Закрыть ☒

1. Такие разные вертолеты

Вчера

Вертолет сегодня стал настолько привычным летательным аппаратом, что кажется - в нем нет ничего сложного. Но, хотя постройка самолетов и вертолетов началась приблизительно в одно и то же время, серийные вертолеты поднялись в воздух на 40 лет позже самолетов. Эти годы ушли на решение нескольких сложных технических проблем.

Какие это были проблемы и как они решались я хочу рассказать в нескольких статьях.

Пояснение для специалистов: так как статьи популярные, то многие сложные вопросы описываются поверхностно. Точное описание можно всегда найти в специальной литературе.

1. Схемы вертолетов

Схема вертолета определяет сколько винтов будет у вертолета и их назначение.

Кажется, что самая простая схема вертолета - это рама с мотором и редуктором, на вертикальном валу которого закреплен несущий винт (ротор) с несколькими лопастями. Лопасти, при вращении винта, создают подъемную силу и вертолет взлетает. Такая схема показана на рисунке ниже:

1. Такие разные вертолеты
1. Такие разные вертолеты

Схема простая но не работоспособная. Несущий винт при вращении испытывает большое сопротивление воздуха и, как только вертолет оторвется от земли, винт начнет замедляться, а сам вертолет раскручиваться в противоположную винту сторону. Крутящий момент, закручивающий вертолет в сторону противоположную несущему винту, называется реактивным.

Не надо думать, что реактивный момент действует только на вертолеты. Самолеты в полете тоже закручивает в сторону противоположную вращению винта, но там размах крыльев гораздо больше диаметра винта и органов управления с запасом хватает, чтобы компенсировать реактивный момент. А у самолета Ту-95 и его клонов каждый из четырех двигателей НК-12 имеет по два соосных винта, вращающиеся в противоположные стороны, и там реактивный момент полностью скомпенсирован у каждого из двигателей.

А еще реактивный момент подымает на дыбы мотоцикл, если резко дать газ, и вырывает из рук электродрель, если заклинит сверло.

Самое очевидное решение для компенсации реактивного момента - применить два несущих винта, вращающиеся в противоположных направлениях.

Винты можно разместить с двух сторон от фюзеляжа и тогда это будет вертолет поперечной схемы. Первый успешно летавший вертолет такой схемы Focke-Wulf Fw 61 был построен в Германии и первый полет совершил 26 июня 1936 г.

1. Такие разные вертолеты
Источник: Wikipedia.

Можно разместить винты впереди и в конце фюзеляжа и тогда это будет вертолет продольной схемы. Первый успешный вертолет такой схемы Piasecki XHRP-1 (PV-3) был построен в США и совершил первый полет в марте 1945 г.

1. Такие разные вертолеты
Источник: www.all-aero.com

Можно противоположно вращающиеся винты расположить один над другим. Получится вертолет соосной схемы. Первый успешно летавший вертолет такой схемы Breguet-Dorand "Gyroplane Laboratoire" был построен во Франции и совершил первый полет 26 июня 1935 г.

1. Такие разные вертолеты
Источник: aviastar.org

Можно вообще поставить винты с двух сторон фюзеляжа и наклонить оси винтов в разные стороны так, что лопасть одного винта при вращении проходит над валом другого. Получится синхрокоптер. Первый такой вертолет Flettner Fl 265 был построен в Германии и впервые взлетел в мае 1939. Далее две фотографии этого вертолета. На верхней реальный аппарат, а на нижней модель на которой хорошо видно, как роторы проходят над втулками.

1. Такие разные вертолеты
Источник: Wikipedia.
1. Такие разные вертолеты
1. Такие разные вертолеты

Все эти схемы оказались вполне рабочими, но практически не используемыми:

  • поперечная схема - последний построенный вертолет В-12 (Ми-12), правда, самый большой в мире. Сегодня используется в американском конвертоплане V-22 Osprey и некоторых других экспериментальных моделях.
  • продольная схема - ее использовал только конструктор Пясецкий в США. Создал несколько успешных серийных вертолетов. Сегодня выпускается единственная модель Boeing CH-47 Chinook. Правда, был еще Як-24 в СССР, но он получился не очень удачным и продолжения не получил.
  • синхрокоптер - выпускала фирма Kaman. Сейчас синхрокоптеры не производятся, но несколько построенных раньше еще летают.
  • соосная схема - основной производитель этих вертолетов советская и российская фирма Камов. Есть несколько очень удачных моделей (Ка-25, Ка-27, Ка-32, Ка-52). Строят соосные вертолеты и некоторые другие производители.

А самой распространенной стала схема вертолета с одним несущим и одним рулевым винтом. Рулевой винт закручивает вертолет в противоположную реактивному моменту сторону, удерживая его в прямолинейном полете.

Каждый год в мире строится несколько тысяч вертолетов такой схемы. Первый такой вертолет ЦАГИ 1-ЭА, который имел все необходимые конструктивные элементы и успешно летал, был построен в Советском Союзе. Вертолет начал летать в августе 1930 г. А 14 августа 1932 г. конструктор и бессменный пилот этого вертолета Черёмухин А. М. поднялся на высоту 605м, многократно перекрыв рекордную высоту, достигнутую ранее.

1. Такие разные вертолеты
Источник: Wikipedia.

Так была решена первая проблема, возникающая при создании вертолетов, компенсация реактивного момента. Но были и другие. О них я расскажу в следующих статьях.