие вертолеты использовали ученые и изобретатели, они долго колебались, какому способу отдать предпочтение. Однако к концу первого десятилетия XX в. менее энергоемкий и более простой с точки зрения аэродинамики, динамики и прочности самолет вырвался вперед. Успехи его были впечатляющими. Прошло почти 30 лет, прежде чем создателям вертолетов удалось наконец сделать свои аппараты работоспособными. Уже в годы второй мировой войны вертолеты пошли в серийное производство и начали применяться. По окончании войны возник так называемый «вертолетный бум». Многочисленные фирмы принялись строить образцы новой перспективной техники, но не все попытки увенчались успехом.

Боевые вертолеты России и США Построить по-прежнему было сложнее, чем самолет аналогичного класса. Военные и гражданские заказчики не спешили ставить в ряд с уже привычными самолетами авиационную технику нового типа. Только эффективное применение американцами вертолетов в начале 50-х гг. в войне в Корее убедило рад военачальников, в том числе и советских, в целесообразности использования этого летательного аппарата вооруженными силами. Однако многие, как и раньше, продолжали считать вертолет «временным заблуждением авиации». Потребовалось еще более десяти лет, пока вертолеты окончательно не доказали свою исключительность и незаменимость в выполнении рада военных задач.

Вертолеты РФ сыграли большую роль в создании и разработках российских и советских ученых, конструкторов и изобретателей. Их значение столь велико, что даже дало основание одному из основоположников отечественного вертолетостроения академику Б.Н. Юрьеву считать наше государство «родиной вертолетов». Данное утверждение, конечно, слишком категорично, но нашим вертолетчикам есть чем гордиться. Это научные труды школы Н.Е. Жуковского в дореволюционный период и впечатляющие полеты вертолета ЦАГИ 1-ЭА в довоенные годы, рекорды послевоенных вертолетов Ми-4, Ми-6, Ми-12, Ми-24 и уникальное семейство вертолетов «Ка» соосной схемы, современные Ми-26 и Ка-32 и многое, многое другое.

Новый вертолет России относительно неплохо освещен в книгах и статьях. Незадолго до своей смерти Б.Н. Юрьев приступил к написанию фундаментального труда «История вертолетов», но успел подготовить только главы, касавшиеся его собственных работ в 1908 — 1914 гг. Отметим, что недостаточное внимание к истории такой отрасли авиации, как вертолетостроение, характерно и для зарубежных исследователей.

Военные вертолеты России по-новому освещающие историю разработки вертолетов и их теории в дореволюционной России, вклад отечественных ученых и изобретателей в мировой процесс развития этого вида техники. Обзор дореволюционных отечественных работ по винтокрылым летательным аппаратам, в том числе и ранее неизвестных, а также их анализ были даны в соответствующей главе в книге «Авиация в России», подготовленной к печати в 1988 г. ЦАГИ. Однако ее небольшой объем существенно ограничил размеры приведенной информации.

Гражданские вертолеты в своих лучших окрасках. Предпринята попытка как можно более полно и всесторонне осветить деятельность отечественных энтузиастов вертолетостроения. Поэтому описывается деятельность ведущих отечественных ученых и конструкторов, а также рассматриваются проекты и предложения, авторы которых значительно уступали им по своим знаниям, но вклад которых нельзя было не учитывать. Тем более что в некоторых проектах, отличавшихся в общем сравнительно не высоким уровнем проработки, также встречаются интересные предложения и идеи.

Название вертолетов обозначившими существенные качественные изменения в этом виде техники. Такими событиями являются начало постоянной и систематической разработки проектов вертолетов; постройка первых натурных вертолетов, способных оторваться от земли, и начало серийного производства и практического применения вертолетов. В данной книге рассказывается о ранних этапах истории вертолетостроения: от зарождения идеи подъема в воздух посредством винта до создания первых вертолетов, способных оторваться от земли. Вертолет, в отличие от самолета, махолета и ракеты, не имеет прямых прообразов в природе. Однако винт, с помощью которого создается подъемная сила вертолета, был известен еще с античных времен.

Маленькие вертолеты несмотря на то что были известны воздушные винты и существовали эмпирические прообразы вертолетов, идея использования несущего винта для подъема в воздух не получила распространения до конца XVIII в. Все разрабатывающиеся в то время проекты винтокрылых аппаратов оставались неизвестными и были обнаружены в архивах много веков спустя. Как правило, сведения о разработке таких проектов сохранились в архивах наиболее выдающихся ученых своего времени, таких, как Го Хун, Л. да Винчи, Р. Гук, М.В. Ломоносов, которым в 1754 г. была создана «аэродромическая машина».

Частные вертолеты за короткое время были созданы буквально десятки новых конструкций. Это было состязанием самых разнообразных схем и форм, как правило» одно- или двухместных аппаратов, имевших главным образом экспериментальное назначение. Естественным заказчиком этой дорогой и сложной техники были военные ведомства. Первые вертолеты в разных странах получили назначение связных и разведывательных военных аппаратов. В развитии вертолетов, как и во многих других областях техники, можно четко различить две линии развития — но размерности машин, т е. количественную» и почти одновременно возникшую линию развития качественного совершенствования летательных аппаратов внутри определенной размерной или весовой категории.

Сайт о вертолетах на котором содержится наиболее полное описание. Применяется ли вертолет для геологической разведки, сельскохозяйственных работ или для перевозки пассажиров — определяющую роль играет стоимость часа эксплуатации вертолета Большую долю в ней составляет амортизации, т е. цена, поделенная на срок его службы. Последний определяется ресурсом агрегатов, г, е. их сроком службы. Проблема повышения усталостной прочности лопастей, валов и трансмиссий, втулок несущего винта и других агрегатов вертолета стала первостепенной задачей, занимающей и сейчас конструкторов вертолетов. В наставшее время ресурс 1000 час уже не является редкостью для серийного вертолета и нет основания сомневаться в его дальнейшем повышении.

Современные вертолеты сравнение боевых возможностей подлинное видео сохранилось. Встречающееся в некоторых изданиях ее изображение представляет собой примерную реконструкцию, причем не во всем бесспорную, проведенную в 1947 г. Н.И. Камовым. Однако на основе приведенных архивных документов можно сделать ряд выводов. Судя по способу испытания (подвеска на блоках), «аэродромическая машина» несомненно представляла собой аппарат вертикального взлета и посадки. Из двух известных в то время способов вертикального подъема — при помощи машущих крыльев или посредством несущего винта — первый кажется маловероятным. В протоколе сказано, что крылья двигались горизонтально. У большинства махолетов они, как известно, движутся в вертикальной плоскости. Махолет, крылья которого совершают колебательные движения в горизонтальной плоскости с углом установки, изменяемым циклически, несмотря на неоднократные попытки, построить до сих пор не удалось.

Самый лучший вертолет проектирование всегда направлено в будущее. Однако для того чтобы яснее представить себе возможности дальнейшего развития вертолетов, полезно попытаться понять основные направления их развития из прошлого опыта. Здесь интересна, конечно, не предыстория вертолетостроения, о которой мы лишь кратко упомянем, а его история с момента, когда вертолет как новый тип летательных аппаратов стал уже пригоден для практического использования. Первые упоминания об аппарате с вертикальным винтом — геликоптере содержатся в записям Леонардо да Винчи, относящихся к 1483 г. Первый этап развития тянется от модели геликоптера, созданной М В. Ломоносовым в 1754 г, через длинный ряд проектов, моделей и даже построенных в натуру аппаратов, которым не суждено было подняться в воздух, до постройки первого в мире вертолета, которому и 1907 г. удалось оторваться от земли.

Самый быстрый вертолет в очертаниях этой машины мы узнаем принципиальную схему наиболее распространенных сейчас в мире одновинтовых вертолетов. Вернуться к этой работе Б. И. Юрьеву удалось лишь в 1925 г. В 1932 г. группа инженеров, возглавляемая А. М. Черемухицнч, построила вертолет ЦАГИ 1-ЭА, который достиг высоты полета 600 м и продержался в воздухе 18 м/ш, что было для того времени выдающимся достижением. Достаточно сказать, что официальный рекорд высоты полета, установленный спустя 3 года на новом соосном вертолете Бреге, составил всего 180 м. В это время в развитии вертолетов (геликоптеров) возникла некоторая пауза. На передний план выдвинулась новая ветвь винтокрылых аппаратов -автожиры.

Новый вертолет России с большей нагрузкой на площадь крыла, вплотную встретилась с новом тогда проблемой штопора потерей скорости. Создать безопасный и достаточно совершенный автожир оказалось проще, чем построить геликоптер-вертолет. Свободно вращающийся от набегающего потока несущий винт исключал необходимость в сложных редукторах и трансмиссиях. Примененное на автожирах шарнирное крепление лопастей несущего винта к втулке обеспечило им гораздо большую прочность, а автожиру устойчивость. Наконец, остановка двигателя перестала быть опасной, как это было у первых геликоптеров: авторотируя автожир легко совершал посадку с малой скоростью.

Большие вертолеты для десантирования морской пехоты с кораблей определила дальнейшее развитие военного вертолетостроения как транспортно-десантного. Высадка на вертолетах S-55 американского десанта в Инчоне во время войны в Корее (1951 г.) подтвердила такую тенденцию. Размерный ряд транспортно-десантных вертолетов стал определяться габаритами и весом наземных транспортных средств, которыми пользуются войска и которые необходимо было перебрасывать по воздуху Дело в том» «по обычное вооружение, главным образом артиллерийское, перевозимое тягачами, на весу близко к весу самих тягачей. Поэтому грузоподъемность первых транспортных вертолетов в зарубежных армиях составила 1200-1600 кге (вес легкого военного автомобили, используемого в качестве тягача и соответствующих орудий).

Вертолеты СССР соответствуют весу легких и средних танков или соответствующих самоходных шасси. Будет ли завершена эта линия развития в таком ряде размерностей — зависит от постоянно меняющейся военной доктрины. Артиллерийские системы в большей мере заменяются ракетами, поэтому и зарубежной печати мы находим требования. Мощности не приводили к увеличению полезной нагрузки. Действительно, но техническому уровню того времени вес винтов, редукторов к всего аппарата в целом увеличивался с повышением мощности быстрее, чем возрастала подъемная сила. Однако при создании нового полезного и тем более нового для народнохозяйственного применении конструктор не может мириться с понижением достигнутого уровня весовой отдачи.

Советские вертолеты первые образцы, в сравнительно короткие сроки были созданы, поскольку удельный вес поршневых двигателей всегда понижался с увеличением мощности. Но в 1953 г. после создания 13-тонного вертолета Сикорского S-56 с двумя поршневыми двигателями мощностью 2300 л. с размерный ряд вертолетов на Запале прервался и только в СССР, применив турбовинтовые двигатели. В середине пятидесятых годов надежность вертолетов стала значительно выше, следовательно, расширились и возможности их применения в народном хозяйстве. На первый план выдвинулись вопросы экономики.

oruzhie.info

Вертолет с двумя винтами. Вертолет с двумя несущими винтами.

 

Среди большого количества схем вертолетов, разработанных до сих пор, широко распространена схема с двумя соосно расположенными несущими винтами, которая впервые была применена М. В. Ломоносовым на его «аэродромической машинке». Оба несущих винта в этой схеме находятся на одной оси, один под другим. Вал верхнего винта при этом проходит внутри полого вала нижнего винта. Винты вращаются в противоположных направлениях, поэтому на фюзеляж передаются два реактивных момента, взаимно уравновешивающих друг друга. Вертолеты, построенные по этой схеме, обладают хорошей маневренностью.

В частности, за счет изменения углов установки лопастей одного из винтов по сравнению с установочными углами лопастей другого винта (дифференциальное изменение общего шага винтов) достигается разность в их реактивных моментах, которая, передаваясь на фюзеляж, поворачивает вертолет в ту или иную сторону. Продольное и поперечное управление и управление подъемом и спуском будут описаны ниже. Сейчас заметим только, что принципы такого управления одинаковы для большинства вертолетов.

 

Вертолет с двумя винтами

 

В России по этой схеме был построен вертолет еще в 1907 г. конструктором Антоновым. Впоследствии эту схему применяли во многих странах. Современный вертолет конструкции II. И. Камова создан также по двухвинтовой соосной схеме.

Основными преимуществами вертолетов, построенных по этой схеме, являются их малый размер и небольшой вес. Это достигается отсутствием длинной хвостовой балки для установки рулевого винта н длинных валов для передачи крутящего момента от двигателя на винты, так как винты установлены на одной вертикальной оси почта рядом.

Любопытно отметить, что все вертолеты весом до 800 кг построены по двухвинтовой соосной схеме. Возможно, что именно такие вертолеты станут в недалеком будущем широко распространенными летательными аппаратами индивидуального пользования.

Эта схема, как и любая другая, не лишена недостатков. Так, вследствие того, что нижний винт работает в струе воздуха, отброшенной и закрученной верхним винтом, ухудшаются условия его работы и затруднен расчет винта при проектировании.

Вертолет с двумя продольно расположенными несущими винтами

Схема вертолета с продольно расположенными несущими винтами впервые была предложена Н. И. Сорокиным. Согласно этой схеме, один винт располагается над носовой частью фюзеляжа, а второй — над хвостовой. Оба винта могут приводиться во вращение одним или двумя двигателями. Направление вращения винтов противоположное для взаимного погашения реактивных моментов.

 

Вертолет с двумя несущими винтами

 

По этой схеме выгодно строить тяжелый многоместный вертолет, так как фюзеляж такого вертолета оказывается удобным помещением для грузов и пассажиров и, кроме того, вертолет этой схемы имеет хорошую продольную управляемость и допускает значительное изменение положения центра тяжести вдоль оси фюзеляжа. Так, если вертолет будет опускать нос, т. е. центр тяжести переместился вперед, то создастся пикирующий момент, который легко может быть устранен увеличением тяги носового винта при соответствующем уменьшении тяги винта, установленного в хвосте. При перемещении центра тяжести паза- мы должны будем увеличить тягу винта, установленного в хвосте, и уменьшить тягу носового винта.

Преимущество вертолета, построенного по этой схеме, состоит в том, что он имеет малое поперечное сечение фюзеляжа, а следовательно, малое вредное сопротивление, что позволяет летать с наибольшими скоростями.

 

Вертолет с двумя несущими винтами

 

Недостаток вертолета, построенного по этой схеме, в том, что задний винт при полете вертолета вперед работает в воздухе, предварительно возмущенном передним винтом, а это уменьшает его коэффициент полезного действия.

Показана модель вертолета с двумя продольно расположенными винтами. Лопасти несущих винтов вертолета для облегчения ангарного хранения могут быть изготовлены складывающимися над фюзеляжем, что сильно уменьшает габарит вертолета.

 

Вертолет с двумя несущими винтами

 

 

Avia.pro

avia.pro

Соосные несущие винты — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 8 июня 2018;
проверки требуют 4 правки.
Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 8 июня 2018;
проверки требуют 4 правки.

Колонка несущих винтов на Ка-26
Воздушный винт АВ-90 на самолёте Ан-22

Соосная схема — схема построения вертолёта, при которой пара установленных параллельно винтов вращается в противоположных направлениях вокруг общей геометрической оси.
На винтокрылых аппаратах позволяет взаимно компенсировать реактивные моменты пары несущих винтов, сохранив максимально плотную компоновку приводов.
Данная конфигурация наиболее широко представлена в серийно выпускаемых вертолётах фирмы Камов.

ru.wikipedia.org

История вертолета В-12, он же Ми-12

После создания самого большого в мире вертолета Ми-6 главный конструктор и ведущие специалисты ОКБ М. Л. Миля отнюдь не считали исчерпанными возможности дальнейшего увеличения размеров и грузоподъемности винтокрылых машин. Народное хозяйство и особенно вооруженные силы часто нуждались в перевозке неразъемных грузов массой свыше 20 т с помощью летательных аппаратов вертикального взлета и посадки. Первые исследования по созданию сверхтяжелого вертолета, получившего обозначение В-12 (Ми-12), или изделие 65, начались в ОКБ в 1959 г. Спустя два года председатель Госкомитета по авиационной технике П. В. Дементьев официально утвердил заводу задание на проработку вертолета грузоподъемностью 20 – 25 т.

Одновременно на фирме рассматривали возможность создания и большей машины, способной поднимать грузы до 40 т и получившей название В-16 (Ми-16). В те же годы проектирование подобных вертолетов велось и на крупнейших американских фирмах, но там дальше этапа эскизного проекта дело не пошло. Проработки же милевцев убедили правительство в реальности постройки сверхтяжелого вертолета, и 3 мая 1962 г. последовало постановление Совета Министров СССР о разработке В-12 с грузовой кабиной, аналогичной грузовой кабине гигантского самолета Ан-22, проектируемого ОКБ О. К. Антонова. Вертолет должен был перевозить различные виды боевой техники массой до 25 т, в том числе новейшие баллистические ракеты стратегического назначения 8К67, 8К75 и 8К82.


Модель вертолета В-12, выполненного по одновинтовой схеме с четырьмя двигателями

Заместитель главного конструктора по В-12 был назначен Н. Т. Русанович, в 1968 г. его сменил М. Н. Тищенко; ведущим конструктором стал Г. В. Ремезов. Ведущими инженерами по летным испытаниям были Д. Т. Мацицкий и В. А. Изаксон-Елизаров. Большинство отечественных и зарубежных авторитетных специалистов считали, что наиболее рационально для вертолета большой грузоподъемности использовать продольную схему. Для изучения особенностей этой схемы Летная станция завода № 329 получила армейский Як-24 и приобретенный в США вертолет Боинг-Вертол V-44. На них исследовались проблемы взаимовлияния винтов и распределения между ними мощности, определения потребной мощности двигателей на режимах полета, оценивались возможности полета со скольжением и т.п. Параллельно конструкторы ОКБ М. Л. Миля создавали первый проект В-12, в котором расположены продольно винтомоторные группы Ми-6 были соединены синхронизирующим валом с перекрытием несущих винтов. Из-за опасности схлестывания пятилопастных несущих винтов их расположили с минимальным перекрытием.

В связи с этим фюзеляж получился довольно громоздкий и более длинный, чем требовалось по ТТТ. Принципиальный недостаток компоновки заключался в том, что воздухозаборники задней пары двигателей находились в зоне выхлопов передней винтомоторной группы – возникала опасность помпажа двигателей. Анализ особенностей продольной схемы показал, что она приводит к низким значениям динамического потолка, скорости и скороподъемности, невозможности продолжать полет при отказе двух двигателей и резкому ухудшению летных характеристик на динамическом потолке и при повышении температуры наружного воздуха, а также к ряду других нежелательных последствий. Поэтому от продольной схемы пришлось отказаться.


Натурный испытательный стенд окончательного варианты вертолета В-12

По решению М. Л. Миля началось исследование других схем. Одновинтовая схема была наиболее изученной. Опыт испытаний вертолета В-7 заставил исключить из рассмотрения схему с реактивным приводом несущего винта, казавшуюся первоначально очень перспективной для аппаратов большой грузоподъемности. При сохранении механического привода сложной становилась проблема проектирования главного редуктора. Конструкторы пытались решить ее, расположив два главных редуктора от Ми-6 один над другим с приводом на один общий вал. Несущий винт диаметром 38 м собирался из восьми лопастей от Ми-6 на комлевых наконечниках увеличенной длины. Однако создание главного редуктора предложенной схемы в ограниченные сроки представлялось маловероятным. Тогда возникла идея свободной турбины большого диаметра с вертикально расположенным валом. Турбина должна была находиться под главным редуктором на общей вертикальной оси. Газогенератор двигателя соединялся с турбиной газоводом – «улитой». В этом случае конструкция главного редуктора существенно упрощалась благодаря отсутствию конических шестерен, но изготовление тихоходной турбины диаметром 4,5 м требовало тоже достаточно много времени. Поэтому в 1962 г. специалисты ОКБ М. Л. Миля решили вернуться к идее «удвоения» винтомоторных групп Ми-6, но уже не по продольной, а по поперечной схеме.


Макет В-12 в сборочном цехе МВЗ в Панках

Разработка сверхтяжелого двухвинтового вертолета поставила перед милевцами ряд сложных проблем, специфических для поперечной схемы, которые к тому же усугублялись большими размерами проектируемого аппарата. Как известно, именно эти проблемы стали причиной неудач многих талантливых конструкторских коллективов в разных странах, пытавшихся строить винтокрылые машины поперечной схемы. Ряд крупнейших специалистов авиационной промышленности, в том числе видных ученых ЦАГИ, считали, что такая схема бесперспективна. Тем не менее, М. Л. Миль и его единомышленники взялись за решение этой задачи и уверенно отстаивали свою правоту перед компетентными правительственными комиссиями.

При проектировании сверхтяжелого В-12 конструкторы ОКБ М. Л. Миля максимально учитывали опыт строительства вертолетов ОКБ И. П. Братухина. Труднейшей из проблем поперечной схемы было проектирование достаточно легких, обеспечивающих минимальные индуктивные потери от обдувки винтами, и в тоже время жестких и прочных консолей для винтомоторных групп. От подкосного прямоугольного «самолетного» крыла, применяемого на некоторых вертолетах и винтокрылах, пришлось сразу отказаться из-за его большой массы и значительных потерь тяги винтов на режиме висения. Необходимо было создать консольную ферму  такой конструкции, которая исключала бы появление самовозбуждающихся колебаний, высоких переменных напряжений и вибраций, а также и других видов динамической неустойчивости конструкции, в том числе одного из опаснейших – воздушного резонанса несущего винта на упругом основании.


Выкатка вертолета В-12 из сборочного цеха МВЗ в Панках на доводочную площадку, 1967 г.

Вероятность его возникновения на вертолете поперечной схемы увеличивалась из-за наличия тяжелых гондол с винтомоторными установками на концах консолей, вследствие чего собственные частоты колебаний конструкции оказывались соизмеримы с частотой вращения несущих винтов. С помощью разработанного в ОКБ метода расчета параметров конструкции из условий обеспечения ее минимальной массы и исключения возможности возникновения воздушного резонанса к середине 1963 г. была спроектирована жесткая и легкая конструкция ферменной консоли с крылом, сужение которого меньше единицы (концевая хорда больше корневой). М. Л. Миль называл его «крылом обратного сужения». Такое решение обеспечивало минимальную хорду крыла в зоне максимальных индуктивных скоростей потока от несущих винтов и максимальную хорду вблизи осей винтов, что уменьшало потери подъемной силы от обдувки крыла и препятствовало обратному перетеканию воздушного потока. Эта ферма дала, по сравнению с обычном крылом, выигрыш в полезной нагрузке около девяти тонн и позволила обеспечить требуемую грузоподъемность. Созданная конструктивная схема вертолета была оформлена как изобретение, и на нее были получены патенты в США, Великобритании и ряде других стран.


Проект вертолета В-16 поперечной двухвинтовой схемы с двумя ГТД

Серьезной задачей был и выбор направления вращения винтов. Исследования показали, что для «гармоничного» сочетания поперечного и путевого управления необходимо обеспечить такое вращение винтов, при котором наступающие лопасти несущих винтов проходили бы над фюзеляжем.

Для проверки расчетов жесткостных и частотных характеристик конструкции планера проводились исследования на динамически подобных моделях В-12, изготовленных в масштабе 1:10. Началось строительство натурного испытательного стенда для доводки несущей системы, трансмиссии и силовой установки. Проводились продувки моделей вертолета в аэродинамических трубах ЦАГИ. К разработкам привлекались многие смежники. В апреле 1965 г. последовало постановление Совета Министров о строительстве первого опытного вертолета. На фирме М. Л. Миля значительно усилили производственную и экспериментальную базы, пополнили штат новыми сотрудниками, а на саратовском авиационном заводе была начата подготовка к выпуску первой войсковой серии из пяти вертолетов В-12. В конце того же года на натурном макете В-12 военный заказчик исследовал возможность размещения 36 видов тяжелой боевой техники. В апреле 1966 г. государственная комиссия окончательно одобрила натурный макет, и началась сборка первого опытного образца.


Модель вертолета В-12, выполненного по одновинтовой схеме с двумя мощными ГТД

После завершения сборки первый летный экземпляр проходил частотные испытания прямо в сборочном цехе. Его подвесили на амортизационных шнурах к специальным порталам, на втулках несущих винтов установили имитаторы лопастей и вибраторы. Подобные фундаментальные исследования проводились впервые в практике мирового вертолетостроения. Они подтвердили результаты расчетов жесткости и вибраций, и в начале лета 1967 г. первый летный образец был признан готовым к летным испытаниям.

Воздушный гигант В-12 представлял собой четырехдвигательный транспортно-десантный вертолет двухвинтовой поперечной схемы. Винтомоторные группы от Ми-6 крепились на концах ферменных консолей. Диаметр готовых несущих винтов оказался недостаточным для этого вертолета, что потребовало форсирования исходный силовых установок. В ОКБ П. А. Соловьева для В-12 создали специальную модификацию серийного двигателя Д-25Ф мощностью 6500 л.с. Крылья с сужением меньше единицы имели небольшой угол поперечного V для улучшения пилотажных характеристик вертолета. В центроплане был установлен промежуточный редуктор, обеспечивавший излом трансмиссионного вала. Трансмиссионный вал синхронизировал вращение имевших трехметровое перекрытие несущих винтов и передавал мощность с одного редуктора на другой при управлении по крену и в случае отказа одного или даже двух двигателей с одной стороны. Горючее размещалось в крыльевых и наружных подвесных топливных баках.

Модели первоначальных вариантов вертолета В-12

Фюзеляж В-12 был выполнен в виде полумонокока и походил внутри, по образному выражению одного из иностранных специалистов, на гигантский готический собор. Его переднюю часть занимала двухэтажная кабина экипажа. На нижнем этаже располагались два летчика, бортинженер и бортэлектрик, на верхнем – штурман и бортрадист. В хвостовой части фюзеляжа находились силовой трап и боковые створки, которые при раскрытии образовывали проем для въезда самоходной техники и погрузки различных грузов с помощью мощных электролебедок и тельферов. Центральную часть фюзеляжа занимал большой грузовой отсек размером 28,15 х 4,4 х 4,4 м. В нем могли разместиться 196 солдат или 158 раненых.


Изготовление первого экземпляра вертолета В-12 в сборочном цехе завода № 329 в Панках

Сзади под фюзеляжем располагалось «самолетное» хвостовое оперение с рулями высоты и направления и двумя вертикальными шайбами. Руль направления предназначался для повышения эффективности путевого управления. Управление рулем высоты осуществлялось синхронно  с управлением общим шагом несущих винтов. Принципиальная схема управления В-12 была типовой для вертолетов поперечной схемы: величина подъемной силы регулировалась одновременным изменением общего шага несущих винтов; дифференциальное управление общим шагом обеспечивало управление по крену; изменение продольной балансировки и величины пропульсивной силы осуществлялось изменением циклического шага обоих винтов с помощью автоматов перекоса; дифференциальное изменение циклического шага обеспечивало путевое управление.


Ферменная консоль с крылом

Система управления В-12 проектировалась с учетом большой протяженности проводки, возможный деформаций конструкции, большой массы и достаточно больших сил трения элементов проводки. Система была двухкаскадной и включала в себя основные и промежуточные гидроусилители, автоматические устройства, обеспечивающие допустимые нагрузки на органы управления и эффективную синхронизацию их отклонения. Питание промежуточных гидроусилителей рулей поворота и высоты осуществлялось от гидросистемы, находящейся в отсеке промежуточного редуктора, а основных гидроусилителей – от гидросистем, расположенных в левой и правой мотогондолах. Все три системы были совершенно автономны, каждая из трех систем, в свою очередь, состояла из основной и дублирующей систем.


Погрузка пожарного автомобиля в кабину вертолета В-12

Шасси вертолета В-12 было трехопорное. Передняя опора с самоориентирующимися сдвоенными колесами находилась под кабиной экипажа, основные опоры со сдвоенными колесами – под левой и правой фермами. Все стойки шасси имели пневмомаслянные амортизаторы. Сзади фюзеляжа располагалась дополнительные хвостовые опоры, позволяющие загружать тяжелую технику в грузовую кабину.

Новый вертолет был оборудован современными пилотажно-навигационными системами, позволяющими выполнять полеты в сложных метеоусловиях. Существенно упростить пилотирование В-12 должны были четырехканальный автопилот и система автоматического поддержания заданной частоты вращения несущего винта.

Сверхтяжелый вертолет В-12 рядом с легким вертолетом Ми-2

27 июня 1967 г. летчик-испытатель В. П. Колошенко впервые поднял В-12 в воздух с заводской площадки в Панках. В этом полете был отмечен новый, неизвестный ранее вид автоколебаний типа «система управление – конструкция». Его причинами были: кинематическая связь ручки управления с полом кабины экипажа через руку пилота, а также совпадение собственных частот колебаний проводки управления и конструкции вертолета. На глазах у многочисленных зрителей, среди которых находился и Генеральный конструктор, винтокрылый великан, совершив несколько колебаний на небольшой высоте, «грубо» приземлился на одно колесо. Повреждения были незначительны – разрушился пневматик и обод колеса, однако авария послужила поводом для появления в зарубежной печати информации о якобы происшедшем разрушении вертолета. Новое динамическое явление было проанализировано и после незначительных конструктивных доработок путем увеличения жесткости системы управления быстро устранено. На концах стабилизатора появились дополнительные вертикальные шайбы.

После этих усовершенствований, повысивших также эффективность управления, с декабря 1967 г. начались систематические подъемы В-12 он совершил перелет с заводской площадки на летно-испытательную станцию МВЗ. Вся программа заводских испытаний была выполнена за месяц без осложнений, чему в значительной мере способствовали очень хорошая теоретическая подготовка и экспериментальная отработка всего проекта. Динамическая система не нуждалась в доводке, так как при создании В-12 использовались отработанные в эксплуатации агрегаты силовой установки и несущей системы от вертолета Ми-6.

Осенью 1968 г. В-12 поступил в Летно-исследовательский институт на первый этап совместных государственных испытаний. Они проходили благополучно в строгом соответствии с программой. Доработки касались преимущественно оборудования вертолета. Были установлены дополнительно к специально спроектированному автопилоту АП-44 опытный автопилот ВУАП-2, который позднее заменили на АП-34Б1, радиолокационная станция «Лоция», подвесные топливные баки и т.п. Кроме того, на В-12 были опробованы, вместо цельнометаллических лопастей от Ми-6, новые лопасти композитной конструкции (стальной лонжерон со стеклопластиковыми носовой частью и законцовкой с фольгированным сотовым заполнителем). 22 февраля 1969 г. в ходе государственных испытаний экипаж В. П. Колошенко установил абсолютный мировой рекорд грузоподъемности, подняв груз 31 т на высоту 2350 м, а 6 августа того же года было зафиксировано новое выдающееся достижение советского вертолетостроения: экипаж В. П. Колошенко на В-12 поднял груз 40,2 на высоту 2250 м. Этот рекорд не перекрыт до сих пор, и вряд ли в ближайшие десятилетия появится винтокрылый аппарат, способный соперничать с гигантом, созданным ОКБ М. Л. Миля. Всего на В-12 установлено семь мировых рекордов. За создание тяжелого вертолета В-12 ОКБ М. Л. Миля второй раз было награждено Призом И. И. Сикорского, присуждаемым Американским геликоптерным обществом за выдающиеся достижения в вертолетной технике.

Выбранная поперечная схема и концепция «удвоения» винтомоторных групп полностью оправдали себя. В-12 успешно прошел все запланированные заводские испытания, выполнил 122 полета и 77 висений. В которых полностью подтвердились расчетные летные данные и надежность систем. Его отличали хорошие пилотажные характеристики как включенным, так и выключенным автопилотом, низкая потребная мощность двигателей в поступательном полете, высокие показатели управляемости на режиме авторотации, низкий уровень вибраций и шума, комфорт пилотской кабины. Вертолет продемонстрировал способность продолжать полет при выходе из строя двух двигателей, возможность существенного повышения грузоподъемности при взлете с разбегом. Несмотря на то, что по сравнению с предшественником объем грузовой кабины В-12 увеличился в 7,2 раза, его удельные весовые характеристики оказались на уровне показателей Ми-6. Дальним перелетом Москва-Ахтубинск-Москва в 1970 г. закончился первый этап совместных государственных испытаний В-12. В конце октября того же года Государственная комиссия рекомендовала запустить его в серийное производство.

В мае-июне 1971 г. В-12 с успехом демонстрировался на 29-м Международном салоне авиации и космонавтики в Ле-Бурже по Парижем, где был признан «звездой салона». Затем последовали показательные полеты в Париже, Копенгагене и Берлине. В зарубежной печати восхищались новым достижением советского вертолетостроения: «Самый тяжелой в мире вертолет Ми-12… затмевает почти все другие экспонаты в Ле-Бурже. Этот гигант по размерам более чем вдвое, а по весу более чем в четыре раза превышает американские самые тяжелы вертолеты Сикорский СН-53 и Боинг-Вертол «Чинук». Маловероятно, что в ближайшем будущем в западных странах будут созданы вертолеты, равные ему по размерам, не говоря о том, чтобы его произойти». «Перед инженерно-техническим достижением, каким является вертолет Ми-12, можно снять шляпу, — заявил сын великого основоположника серийного вертолетостроения И. И. Сикорского – С. И. Сикорский, вице-президент «Сикорский Корпорэйшн». – Развитие техники учит нас, что при ее оценке нельзя использовать превосходную степень. Вертолет Ми-12 является одним из исключений, которые подтверждают правило. Речь идет о вертолете в превосходной степени…»

К сожалению, зарубежные специалисты поспешили переименовать В-12 в Ми 12 (такое обозначение присваивали машине, как правило, после поступления ее в авиационные подразделения), поскольку, несмотря на успешное завершение первого этапа госиспытаний и «парижский триумф», доводка В-12 затянулась. Собранный в 1972 г. на опытном производстве МВЗ второй экземпляр В-12 целый год простоял в цехе в ожидании двигателей. Только 28 марта 1973 г. он совершил первый подъем в воздух, а на следующий день его перегнали на летную станцию для продолжения государственных испытаний. Он отличался от первого экземпляра, проходившего в это время переборку и дефектацию, более жесткими элементами управления и усиленными хвостовыми опорами. Экипаж второго вертолета возглавлял летчик-испытатель Г.В.Алферов. Дублер успешно летал, но заказчик неожиданно отказался принять В-12 на второй этап (этап «Б») госиспытаний. В 1974 г. все работы по доводке двух опытных машин были остановлены. Первый экземпляр В-12 остался на «вечное хранение» на заводе, а второй — передали в музей ВВС в Монино.

Несмотря на свои уникальные характеристики, В-12 так и не поступил в серийное производство и эксплуатацию. Причин тому было несколько. Главная заключалась в том, что задача, для выполнения которой создавался В-12, — обеспечение мобильного базирования баллистических ракет стратегического назначения — к концу 60-х годов потеряла актуальность. Заказчик изменил концепцию базирования ракет. Некоторые типы ракетных комплексов, под которые разрабатывался В-12, оказались неудачными и были сняты с вооружения (по этой же причине планировавшаяся к производству большая серия Ан-22 была резко сокращена). Другие аналогичные виды военных грузов не нуждались столь остро в таком дорогостоящем средстве доставки, как вертолет. Кроме того, саратовский завод, готовившийся к производству В-12, к моменту принятия решения о запуске гиганта в серию оказался плотно загруженным изготовлением другого вида продукции. И в довершение всего, в сложившихся обстоятельствах ОКБ оказалось не заинтересованным во внедрении В-12, так как это могло бы помешать начавшейся разработке нового перспективного тяжелого вертолета третьего поколения Ми-26, несколько уступающего двухвинтовому гиганту по грузоподъемности, но зато значительно превосходящего его по технико-экономическим показателям.

ордость »МВЗ им. М.Л.Миля» и всего отечественного вертолетостроения — непревзойденный В—12 остался в двух экземплярах, но опыт проектирования и испытаний этих исключительных машин не пропал даром. Разработка В-12 позволила создать комплексный метод анализа и выбора оптимальных параметров вертолета с учетом явлений динамической неустойчивости конструкции, подтвердить преимущества вертолетов поперечной схемы, доказать целесообразность использования метода «удвоения» винтомоторных групп для увеличения грузоподъемности винтокрылых летательных аппаратов.

Одновременно с постройкой В-12, в соответствии с изначально намеченным планом развития тяжелого вертолетостроения, в ОКБ М.Л.Миля велась разработка сверхтяжелого винтокрылого аппарата В-16 грузоподъемностью 40-50 т. Он предназначался для перевозки неразъемных народнохозяйственных грузов, танков, а также должен был служить «кочующим стартом межконтинентальных ракет». Вертолет В-16 рассматривался как дальнейшее развитие В-12. Первоначально планировалось строить В-16 по трехвинтовой схеме с шестью двигателями Д-25ВФ, но потом появился проект тяжеловоза поперечной схемы, оснащенного двумя мощными газотурбинными двигателями с тихоходными свободными турбинами и вертикальными валами. На основе этого проекта в 1966 г. »милевцы» разработали вариант В-12 под обозначением Ми-12М. Предполагалось заменить на В-12 четыре двигателя Д-25ВФ двумя новейшими двигателями Д-30В мощностью по 20000 л.с. конструкции ОКБ П.А.Соловьева и увеличить число лопастей на каждом несущем винте до шести. Ми-12М должен был перевозить груз массой 25 т на расстояние 500 км, а массой 40 т на расстояние 200 км. Предложение получило правительственную поддержку, но из-за прекращения программы В-12 разработка Ми-12М прервалась на стадии постройки натурного макета.

Подготовлено на основе:

В.Р.Михеев. Московский вертолетный завод им.М.Л.Миля. 50 лет. М., Любимая книга. 1998.

Кто-то сочтёт это репетицией будущего, кто-то — репетицией 1 апреля. Не столь важно. Ведь перед нами технический и бизнес-замысел, в любом случае достойный обсуждения. Итак: если хлопоты обычного путешествия с многочисленными сменами транспорта вас тяготят, как вы посмотрите на отель, который передвигается по планете вместе с постояльцами? Нет, речь не о банальном круизном теплоходе, а о первой в мире летающей гостинице.

Забудьте нервотрёпку в аэропортах и бронирование номеров по ходу вашего маршрута. Посмейтесь над жёсткими ограничениями на багаж, который вы можете взять с собой в самолёт. Просто посмотрите на мир из иллюминатора своего номера-люкс. Примерно так рекламирует новацию — гигантский отель-вертолёт, можно сказать, «Вертотель», — американская компания Hotelicopter.

Разумеется, сама по себе идея отеля в небе не нова. Только раньше мечтатели в своих фантазиях помещали такие гостиницы на борт крупных дирижаблей. Увы, дальше картинок эти проекты пока не пошли.

Путешествие на борту роскошных авиалайнеров также может не слишком отличаться по удобству от проживания в дорогом отеле, включая полноценный сон в постели и кучу сопутствующего сервиса. Но по прибытию в аэропорт «номера» такого левиафана всё равно нужно покидать. А прелесть замысла Hotelicopter заключается именно в том, что путешественники несколько дней и ночей спят, едят и отдыхают в одном и том же вертолёте, по мере того как последний перелетает с одного курорта на другой.

Всё, что требуется гостям Hotelicopter, — заказывать такси от аэропорта до пляжа и обратно. Для состоятельных путешественников (на которых и нацелен «Вертотель») — сущий пустяк.

Поскольку корпус Hotelicopter обладает исполинскими размерами, тут поместилось 18 роскошных номеров, 16 из которых — однокомнатные, а 2 — многокомнатные. Все снабжены комфортабельными санузлами и огромными двухспальными кроватями. Мини-бары, кофемашины, DVD-проигрыватели и приставки Wii — дополняют оснащение номеров. А ещё тут есть доступ в Интернет.

Все номера обладают приличной шумоизоляцией, дабы приглушать свистящий звук маршевых турбореактивных моторов и вертолётных винтов.

Отель же в целом компания с некоторым оптимизмом именует пятизвёздочным, хотя сравнивать роскошные наземные отели с их летающим собратом попросту некорректно. И всё же: спа, массажный салон, джакузи и сухая сауна, блэк-джек и настольный теннис — к услугам постояльцев Hotelicopter, уверяет компания.

Но как же всё это добро держится в воздухе? Посмотрите на иллюстрации -вам этот аппарат ничего не напоминает? Правильно – это же знаменитый гигант Ми-12, созданный в СССР в 1968 году.

Основные характеристики гостиницы. Длина – 42 метра (у Ми-12 было 37 м), высота – 28 метров (12,5 м), максимальный взлётный вес – 105,85 тонны (у Ми-12 – практически такой же). Максималка 255 км/ч, крейсерская – 237 (у Ми было чуть-чуть больше), дальность полёта – почти 1300 км (заметно лучше, чем у прообраза)

Всего было построено две такие машины, напоминают создатели «Вертотеля». Одна из них уже много лет является экспонатом Центрального музея ВВС в Монино, а вторая доживала свой век на территории Московского вертолётного завода имени М. Л. Миля, точнее, на его производственной площадке в подмосковном Томилино.

Именно этот экземпляр компания Hotelicopter и купила, как она утверждает, ещё в 2004 году. С тех пор специалисты фирмы потратили немало сил, чтобы превратить летающий грузовик в летающий отель.

Фюзеляж было решено радикально увеличить в высоту. Кроме того, аппарат получил некоторые аэродинамические «усовершенствования» и четыре турбореактивных двигателя GEnx тягой по 34 тонны, что позволило машине на крейсерской скорости становиться «чуть-чуть» самолётом, а значит — снизить расход топлива.

Как известно, Ми-12 принадлежит мировой рекорд грузоподъёмности для вертолётов, который не побит до сих пор: 6 августа 1969 года этот винтокрыл поднял груз весом в 44,205 тонны на высоту 2,255 километра. А 44 тонны — это достаточно большой запас, чтобы пристроить к фюзеляжу оригинального Ми дополнительные этажи и напичкать их гостиничным оборудованием.

Цена на билеты на борт Hotelicopter пока не объявлена, но вскоре компания обещает начать приём заявок. Вообще планируется тур диковинного аппарата. Вояж должен продолжаться 14 дней, в течение которых Hotelicopter посетит Багамы, Ямайку и Санто-Доминго. Вылет запланирован из Нью-Йорка, возвращение — туда же.

источники
http://vaklab.livejournal.com
http://www.membrana.ru
http://www.mi-helicopter.ru

А мне этот вертолет напомнил американский КОНВЕРТОПЛАН Bell-Boeing V22-Osprey, кто не помнит, загляните по ссылке …

masterok.livejournal.com

строение, недостатки и преимущества вертолетов

 

Для того чтобы вертолет обладал высокими летно-техническими характеристиками и был эффективным транспортным средством, удобным в эксплуатации, он должен отвечать ряду требований. Эти требования можно разделить на общие для всех летательных аппаратов (ЛА) и специальные, зависящие от целевого назначения и особенностей боевого применения.

Посмотреть все вертолеты

К общим требованиям относятся:

  • —   получение назначенных летно-технических данных, достаточных характеристик устойчивости и управляемости при наименьших энергетических затратах;
  • —   достаточная (но не избыточная) прочность и жесткость конструкции, обеспечивающие восприятие эксплуатационных нагрузок без остаточных деформаций и отсутствие опасных колебаний;
  • —   высокая боевая живучесть, т. е. способность ЛА продолжать выполнение задания после воздействия на него поражающих средств противника;
  • —   надежность конструкции, которая зависит от ее совершенства, качества изготовления, условий эксплуатации;
  • —   технологичность конструкции, т. е. возможность широкой механизации и автоматизации производственных процессов, использования высокопроизводительных процессов (штамповки, прокатки, сварки и т. п.), высокая степень стандартизации деталей и узлов;
  • —   минимальная масса конструкции, что обеспечивается рациональным выбором материалов, силовых схем, а также уточнением действующих нагрузок;
  • —   удобство эксплуатации, обеспечиваемое достаточным количеством эксплуатационных разъемов, люков для осмотра и выполнения работ на технике, минимальным числом узлов и систем, требующих регулировки, применением эффективных средств контроля;
  • —   ремонтопригодность, т. е. возможность быстрого и дешевого восстановления поврежденных частей, что обеспечивается взаимозаменяемостью основных частей и элементов, широким использованием модульных конструкций;
  • —   безопасность полета, обеспечиваемая надежностью техники, хорошими аэродинамическими характеристиками, применением специальной автоматики, облегчающей пилотирование, сигнализацией о приближении к опасным режимам полета.

Многие из этих требований противоречивы. В ходе проектирования вертолетов происходит преодоление этих противоречий путем принятия компромиссных решений или разработки принципиально новых конструкций.

В связи с усложнением авиационной техники и повышением требований к уровню безопасности полетов существенно возросла важность эргономических требований к JTA. Эргономические требования сводятся к приспособленности ЛА, его кабины, командных рычагов управления, приборного и другого оборудования к физиологическим и психологическим возможностям человека для наиболее эффективного использования возможностей как ЛА, так и летчика. В этом отношении весьма важно правильное распределение функций между автоматикой JIA и летчиком.

Эргономические требования включают гигиенические, антропометрические, физиологические и психофизиологические требования к Л А. Гигиенические требования сводятся к соблюдению норм микроклимата и ограничению воздействия вредных факторов внешней среды на человека (шума, вибраций, температуры и т. д.). Антропометрические требования определяют размеры кабины, командных рычагов управления, их расположение в соответствии с ростом человека, длиной его конечностей и т. д. Физиологические требования задают величины управляющих усилий в соответствии с возможностями человеческого организма. Психофизиологические требования характеризуют приспособленность ЛА, приборного оборудования к особенностям органов чувств человека.

Кроме перечисленных выше общих требований к вертолетам предъявляются специальные требования, отражающие специфику их конструкции, режимов полета, способов создания подъемной силы, управления и так далее.

К специальным требованиям относятся:

  • —   обеспечение вертикального взлета и посадки, висения на заданной высоте;
  • —   обеспечение безопасной посадки на режиме самовращения несущего винта (НВ) при отказе силовой установки;
  • —   допустимый уровень вибраций.

При разработке военного вертолета к нему предъявляются специальные требования, определяемые его назначением и условиями боевого применения, так называемые тактико-технические требования (ТТТ). Они задают летно-технические характеристики, необходимые для эффективного выполнения поставленных боевых задач: максимальную скорость, дальность полета, потолок, полезную нагрузку, состав экипажа, необходимое оборудование и вооружение. ТТТ разрабатываются с учетом современного уровня развития науки- и- техники и ближайших перспектив их развития.

Классификация вертолетов по конструктивным признакам

Вертолетом называют ЛА, у которого подъемная сила и тяга для поступательного полета создаются лопастями одного или нескольких вращающихся НВ. В отличие от крыла самолета лопа- ети НВ обтекаются набегающим потоком не только при поступательном полете, но и при работе на месте. Это обеспечивает вертолету возможность висеть неподвижно, взлетать и садиться вертикально.

В ходе зарождения и развития вертолетов было опробовано большое число различных схем, от простейших до сложных комбинированных ЛА. В результате были отброшены неудачные и выявились жизнеспособные схемы вертолетов, используемые в настоящее время.

Основным критерием различия этих схем принято считать количество и расположение несущих винтов. По числу НВ вертолеты могут быть одновинтовыми, двухвинтовыми и многовинтовыми. Современные вертолеты строятся только по одновинтовой и двухвинтовой схемам.

Одновинтовая схема отличается сравнительно малой массой, наибольшей простотой конструкции и системы управления. Однако для уравновешивания реактивного момента НВ такого вертолета необходим рулевой винт, потребляющий до 10% мощности силовой установки. Он устанавливается на длинной балке, увеличивающей габариты и массу вертолета, создает опасность для обслуживающего персонала.

Недостатком одновинтового вертолета является также узкий диапазон допустимых центровок, поскольку его балансировка возможна при условии, что центр масс расположен вблизи оси вала НВ.

НВ двухвинтовых вертолетов вращаются в противоположных направлениях, поэтому их реактивные моменты уравновешивают друг друга без дополнительных затрат мощности.

Вертолеты продольной схемы наиболее распространены среди двухвинтовых вертолетов благодаря ряду преимуществ:

  • —   большой удобный фюзеляж;
  • —   сравнительно широкий диапазон допустимых центровок благодаря возможности перераспределения тяги между НВ;
  • —   хорошая продольная устойчивость и управляемость.

Продольная схема, однако, имеет ряд серьезных недостатков:

  • —   сложная и длинная трансмиссия для передачи мощности к винтам и синхронизации их вращения в целях исключения столкновения лопастей;
  • —   повышенный уровень вибраций;
  • —   сложная система управления;
  • —   отрицательное влияние переднего НВ на работу заднего, приводящее к значительным потерям мощности и усложнению конструкции редукторов и техники посадки на режиме самовращения НВ; для снижения вредного влияния задний НВ располагается выше переднего.

Двухвинтовые вертолеты поперечной схемы имеют ряд положительных качеств:

  • —   удобный обтекаемый фюзеляж самолетного типа;
  • —   удобство погрузки и выгрузки кабины;
  • —   благоприятное взаимное влияние несущих винтов.

Серьезным недостатком поперечной схемы является необходимость специальной конструкции для размещения винтов, которая имеет большие лобовое сопротивление и массу. Для снижения лобового сопротивления эта конструкция может быть выполнена в виде крыла.

К недостаткам поперечной схемы следует также отнести узкий диапазон центровок и необходимость длинной трансмиссии для синхронизации НВ, трудности обеспечения устойчивости и управляемости.

Двухвинтовые вертолеты соосной схемы обладают наименьшими габаритами. НВ вертолета соосной схемы расположены один над другим и не требуют синхронизации вращения, что значительно упрощает и облегчает трансмиссию. Аэродинамическая симметрия схемы упрощает пилотирование и прицеливание.

Однако соосной схеме присущи определенные недостатки:

  • —   сложная система управления;
  • —   недостаточная путевая устойчивость;
  • —   значительные вибрации;
  • —   опасность столкновения лопастей НВ, вращающихся в противоположных направлениях;
  • —   сложность посадки на режиме самовращения НВ.

Советским конструкторам удалось справиться с трудностями доводки опытных вертолетов такой схемы, и они выпускаются серийно.

У двухвинтового вертолета с перекрещивающимися винтами оси НВ расположены по бокам фюзеляжа и наклонены наружу. Ввиду потерь мощности, связанных с наклоном НВ, и очень сложной системой управления такая схема не получила широкого распространения.

Скорость полета вертолетов любых схем ограничена условиями обтекания НВ. При увеличении скорости полета концевые участки лопастей испытывают влияние сжимаемости воздуха и попадают в режим срыва потока, что приводит к сильным вибрациям и резкому увеличению потребляемой мощности. Поэтому максимальная скорость горизонтального полета обычных вертолетов не превышает 320—340 км/ч.

Для дальнейшего увеличения скорости полета необходимо разгрузить НВ. С этой целью на вертолет устанавливается крыло.

Дополнительная тяга в направлении полета вертолета может создаваться воздушным винтом (тянущим или толкающим) или турбореактивным двигателем. Скорость таких комбинированных ЛА может достигать 500 км/ч и выше. Несмотря на сложность конструкции, вертолеты комбинированной схемы являются перспективными.

В настоящее время наибольшее распространение у нас в стране и во всем мире получили вертолеты, выполненные по одновинтовой схеме с рулевым винтом.

 

Основные части вертолета, их назначение и компоновка

В процессе развития вертолетостроения сложился вполне определенный облик современного вертолета.

Основной частью вертолета является фюзеляж, предназначенный для размещения грузов, экипажа, оборудования, топлива и т. п. Кроме того, он является силовой базой, к которой крепятся все остальные части вертолета и передаются нагрузки от них. Фюзеляж представляет собой тонкостенную подкрепленную конструкцию. Центральная часть фюзеляжа обычно является грузовой кабиной, носовая — кабиной экипажа.

Хвостовая 8 и концевая 6 балки являются продолжением фюзеляжа и предназначены для размещения рулевого винта и оперения вертолета.

На потолочной панели центральной части фюзеляжа устанавливаются двигатели 1 (обычно два газотурбинных двигателя), выходные валы которых соединяются с главным редуктором.

Главный редуктор распределяет мощность, поступающую от двигателей, между агрегатами вертолета. Основным потребителем мощности двигателей является НВ, установленный на валу главного редуктора. Он предназначен для создания силы тяги, необходимой для полета вертолета, а также для продольного и поперечного управления.

Основными частями НВ являются: втулка 2 и прикрепленные к ней лопасти 3, непосредственно создающие подъемную силу.

При вращении НВ на вертолет действует реактивный момент, стремящийся развернуть его в противоположном направлении. Для уравновешивания этого момента служит рулевой винт 5. Его привод осуществляется от главного редуктора через систему валов и редукторов. Кроме того, рулевой винт используется для путевого управления вертолетом.

Шасси обеспечивает обирание вертолета при стоянке и передвижении по поверхности земли, а также снижение нагрузок при посадке.

Наибольшее распространение получила трех-опорная схема шасси с носовым колесом: основные опоры 9 располагаются позади центра масс вертолета, передняя 12—под носовой частью фюзеляжа. На скоростных вертолетах шасси может убираться в полете.

Оперение предназначено для повышения устойчивости вертолета. Оно состоит из стабилизатора 7 и киля, роль которого играет обычно специально спрофилированная концевая балка.

Компоновка двухвинтового вертолета соосной схемы отличается компактностью ввиду меньшего диаметра винтов и отсутствия рулевого винта с хвостовой и концевой балками. Однако соосное расположение НВ увеличивает высоту вертолета, а недостаточная путевая устойчивость требует установки достаточно мощного вертикального оперения.

avia.pro

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о