Первый вертолет поднялся в воздух в 1907 году, через 4 года после полета первого самолета братьев Райт. Его создатели, французы братья Бреге, назвали свое детище Gyroplane (Гироплан). Летательный аппарат весил 578 кг. На нем стоял двигатель Antoinette, который имел мощностью 45 л.с.На Gyroplane были 4 несущих винта Ø 8,1 м, и каждый отдельный винт состоял из 8 лопастей, соединенных попарно и имел вид четырех вращающихся бипланных крыльев. Общая тяга всех винтов составляла примерно 560 — 600 кг.
      Вертолет братьев Бреге поднялся в воздух на высоту 60 см и провисел над землей в течение минуты. Собственно, само название «вертолет» предложили наши соотечественники Камов и Скржинский, которые в 1929 году запустили аппарат КАСКР-1. Он пролетел 250 м на высоте 2 — 3 м и считается первым отечественным вертолетом. Но вернемся к теме.
      Такая разница во времени между запуском первого самолета и первого вертолета объясняется довольно сложной конструкцией последнего. Посмотрим же, как, собственно, построен вертолет.
      Все вертолеты подразделяют по так называемым «схемам» на одновинтовые, соосные, поперечные и продольные. Наибольшее распространение получили первые два типа, вот на их примере мы и посмотрим, как функционируют эти винтокрылые машины и что у них внутри.
      Для начала о компоновке одновинтового вертолета на примере военно-транспортного Ми-8 (рис. 1).
      Вертолет состоит из следующих основных компонентов.
      Фюзеляж 1, спереди которого расположена кабина пилотов, остальное место занимают пассажиры или груз. С правого и левого бортов, рядом с задними шасси, прикреплены подвесные топливные баки. Двигатель 2, вернее, два двигателя типа ГТД (газотурбинный двигатель) мощностью 1500 л.с. каждый. Спереди, над кабиной пилотов, находятся воздухозаборники, позади — выхлопные трубы. Пожалуй, самая сложная механическая часть вертолета — несущий винт 3 с автоматом перекоса; хвостовая балка 4, в конце которой крепится рулевой винт 5.
      Теперь взглянем на соосную схему на примере боевого вертолета Ка-52 «Аллигатор» (рис. 2).
      В общем-то, основные части те же самые. Кабина пилота 1; двигатели 2, правда, на этом вертолете двигатели мощнее — 2400 лошадей каждый; два несущих винта 3, в этом главное отличие от одновинтовой схемы (кстати, длина лопастей одинакова, просто на рисунке они показаны в повернутом состоянии); ну и хвостовая балка 4 без управляющего винта, но с вертикальным стабилизатором.
      Теперь давайте попробуем понять, как все это работает.
      Если поставить вентилятор на дощечку с колесиками и включить его на полную мощность, то дощечка покатится в сторону, противоположную воздушному потоку, поскольку вентилятор создает тягу. То же делает несущий винт вертолета. Он выполняет основную работу по подъему вертолета и по движению его в горизонтальной плоскости. Как уже сказано, это самая сложная часть вертолета. Несущий винт состоял из втулки и лопастей (2 - 8). Лопасть может быть цельнометаллической или состоять из лонжерона, различных заполнителей и обшивок. В лопасти современного вертолета может автоматически закачиваться воздух при явном повреждении лонжерона (срабатывает сигнализация когда внутри лопасти происходит падение давления воздуха). В 1958 — 1963 гг. в ОКБ Камова были созданы стеклопластиковые лопасти. Теперь их используют на большинстве вертолетов мира.
      Как правило, лопасти несущего винта крепились к втулке на шарниров или гибких элементов (торсионах). Классический трехшарнирный несущий винт, изобретенный Хуаном де ла Сиервой в 1923 — 1925 годах. Он получил наибольшее распространение в вертолетостроении и имеет горизонтальный, вертикальный и осевой шарниры. Лопасти такого несущего винта совершают сложные движения при полете вертолета: вращаются вокруг оси несущего винта и в то же время меняют свое угловое положение, поворачиваясь в шарнирах при каждом обороте винта.
      Шарниры расположены в строгой последовательности на определенных расстояниях от центра втулки. Сначала горизонтальный, затем вертикальный и, наконец, осевой шарнир.
      Для чего такие сложности? Представим себе вертолет в горизонтальном полете.
      Лопасти несущего винта вращаются по часовой стрелке, как показано на рисунке 3. При этом получается, что в положении 90 градусов скорость движения лопасти относительно воздуха максимальна — она складывается из скорости вращения винта и скорости воздуха, который движется навстречу вертолету. А вот на противоположной стороне, наоборот, скорость лопасти минимальна, поскольку она «убегает» от воздушного потока и скорости вычитаются. В результате подъемная сила с левой стороны вертолета — максимальна, а с правой — минимальна, что может привести к сильному крену и опрокидыванию вертолета. Но поскольку лопасти винта крепятся к втулке через гибкие элементы, которые позволяют ей двигаться, то вместо крена вертолета мы получаем всего лишь изменение угла наклона лопасти. С левой стороны этот угол максимален, с правой — минимален.
      Изменение высоты полета вертолета, а также придание ему горизонтальной скорости происходит из-за изменения так называемого «угла атаки» лопастей, то есть поворотом лопастей вокруг своей оси на определенный градус. Разумеется, это синхронизировано с изменением тяги двигателя. Для этого прямо под втулкой несущего винта находится автомат перекоса, изобретенный в 1911 году Борисом Юрьевым. Через систему тяг автомат управляет углом атаки лопастей и позволяет, таким образом, управлять креном (смещением вбок) и тангажем (углом наклона носа вертолета), а также скоростью вертолета. Автомат перекоса — довольно сложная конструкция, так что детально работу его рассматривать не будем.
      Вращаясь, несущий винт заставляет корпус вертолета вращаться в обратную сторону. Чтобы этого не было, в свое время нашли два способа.
      В одновинтовой схеме проблему решает рулевой винт 5, закрепленный на конце хвостовой балки (см. рис. 1). Воздушный поток от его винта нейтрализует крутящий момент несущего винта. Тот же рулевой винт используется и для поворота вертолета — изменяя силу его воздушного потока, можно поворачивать вертолет влево или вправо. Хвостовой винт приводится в движение через систему карданных валов и редукторов от главного винта. Скорость его вращения жестко синхронизирована со скоростью несущего винта.
      В соосной же схеме проблема была решена за счет двух несущих винтов, которые вращались в противоположные стороны. Таким образом, они компенсируют крутящий момент друг друга и вертолет опять-таки не вращается вокруг оси. А для поворота вертолета вправо или влево изменяют скорость одного из винтов.
      Понятное дело, у каждой схемы есть свои достоинства и недостатки, однако обе очень успешно применяются как в гражданском, так и в военном вертолетостроении.

Оцените статью:    5 4 3 2 1

Комментарии:
Добавить комментарий*:

Ваше имя:

Комментарий:

Введите числа с картинки:

* Комментарии не имеющие отношения к данной странице будут удалены.