для чего вертолету два винта
Вертолет с одним и двумя несущими винтами
Схема вертолета с двумя поперечно расположенными несущими винтами предусматривает вращение их в противоположных направлениях. По этой схеме в 1939 г. И. П. Братухиным и Б. Н. Юрьевым был построен вертолет «Омега».
Вертолет с поперечно расположенными винтами имеет хорошую поперечную управляемость, но боковые фермы для винтомоторных установок создают большое вредное сопротивление. Однако если этим фермам придать форму крыла, то они могут быть использованы для создания дополнительной подъемной силы.
На таком вертолете каждый винт обдувается невозмущенным потоком, что выгодно отличает его от вертолетов, схемы которых разобраны выше.
Вертолет с одним несущим и одним рулевым винтом
Вертолет с одним несущим винтом и одним рулевым винтом прост в управлении и поэтому наиболее распространен в настоящее время. Управление таким вертолетом аналогично управлению самолетом.
Для чего нужен вертолету рулевой винт? Как уже известно читателю, при вращении несущего винта от него на фюзеляж передается реактивный момент, который разворачивает вертолет в сторону, обратную вращению винта.
Реактивный момент имеет в полете переменную величину, так как зависит от числа оборотов винта и мощности двигателя. Чтобы уравновесить реактивный момент от несущего винта и предотвратить разворачивание фюзеляжа (иначе фюзеляж делал бы несколько десятков оборотов в минуту), на одновинтовом вертолете устанавливается рулевой винт. Реактивный момент Мр от несущего винта равен момента Мкр, который может быть подсчитай, если известна мощность двигателя N, используемая винтом:
Пусть мощность, передаваемая от двигателя на винт, равна 240 л. с. Примем далее, что несущий винт делает 200 об/мин. Тогда реактивный момент
При заданном направлении вращения несущего винта по часовой стрелке реактивный момент будет
действовать против часовой стрелки. Чтобы уравновесить этот момент полностью, надо приложить к фюзеляжу вертолета другой момент (пару сил), равный по величине 860 кгм, но направленный по часовой стрелке.
На одновинтовых вертолетах это достигается установкой на конце хвостовой балки рулевого винта. Этот винт устанавливается так, чтобы он находился в плоскости вращения несущего винта. В нашем примере он должен быть толкающим. Рулевой винт выполняет роль гасителя реактивного момента несущего винта, но при этом сам дает вертолету боковую силу Тр.л, направленную влево, которую также приходится уравновешивать способом, указанным ниже. Чтобы вертолет под действием силы Тр.в не двигался влево, ось несущего винта одновинтового вертолета делают несколько наклонной. В нашем примере наклон оси пришлось бы делать вправо. Тогда появится составляющая полной аэродинамической силы несущего винта, направленная вправо, которая уравновесит тягу рулевого винта, направленную влево.
Тягу рулевого винта подбирают такой величины, чтобы момент ее относительно центра тяжести вертолета был.
Однако рулевой винт должен иметь еще запас тяги, чтобы можно было не только гасить реактивный момент несущего винта, но и разворачивать вертолет, преодолевая реактивный момент. В нашем примере запас тяги необходим для правых поворотов, повороты же влево могут быть осуществлены путем уменьшения тяги рулевого винта. При этом реактивный момент развернет вертолет влево.
Вертолет с одним несущим винтом и одним рулевым винтом, несмотря на относительную простоту управления, имеет ряд недостатков, которые станут ясны в дальнейшем. Сейчас только заметим, что при поступательном полете вертолета лопасти несущего винта с одной стороны фюзеляжа будут идти навстречу потоку воздуха, а с другой стороны (справа) убегать от потока, что вызывает несимметричную обдувку лопастей и, как результат, появление кренящих моментов вертолета, для борьбы с которыми требуется особое дополнение к конструкции несущего винта.
Вертолет с одним несущим винтом и с реактивным приводом
Несущий винт вертолета можно вращать не только путем соединения его с валом поршневого двигателя. Возможно также осуществить вращение несущего винта вертолета от реактивного двигателя, что делается различными способами.
Укажем на два из них, наиболее часто Встречающихся как в многочисленных проектах, так и в выполненных схемах.
Вертолет с одним несущим и одним рулевым винтом
При первом способе реактивного привода на вертолет устанавливается обычный поршневой двигатель. Однако этот двигатель вращает не несущий винт, а воздушный компрессор. От компрессора сжатый воздух подается ко втулке несущего винта, откуда по трубопроводам внутри лопастей поступает к сопловым насадкам, установленным на их концах. Если при этом оси сопловых насадков направлены по касательной к окружности вращения винта, а выходные отверстия обращены к задней кромке, то за счет силы реакции, возникающей при истечении сжатого воздуха, создается тяга, приводящая винт во вращение. Для увеличения тяги в сопловых насадках можно сжигать непрерывно подаваемое горючее. Смешиваясь со сжатым воздухом, горючее образует смесь.
При сгорании этой смеси температура газа повышается, объем его увеличивается и, следовательно, значительно увеличивается скорость истечения газов, а тем самым и тяга.
При втором способе реактивного привода на концах лопастей несущего винта устанавливаются воздушно-реактивные двигатели (обычно пульсирующие, прямоточные или комбинированные). Тяга, развиваемая ими, вращает несущий винт.
Подробнее о преимуществах и недостатках реактивных вертолетов будет рассказано в следующих главах. Здесь необходимо указать только на одно очень важное преимущество вертолетов с реактивным приводом несущего винта. Такой винт не передает на вертолет реактивного момента, о необходимости уравновешивания которого говорилось выше. Это объясняется тем, что двигатель, вращающий винт, расположен не в фюзеляже вертолета, а на самом винте.
* Ка-52 * Ка-28 * Ка-8 * Ка-50 * Сирия *
МОСКВА, 12 ноя — РИА Новости, Андрей Коц. Легкие, быстрые, компактные, надежные и необычные — эти характеристики идеально подходят серии вертолетов КБ имени Камова, которая в воскресенье отмечает 70-летний юбилей. Двенадцатого ноября 1947 года в воздух поднялась первая машина знаменитого советского авиаконструктора Николая Камова — Ка-8 «Иркутянин». Это событие стало началом эпохи вертолетов с соосной схемой расположения несущих винтов. Россия до сих пор остается единственным государством в мире, наладившим массовое производство этих сложных машин. Камовские вертолеты успешно трудятся на «гражданских должностях», а также служат в частях армейской и морской авиации. О том, для чего нужна соосная схема, а также о ее главных преимуществах и недостатках — в материале РИА Новости.
Без доворота
«Вертолет традиционной схемы в воздухе постоянно доворачивает в ту сторону, в которую вращается его несущий винт, — рассказал РИА Новости главный редактор журнала «Арсенал Отечества» Виктор Мураховский. — Чтобы компенсировать этот момент, на хвостовую балку машины устанавливают дополнительный рулевой винт, который крутит машину в противоположную сторону. Вертолетам Камова такой привод просто-напросто не нужен. Их несущие винты вращаются в противоположные стороны. Такое решение значительно упрощает механику машины, снижает ее уязвимость. Говорят, что Ка-52 способен совершить посадку даже с отстреленным под корень хвостом».
Ка-8 в боях поучаствовать не довелось. Во-первых, он предназначен для связи и разведки. Во-вторых, эта машина была построена всего в трех экземплярах. Впервые широкой публике «Иркутянина» показали на параде в Тушино летом 1948 года. Вертолет поднялся в воздух прямо с кузова грузовика, сделал несколько проходов и благополучно приземлился. Именно тогда им заинтересовалось командование ВМФ, заказавшее Камову проект создания специализированной разведывательной машины. С тех пор вертолеты Ка долгое время оставались флотским «эксклюзивом».
Любопытный факт: само слово «вертолет» вошло в обиход именно благодаря создателям Ка-8. Перед тушинским парадом организаторы спросили Николая Камова, как представить его машину публике. Тот подумал и ответил: «вертолет». До этого момента винтокрылые летательные аппараты именовали американизмом «геликоптер».
Работа над ошибками
Впрочем, со временем Ка-10 довели до ума. В 1951 году приняли решение о строительстве военной версии вертолета. К 1953 году в строю уже было девять машин. Ка-10 удалось успешно посадить на палубу крейсера «Максим Горький» при сильном ветре, что лишний раз доказало преимущество соосной схемы: вертолет практически не болтает даже в шторм. Кроме того, военный вариант машины получил полноценную приборную панель с высотомером, спидометром, компасом, вариометром и указателем оборотов несущих винтов.
Не только для моря
Всего для нужд Военно-морского флота КБ Камова разработало более десятка различных моделей вертолетов. На сегодняшний день в составе авиации ВМФ имеется 63 многоцелевых Ка-27 и 16 поисково-спасательных Ка-27ПС, 28 транспортно-боевых Ка-29, а также несколько машин радиолокационного дозора Ка-31. Эти вертолеты способны выполнять самый широкий круг задач: вести разведку, высаживать десант на побережье, поддерживать его огнем, спасать сбитых над морем летчиков, выслеживать подводные лодки противника и многое-многое другое. Работу соосных винтов на данных машинах удалось «отполировать до блеска» — серьезные летные происшествия с ними можно пересчитать по пальцам двух рук.
«У соосных вертолетов выше грузоподъемность и на внешней подвеске, и внутри кабины, а кроме того, габариты соосного вертолета меньше, что очень удобно при использовании, например, на нефтяных площадках, — рассказал РИА Новости Заслуженный летчик-испытатель России, старший летчик-испытатель АО «Камов» (входит в концерн «Вертолеты России») Александр Папай. — При соосной схеме управляемость вертолета выше, выше маневренность и лучше высотные характеристики, потому что вся мощность идет на основные винты. А маневренность нужна при ведении боевых действий. Соосный вертолет симметричен, у него нет в полете дополнительных кренов».
На сегодняшний день в частях армейской авиации стоят на вооружении более 100 «Аллигаторов». До конца 2017 года Минобороны должно получить еще 14 машин. Наравне с милевскими Ми-28Н и Ми-35 они будут оставаться основными ударными вертолетами Российской армии в ближайшие десятилетия.
Как устроен вертолет и почему он летает.
Доброго времени суток уважаемый гость. Сегодня, я расскажу Вам, как устроен вертолет, и почему он летает. Прежде всего, давайте определим, что это за зверь. Итак, вертолет или геликоптер – это летательный аппарат тяжелее воздуха.
Как устроен вертолет. Основные части.
Схемы расположения роторов.
Двигатели и органы управления.
Двигатель может быть как поршневой, так и газотурбинный или турбовальный. В кабине пилота находятся органы управления и приборы контроля. К органам управления относятся:
Принцип полета и контроль.
Подъемную силу, позволяющую вертолету летать, создает основной ротор. Лопасти ротора выполнены из легкого прочного материала, с профилем как у крыла самолета. Управление ими осуществляется при помощи автомата перекоса (АП). Который, в свою очередь, контролируется ручкой управления вертолетом и ручкой шаг-газ. У вертолетов (классической) схемы, хвостовой винт, располагается вертикально на конце хвостовой балки летательного аппарата. И, в свою очередь, служит для компенсации реактивного момента от ОР, и поворотов вокруг вертикальной оси.
Управление рулевым винтом, происходит посредством автомата перекоса, связанного с педалями маневрирования по курсу.
Как устроен вертолет. Автомат перекоса.
Теперь, давайте рассмотрим работу (АП) основного ротора. Этот замечательный механизм изобрел русским ученым Б. Н. Юрьевым в 1911 году. Открыв этим путь к вертолетостроению. Именно при помощи этого хитроумного изобретения, вертолеты могут летать передом, задом и даже боком. А самое главное, не переворачиваться при горизонтальном полете.
Маневрирование по тангажу и крену производится за счет изменения угла наклона конуса ОР. Сам же угол наклона конуса изменяется при увеличении угла атаки лопасти в определенном секторе ее вращения. Рассмотрим движение вертолета вперед. Каждая лопасть ОР, проходя в задней четверти, увеличивает угол атаки, а в передней – уменьшает. В результате, подъемная сила в задней четверти больше, а в передней – меньше.
Таким образом, ось вращения несущего винта наклоняется вперед, а вместе с ней наклоняется и весь вертолет. За счет этого наклона и создается горизонтальная составляющая подъемной силы. И вертолет летит вперед. При полетах задом и боком, все происходит точно так же, только углы атаки увеличиваются, и уменьшаются в нужных секторах вращения.
Дальше, еще интересней. Вертолет летит вперед. Что же происходит с подъемной силой справа и слева. Представим, что несущий винт вращается по часовой стрелке. Значит, лопасти в секторе слева имеют условное направление движения вперед, а справа – назад. И вертолет летит вперед. Следовательно, за счет набегающего потока от движения вертолета, скорость левой лопасти больше чем правой. А значит, и подъемная сила, создаваемая левой больше чем – правой. Вот тут то и опять начинает работать автомат перекоса. Он корректирует углы атаки лопастей, движущихся по направлению движения вертолета, и — против. Тем самым уравнивая подъемную силу обеих. И не давая летательному вертолету опрокинуться. Здорово, не правда ли?
Контроль курса и компенсация реактивного момента.
Ну что же, с эволюциями по крену и тангажу, а так же по предотвращению опрокидывания, все понятно. Переходим к маневрированию по курсу и компенсации реактивного момента. Здесь все гораздо проще. Как я уже писал, вращение вокруг вертикальной оси производится педалями. Педали связаны с АП рулевого винта. При увеличении шага РВ вращение вертолета происходит в одну сторону, а при уменьшении – в другую.
Двигатель вертолета вращает вал ОР по часовой стрелке. Вертолет же, стремиться вращаться в обратную сторону. Компенсировать это вращение помогает хвосовой винт. Скорость, с которой он крутится, напрямую зависть от скорости вращения ОР. При увеличении числа оборотов и шага основного ротора, увеличивается момент. Однако, обороты и шаг рулевого ротора, тоже увеличиваются, тем самым, гася нарастающий реактивный момент. Как видно, все гениальное просто.
Надеюсь, я доходчиво объяснил принцип полета и работу автомата перекоса вертолета. Спасибо за внимание.