Добро пожаловать в мир винтокрылых машин.
В наше время винтокрылые машины прочно вошли в нашу жизнь. Тысячи вертолетов — от совсем маленьких, массой в несколько десятков килограммов, до мощных многотонных гигантов — бороздят просторы воздушного океана. Вертолет может взлететь вертикально без разбега и так же сесть, поэтому для него не требуется больших и ровных площадок для взлета и посадки. Он может висеть в воздухе на одном месте и перемещаться горизонтально с различными скоростями. Эти свойства вертолета делают его очень ценной, порой незаменимой машиной.
Сегодня вертолеты выполняют такое огромное число задач, что все их трудно перечислить. Вертолеты перевозят грузы и пассажиров в отдаленные селения, расположенные среди гор или лесов, обнаруживают в море косяки рыбы, помогают спасать людей при наводнениях и бороться с лесными пожарами. С помощью вертолетов ведут борьбу с вредителями полей и сорняками, производят геофизические и гравиметрические съемки местности, проверяют исправность высоковольтных линий электропередач. Вертолет не смотря на высокие эксплуатационные затраты, является незаменимым инструментом в авиационной технике.
Что же такое вертолет?
Вертолет, летательный аппарат тяжелее воздуха с вертикальными взлетом и посадкой, подъемная сила в котором создается одним или несколькими (чаще двумя) несущими винтами. Слово "вертолет" введено вместо иностранного "геликоптер". Вертолет взлетает вертикально вверх без разбега и совершает вертикальную посадку без пробега, неподвижно "висит" над одним местом, допуская поворот вокруг вертикальной оси в любую сторону, производит полет в любом направлении со скоростями от нуля до максимальной. При вынужденной остановке двигателей в полете Вертолет может совершить планирующий спуск и посадку, используя самовращение (авторотацию) несущих винтов. Во избежание срыва потока с лопастей и для увеличения скорости полета некоторые Вертолет имеют небольшое крыло, разгружающее несущие винты.
Полет вертолета объясняется теми же законами аэродинамики, что и полеты любых других летательных аппаратов тяжелее воздуха, а именно – обтеканием воздухом лопастей винта или крыльев, создающих подъемную силу. В случае самолета воздух обтекает крыло, движущееся вперед. В случае вертолета воздух обтекает лопасть винта, вращающегося над фюзеляжем. Вращение несущего винта создаёт подъёмную силу, но оно же создаёт силу отдачи, стремящуюся закрутить вертолёт в обратном направлении. Для компенссации вращательного момента обычно используют дополнительный винт.
Классификация вертолетов
Вертолёты обычно разделяют по аэродинамической схеме, по грузоподъёмности, по назначению. Наиболее правильной классификацией вертолетов можно считать классификацию по способу погашения реактивного момента несущего винта, что и является определяющим в той или иной схеме:
- Одновинтовые с рулевым винтом. Для компенсации реактивного момента используется рулевой винт, создающий тягу в направлении вращения. Традиционно эту схему называют «классической схемой». По этой схеме построено большинство существующих вертолётов;
- 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 несколько некорректно ввиду наличия множества схем, подпадающих под это определение.
- Одновинтовые с реактивным принципом вращения лопастей. Также именуются реактивными вертолётами. Двигатели расположены на лопастях и на вал несущего винта не передается сильных моментов, как в случае расположения двигателей в фюзеляже. Такая схема исключает наличие реактивного момента от несущего винта.
- Двухвинтовые продольной схемы. Компенсация реактивного момента происходит за счёт наличия двух одинаковых винтов, вращающихся в противоположные стороны и расположенных в передней и задней частях фюзеляжа.
- Двухвинтовые поперечной схемы. Аналогична предыдущей, но винты расположены на фермах либо крыльях по бокам фюзеляжа.
- Двухвинтовые соосной схемы. Компенсация реактивного момента происходит за счёт наличия двух одинаковых винтов вращающихся в противоположные стороны и расположенных на одной оси.
- Двухвинтовые с перекрещивающимися плоскостями роторов. Также именуются синхроптерами. Оси вращающихся в противоположные стороны роторов наклонены по отношению друг к другу, плоскости вращения роторов пересекаются, для исключения столкновения лопастей вращение их синхронизировано.
- Многовинтовые (вертолётные платформы). Компенсация происходит за счёт 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 создаёт пропульсивную силу).
- Конвертопланы. Эта схема переходного летательного аппарата, который взлетает как вертолёт с помощью винта, а в горизонтальном полете летит как самолёт, используя винты как пропеллеры.
История создания.
Желание летать возникло у людей в глубокой древности. Первая идея летательного аппарата, естественно, была заимствована ими у природы. Исходя из наблюдений за птицами, люди пытались создать летательные аппараты с машущими крыльями, приводимыми в движение мускулами летчика,— махолеты. Можно сказать, что махолеты — это детская мечта человечества. Однако безуспешность всех попыток построить махолет вызвала интерес к другой идее — подняться в воздух и летать с помощью вращающихся крыльев, т. е. воздушного винта.
Первые попытки создания винтокрылого летательного аппарата были предприняты еще в IV-III вв. до н.э. В Китае была придумана игрушка с винтом, так называемый «волчок», представлявший собой раскручиваемый руками пропеллер. В 320 году н.э. ученый Го Хун предложил делать «летающие колесницы», поднимающиеся в воздух при помощи вращающихся лопастей.
Итальянский художник и ученый-энциклопедист Леонардо да Винчи предложил несколько типов летательных аппаратов, первым из которых был орнитоптер. В датированной 1488-1489 годами рукописи Леонардо содержится эскиз машины со спиралевидным винтом – его знаменитого воздушного винта.
Первый в истории вертикальный полет состоялся 24 августа 1907 года и продолжался одну минуту. Вертолёт, построенный братьями Луи и Жаком Бреге, поднялся в воздух на 50 см. Аппарат имел массу 578 кг и был оснащён двигателем Antoinette мощностью 45 л.с. Gyroplane имел 4 несущих винта диаметром 8,1 м, каждый винт состоял из восьми лопастей. Максимальная высота полёта на режиме висения — 1,525 м была достигнута 29 сентября. Этот день можно считать днем рождения вертолета.
