Просто о сложном. Вертолеты
Вертолет — винтокрылый летательный аппарат, у которого подъемная и движущая силы на всех этапах полета создаются одним или несколькими несущими винтами с приводом от одного или нескольких двигателей.
Подобно самолету, который держится в воздухе благодаря крыльям, вертолет взлетает при помощи винтов большого диаметра. Такой винт называют несущим. У винта есть лопасти, каждая из которых имеет аэродинамический профиль и при вращении винта движется в воздушном потоке. При вращении винта возникает аэродинамическая сила, приложенная к каждой лопасти. Сила каждой лопасти суммируется и прикладывается ко всему винту, а через него ко всему вертолету. Эта сила всегда перпендикулярна плоскости вращения винта. Таким образом вертолету обеспечивается вертикальный взлет.
Историческая справка
Вертолет, как и многие изобретения начала XX века, описывал в своих трудах Леонардо да Винчи. По его чертежам машина должна была приводиться в действие силой четырех человек, а винтовая конструкция, обтянутая тканью, служила несущей поверхностью. Однако есть версия, что да Винчи не был пионером в этой области, так как по описаниям еще в 400 году н.э. в Китае существовала игрушка с пропеллером, которая могла взлетать вверх.
С конца XIX века инженеры всего мира пытались сконструировать аппарат, который мог бы подниматься в воздух и быть управляемым. Пилотируемость и взлетная масса оказались самыми сложно решаемыми в ходе тестовых испытаний. Чаще всего испытатели добивались только одного из двух критериев, в результате чего их попытки оказывались безуспешными.
Первым, кто смог приблизиться к успешной конструкции вертолета, стал Поль Корню в 1907 году. Его аппарат поднимался на высоту 50 м и держался в воздухе 2 секунды.
В 1909 году российский студент Игорь Сикорский во дворе дома создал свой первый вертолет, но и его изобретение постигла та же участь, что и предшественников. Мощности аппарата не хватало, чтоб поднять в воздух даже человека, и на время он забросил идею о создании машины с вертикальным взлетом. В России карьера Сикорского успешно сложилась в авиации. Став главным авиаконструктором в России, Сикорский создал самые большие в мире самолеты «Русский витязь» и «Илья Муромец». Эмигрировав в США в период гражданской войны, Сикорский основал там фирму и успешно занимался авиастроительством.
В те же годы эмигрировавший из России авторитетнейший специалист в области аэродинамики активно работал над созданием вертолета для Министерства обороны США. Его машина была сложна, но могла поднимать в воздух до четырех человек и развивать скорость до 50 км/ч. К сожалению изобретателя, вертолет не был запущен в серийное производство, так как правительство посчитало его слишком дорогостоящим проектом.
Игорь Сикорский не оставлял идею о создании вертолета. Уже в 1939 году прошли первые успешные испытания одновинтового вертолета VS-300. Но вертолет Сикорского получил свой шанс лишь в 1942 году, после того как США вступили во Вторую мировую войну. Возможности летательного аппарата поразили военных, и уже в 1943 году вертолеты были запущены в серийное производство под кодом R-4.
Сикорский по праву считается отцом вертолетостроения, так как создал порядка 20 серийных моделей вертолетов, первым предложил конструкцию вертолета-амфибии. Вертолеты Сикорского совершили трансатлантический и тихоокеанские перелеты с дозаправкой в воздухе, а модель S-58 считается лучшим вертолетом первого поколения.
Для российского производства прототипом стал немецкий вертолет FA-223, который сконструировал профессор Генрих Фоке еще в 1936 году. Отличительной особенностью вертолета Фоке стало наличие двух винтов.
От Ми-1 до «Черного призрака»
Отрасль вертолетостроения сразу заявила о себе как о перспективной в сфере авиации. СССР и США стали основными конкурентами в борьбе за первенство в создании более совершенного вертолета. Более 70 лет инженеры-конструкторы двух сверхдержав стремятся создать технологический шедевр, который надолго смог бы закрепить за той или иной страной пальму первенства. За годы существования отрасли было создано множество вертолетов, которые внесли свой вклад в историю и увековечили имена своих создателей. Самые успешные вертолеты поступали в серийное производство и становились основой для разработки модификаций, обрастая целым семейством моделей.
Первым серийным вертолетом, выпущенным в СССР, был Ми-1. По летно-техническим характеристикам он напоминал вертолет Sikorsky S-51 1949 года, но, в отличие от импортного аналога, получил широкое распространение как в гражданской, так и в военной авиации, а также производился на экспорт.
Свое название, как принято в авиации, вертолет получил от фамилии главного конструктора Михаила Миля.
Вертолеты «Ми» стали одними из самых популярных не только на территории СССР, а потом и России, но и во всем мире.
Вертолет Ми-8 долгие годы лидировал в мировом вертолетостроении и даже сейчас уверенно держится в тройке самых распространенных вертолетов мира.
Вертолет Ми-8 был запущен в серийное производство в 1965 году, после того как Михаил Миль был командирован в США для покупки нескольких единиц вертолета Сикорского и для более подробного понимания потенциала иностранных конкурентов в отрасли.
Вертолет Ми-8 стал настоящей сенсацией на авиасалоне в Ле-Бурже. Он был оснащен двумя двигателями таким образом, что при отказе одного второй автоматически выходил на повышенную мощность, благодаря чему вертолет не терял высоту. Взлетная масса Ми-8 позволяла взять на борт трех членов экипажа и 24 десантника или 28 пассажиров и совершить беспосадочный полет на 425 км со скоростью 225 км/ч.
За годы производства Ми-8 не потерял популярность. У данного вертолета существует 60 модификаций, включая военные, спасательные, пассажирские и грузовые.
Вертолет Ка-31 поднялся в воздух в ноябре 1986 года и до сих пор не имеет аналогов в мире. Ка-31 и его модификация Ка-35 — вертолеты радиолокационного дозора. Вертолет может быть использован как для сухопутных ПВО, так и базироваться на кораблях. Ка-31 сконструирован таким образом, что может вести автоматизированный полет в любых погодных и климатических условиях и одновременно вести до 20 целей. Он способен обнаруживать цели типа «вертолет-самолет» на предельно малых высотах, а также надводные корабли и их сопровождение. В настоящее время вертолет стоит на вооружении России и Индии.
Кроме Ка-31, в ОКБ «Камов» в 1982 г. создали еще один легендарный вертолет — Ка-50, или «Черная акула». Особое внимание конструкторы уделили безопасности пилота. Ка-50 стал первым вертолетом, оснащенным катапультируемым креслом и полностью бронированной кабиной. В ходе испытаний «Черная акула» выдержала обстрел снарядами калибра 12,7 мм, то есть пулемета. Первым боевым заданием для Ка-50 стала контртеррористическая операция в Чечне 2001 года. «Черная акула» показала себя как надежная и маневренная машина, что было особенно важно при ведении боевых действий в горных условиях.
Крупнейшим многоцелевым транспортным вертолетом стал Ми-26. Он используется как в военной, так и в гражданской авиации. «Летающая корова» на сегодняшний день самый большой вертолет с максимальной взлетной массой 20 т как на борту, так и на внешней подвеске. Также в вертолете предусмотрена лебедка, которая поднимает 500 кг. Вместимость вертолета — 82 десантника или 60 носилок с ранеными при крейсерской скорости 295 км/ч.
Золотая летопись вертолетостроения не могла обойтись без машин, выпущенных заводом Sikorsky. В середине ХХ века был создан UH-60 «Черный ястреб». Семейство «Черного ястреба» включает вертолеты грузоподъемностью от 1500 кг до 4 т, палубные вертолеты, санитарные, вертолеты огневой поддержи и пр. На сегодняшний день это один из самых часто экспортируемых вертолетов.
Такой титан авиации, как Boeing, также внес свой вклад в историю вертолетостроения. Ударный вертолет Boeing AH-64 Apache получил известность благодаря операции «Буря в пустыне». Специалисты утверждают, что достойным соперником «Апачу» может стать только Ми-28 «Ночной охотник». Вокруг указанного вертолета существует много споров и слухов, однако он не раз становился источником вдохновения для деятелей искусства, так как часто появлялся в кинофильмах и даже стал прообразом коллекции шляпок.
Имя вертолета Bell UH-1 Iroquois также связано с боевыми действиями. «Ирокез», или «Хьюи», стал символом войны во Вьетнаме. Этот вертолет выполнял всевозможные функции: доставлял на поле боя, снабжал провизией и боеприпасами, эвакуировал раненых. За 11 лет боевых действий было совершено 36 млн боевых вылетов. На каждые 18 тыс. вылетов приходилась одна потеря. Учитывая тот факт, что вертолет не имел никакого бронирования, такая статистика считается уникальной.
В истории вертолетостроения есть множество машин, которые стали символами эпохи и знаковыми в определении хода тех или иных событий.
Холдинг «Вертолеты России», который объединил усилия инженеров КБ Миля и КБ «Камов», продолжает создавать машины, сочетающие успешный опыт вертолетной классики с современными технологиями.
По мировой статистике численности, вертолеты, выпускаемые холдингом «Вертолеты России», занимают шестое место, что говорит о высокой конкурентоспособности продукции наравне с вертолетами Boeing, Sikorsky и Bell.
Одними из ведущих разработок являются многоцелевой вертолет Ка-226 и его модификации. Отличительной особенностью нового вертолета стала установка двух турбовальных двигателей. Модификации семейства Ка-226 могут быть выполнены в пассажирском, транспортном, медицинском, полицейском или поисково-спасательном вариантах. У вертолета существует множество комплектующих, которые позволяют легко менять его назначение, например грузовая платформа или модули для транспортировки раненых. Модификация Ка-226Т обладает широким спектром характеристик, которые дают ему преимущество над многими аналогичными машинами.
При взлетной массе 3600 кг вертолет может совершить перелет на 470 км со скоростью 220 км/ч. Ка-226Т может совершать полет в любых погодных и климатических условиях как над сушей, так и над водой. Его температурный диапазон варьируется от -50 до +50 °С.
Такая вариативность компоновки борта и возможность работы при экстремальных температурах заинтересовала многих иностранных заказчиков. Этот вертолет считается одним их самых перспективных на сегодняшний день.
Случай один на миллион
История знает немало случаев, когда от мастерства и умения экипажа вертолета зависели жизни людей. Вертолеты служб спасения ежедневно совершают вылеты по всему миру, спеша на помощь тем, кто оказался в безвыходной ситуации.
Одной из самых распространенных и регулярно производимых операций спасения в России становится снятие людей со льдины. Чаще всего это рыбаки, которые оказались в плену стихии, в период ледохода. Людей, оказавшихся в такой ситуации, как правило, снимает со льдины вертолет, зависая над ней и спуская спасательное оборудование.
Истории известны случаи уникальных спасательных операций. Так, в апреле 1985 года исследовательское судно «Михаил Симов» оказалось зажато в арктических льдах. На помощь исследователям отправили теплоход «Павел Корчагин». Однако дрейфующие льды не позволили теплоходу подойти на нужное расстояние. Экипаж вертолета Ми-8, направленный на место ЧП, принял решение садиться на льдину. За два дня спасательной операции вертолет совершил 11 посадок и эвакуировал с корабля 77 человек.
С вертолетами связано немало рекордов по работе в экстремальных погодных условиях, эвакуации пострадавших из горячих точек, а также поднятию несоразмерно больших грузов. С развитием вертолетной техники рекорды обновляются, постоянно повышая планку возможностей.
Однако есть рекорд, который до сих пор не побит. Его установил в 2010 году французский летчик-испытатель Дидье Дельсаль. 14 мая он поднял свой модифицированный Eurocopter Ecureuil/AStar AS350 B3 на высоту 8850 м над уровнем моря и совершил посадку на вершине Эвереста. Для того чтобы посадка считалась действительной, Дельсалю нужно было зафиксировать вертолет и касаться земли не менее двух минут. Чтобы подтвердить свое достижение, Дельсаль повторил полет на следующий день и удвоил время пребывания на вершине Эвереста. Своим экспериментальным полетом Дельсаль дал надежду альпинистам, покоряющим большие высоты, так как с такой высоты эвакуация не осуществляется и случаи спасения пострадавших, к сожалению, крайне редки и уникальны. Рекорд французского летчика все еще не побит, но случаи посадки вертолетов на различные горные вершины становятся более частым явлением.
- Отрасль вертолетостроения является востребованной и перспективной как на внутреннем рынке государства, так и на международной арене.
- Темпы развития отрасли показали, что при консолидации научного потенциала и технической базы, как показал опыт холдинга «Вертолеты России», можно добиться серьезных результатов и создавать машины, которые становятся лидерами рынка на долгие годы.
- Частные капиталовложения и тесное взаимодействие с государственными структурами и вооруженными силами ускоряют темпы развития и позволяют своевременно реагировать на запросы и потребности отрасли и оставаться лидерами на конкурентном рынке.
Рекомендации
- Создавать благоприятные условия для интеграции частного капитала, научно-технического прогресса и инновационных технологий для разработки передовых машин, опережающих вызовы времени.
- Поддерживать диалог между всеми сторонами, заинтересованными в развитии отрасли, и включать в разработки технологии, которые являются востребованными и актуальными для всех областей использования вертолетной техники.
- Создавать благоприятные условия в рамках политики импортозамещения в части разработки всех необходимых комплектующих, таких как двигатели и системы авионики, для серийного производства полностью отечественных вертолетов и их дальнейших модификаций.
Как летает вертолет.
А действительно интересно, как летает вертолет? Как этот удивительный (без преувеличения ) летательный аппарат не только держится в воздухе, но и красиво летает. Еще как красиво! Я неоднократно был свидетелем пилотажа серийного боевого вертолета МИ-24 над аэродромом города Бжег в Польше. Вертолет уже заслуженный ветеран, но грозная боевая машина, отлично зарекомендовавшая себя в Афганистане, и летает так, что дух захватывает, и взгляд оторвать от этого действа невозможно.
Так что же позволяет ей это делать? Ведь вроде бы несуразный по сравнению с самолетом летательный аппарат. Рискуя в который раз повторить самого себя скажу, что на самом деле принцип полета вертолета достаточно прост. И кое-что для его объяснения мы уже знаем.
Слышали, наверное, расхожее выражение «винтокрылая машина»? Оно достаточно правильное. Самолет держит в воздухе крыло, а у вертолета эти функции выполняет винт большого диаметра. Его называют несущим винтом. Каждая лопасть несущего винта представляет собой, по сути дела, крыло, имеющее аэродинамический профиль, и движущееся при вращении винта в воздушном потоке. Вот, пожалуй, принципиально и все :-). Что при этом происходит с крылом мы с Вами уже разобрались здесь и здесь. Возникает аэродинамическая сила, приложенная к каждой лопасти и, как их сумма, общая сила приложенная к винту и через него ко всему вертолету. Сила эта всегда перпендикулярна плоскости вращения винта.
Силы, действующие на вертолет.
Если она направлена вверх и больше веса вертолета, то он поднимается вертикально, если она равна весу, то он зависает в воздухе. Просто, неправда ли? Но теперь Вы вправе спросить, а как же вертолет двигается вперед? Ведь никакого горизонтального винта, как , например у винтового самолета у него нет и реактивного двигателя тоже. Что же создает ему тягу?
Как всегда все элементарно :-). Эту роль выполняет все тот же несущий винт. Если плоскость вращения винта наклонить, то вместе с ней наклонится и суммарная аэродинамическая сила. И теперь ее можно будет разложить на две составляющие: вертикальную, которая поднимает вертолет вверх и держит его в воздухе и горизонтальную, которая заставляет его двигаться вперед. Хотя правильней сказать не вперед, а туда, куда она направлена. Можно и вбок или назад, что вертолет с успехом и делает, кстати.
Вот, собственно, и все. На вопрос о том, как летает вертолет мы ответили. Конечно теория и практика этого вопроса значительно сложнее, но общий принцип полета именно таков.
Скажу, что на самом деле несущий винт вместе с массивной осью и тяжелыми сопутствующими механизмами никуда не отклоняется. Это, мягко говоря, трудно осуществимо и технически нецелесообразно. И тем не менее плоскость вращения винта наклоняется. Говоря вертолетным языком создается «перекос винта». Достигается он за счет изменения положения лопастей, которые подвешены к оси на специальных шарнирах, а управляет этим процессом специальное устройство, называемое «автомат перекоса несущего винта». Все, вертолет полетел… И именно туда, куда нам нужно.
КА-52 Аллигатор. Хвостового винта нет.
Всех эти заумных понятий мы еще очень популярно (и незаумно :-))коснемся в дальнейших наших разговорах, а сейчас я напоследок еще упомяну об одной необходимой вещи. Вы наверняка все видели у вертолетов маленький хвостовой винт и задавали себе вопрос: «Для чего он?». Отвечаю. Я думаю все, даже ярые нелюбители физики слышали про три закона Ньютона. А если не слышали, то поверьте мне на слово, я знаю, что говорю :-). Так вот третий закон в популярной форме гласит: «Каждое действие равно противодействию.» Именно согласно этому выражению возникает так называемый реактивный момент. То есть если несущий винт вертолета вращается, например, вправо, этот момент будет стремиться повернуть корпус вертолета влево (или же наоборот). Чтобы устранить эту совсем ненужную тенденцию и существует хвостовой винт. Он работает, как обычный тянущий самолетный винт и, создавая тягу, обратную реактивному моменту просто его уравновешивает. А если вертолету нужно повернуть, то тяга этого винта меняется за счет поворота его лопастей.
Есть достаточно вертолетов без хвостового винта. Это, например, всем известные КА-50 и КА-52 . Но у них на одной оси как бы два несущих винта. И вращаются они в разные стороны, тем самым уравновешивая вредный реактивный момент.
Все. Сказано уже более чем достаточно. Теперь если Вас спросят как летает вертолет, Вы без труда сможете на этот вопрос ответить. И я Вам советую присмотреться к современным типам этого летательного аппарата. Они сейчас развились в некий тип, стоящий в определенном смысле особняком от традиционной авиации и иной раз просто завораживают своим видом и своими возможностями… Хотя, впрочем, продолжение следует…
P.S. Напоследок маленький ролик с участием МИ-24 . Не российского, к сожалению. Вот так люди заботятся о технике, тем более такой заслуженной. Второй ролик – пилотаж Ми-24.
Фото и картинки кликабельны.
Вертолеты
Вертолет, или, иначе, геликоптер, создает подъемную силу за счет вращения винта, в отличие от самолета, у которого подъемная сила создается поступательным движением аппарата.
R — равнодействующая аэродинамических сил на винте,
Y — подъемная сила, уравновешивающая силу тяжести,
P — горизонтальная составляющая силы R для движения в горизонтальном направлении,
А — положение винта при висении,
Б — положение винта при горизонтальном полете
Воздух обтекает лопасти вращающегося винта вертолета. Поскольку для создания подъемной силы не имеет существенного значения, создается ли движение путем перемещения всего аппарата или перемещением одного крыла относительно воздуха, то и основной принцип появления данной силы неизменен.
Иными словами, лопасть винта вертолета представляет собой аналог крыла самолета, у которого верхняя часть более «выпуклая», чем нижняя — для эффекта Бернулли.
Кроме того, как и крыло самолета, лопасть винта вертолета образует определенный угол атаки с горизонталью. Это делается для того, чтобы сила сопротивления воздуха при движении лопасти давала составляющую, направленную вверх.
Винт, в соответствии с 3-м законом Ньютона, воздействует на воздух с той же силой, с какой воздух действует на винт. Это приводит к движению воздуха. Движение воздуха направлено сверху вниз. Получается, что вертолет как бы висит на воздушных струях.
Движение воздуха на режиме висения
Вращение винта, в соответствии с законом сохранения момента импульса, создает так называемый «реактивный момент», закручивающий летательный аппарат в противоположную сторону. Для компенсации применяют либо соосную схему с двумя винтами, вращающимися в разные стороны, либо, чаще, используют малый хвостовой «подруливающий» винт, задача которого — создать момент в направлении, противоположном действию реактивного момента. Следует отметить, что реактивный момент свойственен не только вертолетам. В равной степени он возникает и на вращающемся винте у самолета (компенсируется вращением винтов в разные стороны, положением элеронов или рулей высоты).
Когда винт вертолета работает в горизонтальной плоскости, параллельно земле, вертолет может только висеть, поднимаясь выше и ниже (что, кстати, невозможно для самолетов). Чтобы вертолет начал двигаться вперед, ему необходимо изменить угол наклона винта так, чтобы винт толкал аппарат не только вверх, но и вперед.
Идея создания подобного аппарата, взлетающего при помощи винта, была высказана еще Леонардо да Винчи в 1475 году. Неоднократно совершались попытки построить подобный аппарат, в том числе и в России. Так, в 1754 г. М. В. Ломоносовым были проведены экспериментальные работы по определению подъемной силы летательного аппарата с соосными винтами. Однако практическое использование вертолета без мощного двигателя, даже при удачной попытке поднять аппарат в воздух, было невозможно. Вертолет в лучшем случае мог поднять вверх только себя самого.
Первый в истории вертикальный полет состоялся 24 августа (по другим источникам, 29 сентября) 1907 года и продолжался одну минуту. Вертолет, построенный братьями Луи и Жаком Бреге (Louis & Jacques Bréguet) под руководством профессора Шарля Рише (Charles Richet), поднялся в воздух на 50 см.
Аппарат И. И. Сикорского
В России первый вертолетоподобный аппарат, с соосными винтами, создал и довел до стендовых испытаний в 1909–1910 гг. И. И. Сикорский, однако этой машине не хватало подъемной силы.
Вертолет Б. Н. Юрьева 1911 года
Вертолет классической схемы (с большим и малым винтами) появился после изобретения Б. Н. Юрьевым в 1911 году автомата перекоса.
Автомат перекоса — устройство, изменяющее угол наклона каждой лопасти несущего винта по мере движения по окружности. Подобное решение позволило в разных секторах, ометаемых винтом, иметь разные подъемные силы. За счет этого плоскость, в которой вращается несущий винт вертолета, переходит из горизонтального положения в наклонное, наклоняя при этом всю машину, то есть плоскость вращения винта образует некоторый угол с горизонтом. За счет этого поворота у «подъемной силы» появляется составляющая, направленная вперед. Автомат перекоса находится на втулке винта и управляется с помощью рукоятки в кабине пилота. С помощью этого устройства вертолет способен совершать поступательное движение.
К сожалению, попытки поднять в воздух первый вертолет Б. Н. Юрьева с несущим винтом диаметром 8 м и подруливающим винтом, вынесенным на хвостовую балку, оказались неудачными из-за недостаточной прочности вала главного винта.
- Современные вертолеты способны выполнять такие фигуры высшего пилотажа, как «петля Нестерова».
- Скоростные вертолеты (скорость более 450 км/час) имеют комбинированную двигательную установку с подъемным винтом и маршевым двигателем, например винтокрыл В-12.
- Существуют аппараты, сочетающие в себе возможности самолета и вертолета, — конвертопланы, например «Ospry».
- Есть вертолеты, способные садиться на воду, такие как Ми-14 и Ка-28.
ПОЧЕМУ И КАК ЛЕТАЕТ ВЕРТОЛЁТ
Подъемная сила и тяга для поступательного движения у вертолета создается с помощью несущего винта. В работе несущего винта вертолета и воздушного винта самолета есть много общего, но имеются и отличия. Сравнивая их работу, можно заметить, что при одинаковой мощности двигателя тяга несущего винта вертолета всегда больше, благодаря тому что74 диаметр несущего винта вертолета во много раз больше диаметра воздушного винта самолета. Тяга несущего винта в значительной степени зависит от его диаметра и числа оборотов.
Так, при увеличении диаметра винта вдвое тяга его увеличивается приблизительно в 16 раз; при увеличении числа оборотов вдвое — примерно в 4 раза. Несущий винт вертолета обладает исключительно важным свойством — способностью создавать подъемную силу в режиме самовращения (авторотации) в случае остановки двигателя, что позволяет вертолету совершать безопасный планирующий или парашютирующий (вертикальный) спуск и посадку. При висении и при вертикальном подъеме несущий винт (ротор) вертолета работает подобно воздушному винту. При поступательном полете ось его вращения наклоняется вперед, и он работает в режиме косой обдувки
Рис. 155. а-режим косой обдувки, б-пропеллерный режим
Когда лопасти вращаются, подъемная сила заставляет их подниматься, в то время как центробежная сила препятствует их чрезмерному закидыванию вверх, поэтому диск ротора принимает коническую форму. Скорость движения лопасти относительно воздуха неодинакова. Она меньше у оси вращения и больше у конца лопасти и, кроме того, меняется в зависимости от положения лопасти по отношению к направлению полета. Так, при вращении винта скорость лопасти, движущейся вперед, слагается из скоростей от ее вращения и поступательного движения вертолета. Для лопасти же, движущейся назад, скорость будет определяться разностью между скоростью от вращения винта и поступательного движения всей машины. Из-за меньшей скорости у лопасти, движущейся назад, будет меньше и подъемная сила. Чтобы этого не произошло, увеличивают ее угол атаки для сохранения равновесия.
При остановке мотора вертолет становится автожиром. В этом случае ротор вращается без подвода мощности в результате действия аэродинамических сил. Последние обеспечивают необходимую тягу ротора и поддерживают его вращение. Но это превращение зависит от многих факторов. Основной из них — направление обдувки ротора воздушным потоком. При моторном полете воздушный поток набегает на ротор вертолета сверху, в режиме авторотации — снизу. Для обеспечения авторотации необходима определенная скорость потока (прямого или косого), т. е. вертолет должен перемещаться относительно потока. Так, для безопасной авторотирующей посадки с режима висения аппарат должен иметь запас высоты.
По числу несущих винтов вертолеты принято классифицировать на одновинтовые, двухвинтовые и многовинтовые. Наиболее распространена одновинтовая схема. Кроме несущего, одновинтовой вертолет обычно имеет хвостовой винт. Основное назначение хвостового винта состоит в том, что он гасит реактивный момент, который стремится развернуть вертолет в полете в сторону, противоположную вращению несущего винта. Чтобы понять это явление, представим себе человека, плывущего на плоту
При попытке развернуть плот он стремится повернуться в сторону, противоположную направлению движения весла. Для того чтобы вертолет в полете не вращался, необходимо приложить к нему такой же момент, как и к несущему винту, но противоположного направления. Такой момент относительно центра тяжести вертолета и создает хвостовой винт. Момент равен произведению силы на плечо, поэтому хвостовой винт стараются расположить на хвосте так, чтобы увеличить плечо приложения силы, развиваемой этим винтом.
Вторая функция хвостового винта — путевое управление вертолетом. Это достигается путем изменения установочных углов лопастей хвостового винта, приводимого во вращение из кабины пилота с помощью ножных педалей. С изменением углов установки меняется тяга рулевого винта и нарушается равновесие реактивного момента и момента тяги хвостового винта, действующих на вертолет, что позволяет поворачивать машину в нужном направлении. Двухвинтовые вертолеты подразделяются на несколько подгрупп. К ним относятся вертолеты соосной схемы
при которой на одной оси расположены один над другим два несущих винта, вращающихся в противоположные стороны; вертолеты продольной схемы (рис. 157, б) с расположением несущих винтов на концах фюзеляжа; вертолеты поперечной схемы (рис. 157, в) с расположением двух несущих винтов по бокам фюзеляжа .При двухвинтовой схеме вертолета реактивные моменты одинаковых несущих винтов взаимно уравновешиваются, потому что винты вращаются в противоположные стороны с одинаковой скоростью (поэтому на таких вертолетах нет хвостовых винтов). Вертолеты многовинтовой схемы могут иметь три, четыре и более несущих винтов.
Они обладают большой грузоподъемностью. Однако подобные вертолеты строят очень редко из-за сложности системы управления и устройства трансмиссии. Горизонтальный полет является основным режимом полета вертолета, так как он обычно занимает наибольшую часть времени полета. Необходимая тяга для поступательного горизонтального или наклонного движения вертолета создается наклоном плоскости вращения винта. При этом соответственно наклоняется и равнодействующая аэродинамических сил R на винте. В горизонтальном полете вертикальная составляющая силы R дает подъемную силу Y, уравновешивающую силу тяжести G, а горизонтальная составляющая — тягу P для движения по горизонту, уравновешивающую лобовое сопротивление X вертолета
Рис. 158. А-плоскость вращения винта при висении, Б- при горизонтальном полёте