Вертолёт

Материал из свободной русской энциклопедии «Традиция»
Перейти к: навигация, поиск
Stub W.svg Внимание!
Эта статья содержит неполное, одностороннее или необъективное описание, однако её предмет должен быть освещён в Традиции.

Вы можете помочь Проекту, переписав её в энциклопедическом стиле. Спасибо.

Вертолёт (гелико́птер) — летательный аппарат тяжелее воздуха, обладающий свойством совершать взлёт и посадку по вертикали, зависать в воздухе и перемещаться в любом направлении. Необходимые для полёта подъёмная сила и тяга создаются одним или несколькими несущими винтами (пропеллерами), которые вращаются двигателем (двигателями).

Аналогичный аппарат с безмоторными несущими винтами называется автожиром.

История[править]

Идея летательного аппарата с вертикальным взлетом прослеживается ещё в чертежах Леонардо да Винчи. Однако только в 20-м веке она получила практическое воплощение.

Первый в истории вертикальный полет состоялся 24 августа (по другим источникам, 29 сентября) 1907 года и продолжался одну минуту. Вертолёт, построенный братьями Луи и Жаком Бреге (Louis & Jacques Bréguet) под руководством профессора Шарля Рише (Charles Richet), поднялся в воздух на 50 см.

Первым человеком, поднявшимся в воздух на вертолёте, был французский производитель велосипедов Поль Корню (Paul Cornu). 13 ноября 1907 он построил вертолёт, поднявший его вертикально в воздух на высоту 50 см и провисевший в воздухе 20 секунд. Но и этот вертолёт был плохо управляемым.

Игорь Сикорский построил в России два геликоптера - в 1908 и 1909 г. Геликоптер поднимался в воздух, но был недостаточно силён, чтобы поднять пилота. Поэтому Сикорский охладел к геликоптеру и занялся конструированием аэроплана. Сикорский вернулся к вертолетам только в 1938 году, пытаясь сохранить свою компанию на плаву. Первый более-менее завершенный летающий образец вертолета Сикорского VS-300 (S-46) появился в 1939 году.

До изобретения же в 1911 году автомата прекоса ни о каком управляемом полёте на вертолёте не могло быть и речи.

В 1922 году профессор Георгий Ботезат, эмигрировавший после революции из России в США построил по заказу армии США первый устойчиво управляемый вертолёт, который смог подняться в воздух с грузом на высоту 5 метров и находиться в полёте несколько минут.

В 1926 году в России в ЦАГИ была сформирована "геликоптерная группа", которую возглавил А.М. Черемухин. Результатом работы этой группы стал первый управляемый вертолет ЦАГИ-1ЭА, совершивший свой первый полет в сентябре 1930 года. Силовая установка ЦАГИ-1ЭА включала два РПД М-2 по 120 л.с. каждый. Взлетная масса - 1145 кг. Полет прошел на высоте 10-12 метров над землей. Позднее на этом аппарате были достигнуты: высота полета - 605 м, продолжительность - 14 минут, максимальная дальность - 3 км, скорость полета - 21 км/ч. Управлялся вертолет с помощью автомата перекоса Б.Н. Юрьева, предложенного им еще в 1912 году и до настоящего времени используемого на большинстве вертолетов мира (тогда же Юрьев построил первую модель вертолета одновинтовой схемы с рулевым винтом).

Первый отечественный серийный вертолёт — Ми-1 ОКБ под руководством М. Л. Миля (1948).

26 мая 2005 вертолёт под управлением французского пилота Дидье Дельсаля достиг высшей точки Земли — горы Эверест.

Основные принципы[править]

Самолёт способен летать благодаря специальной изогнутой форме крыла, которое движется в потоке набегающего воздуха. Подъёмная сила создаётся за счёт того, что путь, проходимый воздухом над крылом, больше пути потока воздуха под крылом, и, соответственно, скорость верхнего потока выше. Согласно закону Бернулли, на крыло начинает действовать сила, направленная в сторону потока с большей скоростью. Вертолёт использует тот же принцип, но роль крыльев у него играют лопасти несущего винта.

Вращение несущего винта создаёт подъёмную силу, но оно же создаёт силу отдачи, стремящуюся закрутить вертолёт в обратном направлении. Чтобы компенсировать вращательный момент, обычно используется дополнительный маленький вертикальный хвостовой винт. Если этот винт встроен в хвостовое оперение, то его называют фенестроном.

Другим вариантом является два больших несущих винта, вращающихся в противоположных направлениях на одной оси. Второй винт называется аэродинамически симметричным соосным несущим винтом. Этот вариант использован, например, в российском Ка-50. Вертолёты такой схемы показывают более высокую тяговооружённость, однако в случае недостаточной продуманности конструкции, могут обладать повышенной вероятностью схлёстывания лопастей винтов при резком боковом манёвре.

Есть ещё вертолёты, которые используют эффект Коанды (прилипание струи жидкости или газа к твёрдой поверхности), чтобы компенсировать вращательный момент без дополнительных винтов.

Максимальная скорость вертолёта ограничена ввиду недопустимости постоянного достижения скорости звука на крайних участках лопастей (общая максимальная скорость на краю лопасти равна диаметру диска вращения ротора, помноженному на обороты в секунду + скорость самого вертолёта) что привело бы к разрушению конструкции.

Когда вертолёт летит вперёд, лопасти, движущиеся вперёд, имеют бо́льшую скорость относительно воздуха, чем движущиеся назад. В результате одна из половин винта создаёт бо́льшую подъёмную силу, чем другая, и вертолёт поворачивает вбок. Чтобы этого не проиcходило, используется механизм компенсации, встроенный в автомат перекоса, чтобы угол наклона лопастей в левой и правой половине винта был бы различен.

Кроме того, винт создаёт вибрацию, угрожающую разрушением конструкции. Поэтому в большинстве случаев применяется активная система гашения возникающих колебаний.

Преимущества и недостатки[править]

Главным достоинством вертолётов является их маневренность: вертолёты способны к вертикальному взлёту, вертикальной посадке, зависанию в воздухе и даже к полёту «задом наперёд». Вертолёт может приземлиться (и взлететь) в любом месте, где есть ровная площадка размером в полтора диаметра винта. Кроме того, вертолёты могут перевозить груз на внешней подвеске, что позволяет транспортировать очень громоздкие грузы, а также выполнять монтажные работы.

К недостаткам вертолётов по сравнению с самолётами можно отнести более низкую скорость, сложность в управлении, высокий расход топлива и, как следствие, высокую стоимость полёта.

Применение[править]

Вертолёты применяются:

  • в армии (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;
  • в медицине (срочная доставка пострадавшего в больницу);
  • в коммерческих перевозках (срочная доставка грузов);
  • для съёмок с воздуха;
  • для борьбы с вредителями сельскохозяйственных культур.

Классификация вертолётов[править]

Вертолёты обычно разделяют по аэродинамической схеме, по грузоподъемности, по назначению.

По аэродинамической схеме:

  • Одновинтовые с рулевым винтом. Для компенсации реактивного момента используется рулевой винт, создающий тягу в направлении вращения НВ. По этой схеме построено большинство существующих вертолетов;
  • Одновинтовые со струйной системой управления. Для компенсации реактивного момента используется система управления погранслоем на хвостовой балке и реактивное сопло на конце. На западе известна как NOTAR, что расшифровывается, как «NO TAil Rotor» или «Без хвостового винта», что звучит не корректно ввиду наличия множества схем, подпадающих под это определение. Пример: MD-500; MD-900 Explorer.
  • Одновинтовые с реактивным принципом вращения лопастей. Двигатели расположены на лопастях и на вал несущего винта не передается сильных моментов, как в случае расположения двигателей в фюзеляже. Пример: серийных образцов нет.
  • Двухвинтовые продольной схемы. Компенсация происходит за счет наличия двух одинаковых винтов, вращающихся в противоположные стороны и расположенных впереди и в начале фюзеляжа. Пример: CH-47 Chinook, Як-24.
  • Двухвинтовые поперечной схемы. Аналогична предыдущей, но винты расположены на крыльях по бокам фюзеляжа. Пример: В-12 (самый крупный из когда-либо взлетавших вертолетов).
  • Двухвинтовые соосной схемы. Компенсация реактивного момента происходит за счет наличия двух одинаковых винтов вращающихся в противоположные стороны и расположенных на одной оси. Пример: Большинство вертолетов УВЗ им. Камова.
  • Многовинтовые (вертолетные-платформы). Компенсация происходит за счет наличия равного количества противоположно вращающихся винтов.
  • Винтокрылы. Эта схема отличается от вышеперечисленных тем, что для создания пропульсивной тяги используется тянущий/толкающий винт или реактивный двигатель. Тут название «винтокрыл» означает, что при горизонтальном полёте винт используется как крыло (не создает пропульсивную силу). Пример: Ка-22.
  • Конвертопланы. Эта схема переходного летательного аппарата, который взлетает как вертолет с помощью винта, а в горизонтальном полете летит как самолет, используя винты как пропеллеры. Конвертопланы разделяются на аппараты
  • с поворотной винтомоторной группой - крыло неподвижно, поворачивается двигатель (если он расположен на крыле) с винтом (Пример: V-22 Osprey);
  • с поворотным крылом - поворачивается крыло вместе с расположенной на нем винтомоторной группой;
  • вертикальные - элементы конструкции не поворачиваются, но аппарат стоит «на хвосте» (Heinkel Lerche II, Wespe - не построены по причине поражения Германии во Второй мировой войне).

По грузоподъемности:

  • лёгкие — регламентируются авиационными правилами АП-27;
  • средние — регламентируются авиационными правилами АП-29;
  • тяжёлые

По назначению:

  • Многоцелевые — большинство вертолетов на данный момент подпадают под эту категорию. Это делается из экономических соображений;
  • Пассажирские/административные — предназначены для перевозки пассажиров на небольшие расстояния (например аэротакси);
  • Транспортные — предназначены для перевозки различных грузов на внешней и внутренней подвеске;
  • Вертолеты-краны — предназначены для монтирования конструкций в недоступных горных районах и высотных зданиях;
  • Разведывательные - предназначены для проведения различного рода разведовательных операций, как правило являются баражирующими;
  • Боевые - предназначенные для проведения военных операций, имеют свою классификацию.

Управление[править]

Управление по крену и тангажу на большинстве существующих вертолетов, осуществляется с помощью циклического изменения угла установки лопастей несущего винта, называемого циклическим шагом с помощью автомата перекоса. При изменении циклического шага вектор тяги несущего винта отклоняется в заданном направлении. В случае конвертопланов, управление осуществляется по самолетному. Так же возможны иные методы управления по крену и тангажу, но они не применяются на существующих вертолетах. Управление по рысканью разнится в зависимости от аэродинамической схемы вертолета и может быть реализовано с помощью рулевого винта (у вертолетов классической схемы), разницы общего шага винтов (у двухвинтовых вертолетов), с помошью реактивного сопла (у вертолетов со струйной системой), а так же при горизонтальном движении с помощью вертикального оперения.

См. также[править]

Ссылки[править]