+7 (495) 720-06-54
Пн-пт: с 9:00 до 21:00, сб-вс: 10:00-18:00
Мы принимаем он-лайн заказы 24 часа*
 

Как вертолет поворачивает: За счет чего поворачивает вертолет. Почему летает самолет

0

За счет чего поворачивает вертолет. Почему летает самолет

Все правильно. Только хочу разделить два важнейших явления. 1. Несущий винт создает подъемную силу за счет вращения лопастей, повернутых под некотрым углом атаки. Чем больше угол атаки, тем больше величина подъемной силы. Если лопасти абсолютно гоизонтальны, то подъемной силы винт не создает и вертолет не взлетит. Имеется некоторое критическое значение угла атаки лопастей, при котором создается подъемгная сила, достаточная только для того, чтобюы удерживать массу вертолета в воздухе неподвижно. После взлета и набора высоты 25-30 метров, пилот вертлоета по стандартам переводит лопасти несущего винта в это предельное положение, и вертолет осуществляет так называемое «контрольное висение» — он должен оставться неподвижным без изменнеия оборотов двигателя на определенной высоты над землей некоторое время. Если контрольное висение проходит удачно. возможен дальнейший полет. 2. Взлет и посадка понятны элементарны: изменение углда атаки лопастей. Горазлдо сложнее понять, как заставить вертолет двигаеться в том или ином направлении? В олтлдичие он некоторых предыдущих ответчиков, я скажу, что ось несущего винта вертолета ВСЕГДА строго вертикальна, то есть ротор его вращается ВСЕГДА только в ГОРИЗОНТАЛЬНОЙ плоскости. Если бы управление ротором заключалось лишь в одновременном изменении угла атаки лорпастей, то вектор тяги всегда был бы направлен строго по оси винта, то есть вертолет мог бы лететь либо вверх, либо вниз. Управлять вертолетом позволяет АВТОМАТ ПЕРЕКОСА ЛОПАСТЕЙ — именно ЛОПАСТЕЙ. а отнюдь не наклона оси ротора. Схематично его стуройство можно объяснить на пальцах. Представьте себе обычнй шарикополшипники, надетый на ось несущего винта. Каждая из лопастей может поворачиваться относительно своего нейтрального положения, т. е. принимать тот или иной угол атаки, с помощью рычага, прикрепленного к ее оси. Концы всмех этих рычагов прикреплены к внутренней обойме шарикоподшипника — они вращаются вместе с лпастями. Когда подшипник располоджен горизонтально, то все рычанги имеют одно положение и лопасти имеют один уго атаки. Сам подшипник на к есу не прикреплен, но к внешней его обойме прикреплен рычаг — ручка управления автоматом пересоса. Если этот рычаг наклонит подшипник вперед, то получится, что у внутренней обоймы передняя часть окажется ниже, чем задняя. То есть рычаги управления лопастями. пробегая внутеннюю обойму в таком полодении, будут уходить вниз при достижении переднего полодения, а при достижении залднего — подниматься вверх. Иными словами. угол атаки лопасти плавно менячется по мере совершения ею поного оболрота вокруг оси винта. И несмотря на то. что ось винта строго вертикальна, «передние» лопасти будут создавать более значительную подъемную силу, нежели «задние» — за счет большего угла атаки. В итоге общий вектор подъемной силы винта сместится из вертикального положения и наклонится вперед — то етсь винт придаст вертолету не только подъемную силу, но и тягу. направленную вперед. Точно так же, отклоняя рычагом наружную обойму шарикоподшипника, можно смсещать вектор тяги в любую столрону. Это механическое устройство кажется неевроятно простым, однако общий принцип атомата перекоса лопастей используется в вертолетах по сей день без оосбых изменений.

Как летает вертолет?

Авиация — сколько в этом слове завораживающего и невероятного! Чего стоят одни только самолёты и вертолёты! А задумывались ли вы, как летает вертолет? Ну, с самолётом всё понятно, крылья позволяют ему держаться в небе, не падая, лететь вперёд, в сторону. «А вот вертолёт таких крыльев не имеет» — скажете вы. И будете правы только наполовину. Но об этом подробней.

Принцип полета вертолета

Вероятно, все видели винт, расположенный на крыше у вертолёта. Именно он и отвечает за поднятие машины в воздух. Несущий винт больших размеров состоит из лопастей, которые при вращении и подымают вертолёт. Они выполняют функцию крыла, как у самолёта, вот только по размеру меньше, а количество их больше. Когда заводится двигатель, лопасти винта начинают вращение, заставляя летательный аппарат взлетать в небо. Сила, которая применяется к каждому крылу-лопасти, суммируется в общую силу, которая применяется ко всей машине в целом. Именно эта аэродинамическая сила перпендикулярная по отношению к плоскости, создающейся при вращении всех лопастей и винта в целом, способствует поднятию в воздух тяжёлого летательного аппарата. Если сила вращения винта больше, чем вес всего летательного аппарата, он будет взлетать. Если сила меньше, полёт не будет совершён. А вот если сила одинаковая, вертолёт застрянет на месте. Можно посмотреть подробней о том, как летает вертолет, на видео. Вы заметите, что после того как лопасти набирают обороты, вертолёт начинает взлетать, но не сразу. Сперва он немного зависает, а уж после того как набирает обороты, взлетает.

Топливо для полета

Для вертолёта в основном используют бензин — авиационный керосин. Но с развитием технологий начинают искать более подходящее и менее дорогостояще топливо. Например, метан, вернее, криогенное топливо, которое делают из метана. Оно устойчиво к малым температурам (- 170 градусов). Это природный газ, который можно безопасно транспортировать на тех же вертолётах. Также верным ответом на вопрос о том, на чем летает вертолет, будет и такой газ как бутан или пропан. Такое топливо можно перевозить в условиях обычных температур. Оно отлично подходит для двигателя, не портит качества полета, считается практически лучшим топливом для летательного аппарата.

Стоит сказать, что топливо для вертолёта может использоваться совершенно разное, но при этом портится качество полета. Как и в машине, если залить плохой, некачественный бензин, автомобиль ездит плохо, так и с вертолетами: плохое топливо негативно влияет на работу вертолета.

Второй винт

Часто можно увидеть вертолёт с двумя винтами, один из которых располагается на хвосте. Благодаря ему он и взлетает. Хвостовой винт создаёт противодействие основному. Его лопасти вращаются не в унисон несущему винту, а наоборот. Таким образом, создавая тягу, второй винт уравновешивает силу несущего, чем и заставляет вертолёт взлететь, при этом защищая его от «заносов» влево или вправо при вращении большого винта.

Но на некоторых вертолётах нет хвостового винта. На моделях такого летательного аппарата находится ещё один несущий винт. Он расположен под верхним несущим. Его лопасти так же, как и у хвостового, вращаются противоположно. Вертолёты с таким механизмом взлетают быстрее, поскольку винты имеют одинаковую силу при подъёме. Такие вертолеты подымаются в воздух немного быстрее.

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

(рис. 156)

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

(рис. 157, а)

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 Двувинтовой 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


Для того чтобы самолет или планер летал, нужна подъемная сила, а эта сила создается крылом. Поэтому главным в самолете является крыло, ибо в конечном счете Весь самолет может быть сведен в летающее крыло, без фюзеляжа, без оперения.

У вертолета роль крыла играет несущий винт. Даже если в летательном аппарате ничего больше нет, кроме несущего винта, мы можем принципиально назвать его «вертолетом».

Наверное, многие в детстве делали себе такой «вертолет», состоящий только ив одного винта, вырезанного из куска жести. Стартовым устройством для него служила обыкновенная катушка от ниток, вращающаяся на стержне.

Однако роль несущего винта вертолета гораздо более многогранна, чем роль крыла самолета.

Созданием подъемной силы еще не ограничивается назначение несущего винта.

Когда вы посмотрите на вертолет в горизонтальном полете, вы неизбежно обратите внимание на то, что фюзеляж носом наклонен к горизонту. При этом наклоненным вперед оказывается и несущий винт.

Полная аэродинамическая сила R, развиваемая несущим винтом и направленная перпендикулярно к плоскости вращения концов лопастей, в этом случае может быть разложена на две составляющие: направленную вертикально подъемную силу, которая поддерживает вертолет на заданной высоте, и силу, направленную по касательной к траектории полета, Р, которая на вертолете является силой тяги. За счет этой силы вертолет летит вперед. Таким образом, несущий винт в поступательном полете одновременно является и тянущим винтом.

Однако и этим не ограничивается роль несущего винта. У вертолета в отличие от самолета нет рулевых поверхностей, таких, как элероны, триммеры, рули направления и высоты. Да они и не имели бы смысла, так как во время полета не обдувались бы потоком воздуха и в силу этого не могли бы служить целям управления.

Ведь мы знаем, что для изменения положения тела, к нему нужно приложить внешнюю силу. В полете вертолет окружен воздухом, поэтому внешняя сила может быть только результатом взаимодействия каких-либо частей вертолета с воздушной средой. Для того чтобы возникла сила сопротивления воздуха, тело должно перемещаться с большей скоростью. Когда вертолет висит в воздухе, то этому условию не отвечает ни одна его часть, кроме винта. Поэтому роль органа управления вертолетом также возложена на несущий винт. Действуя ручкой управления, летчик с помощью особых устройств, о которых будет рассказано в следующих главах, добивается такого положения, которое равносильно изменению плоскости вращения несущего винта. При этом изменяет свое направление и полная аэродинамическая сила воздушного винта и обе ее составляющие. И если подъемная сила всегда направлена вертикально вверх, то вторая составляющая — по касательной к траектории полета.

В зависимости от угла наклона полной аэродинамической силы меняется не только направление, но и величины ее составляющих. Следовательно, управляя несущим винтом, летчик может изменять не только направление полета, но и скорость полета.

Для подъема или спуска вертолета летчик также воздействует на лопасти несущего винта, уменьшая или увеличивая одновременно и на одинаковую величину угол установки всех лопастей.

Если на вертолете отказывает двигатель, то, уменьшая углы атаки лопастей, летчик ставит несущий винт в положение самовращения (авторотации). Поддерживаемый подъемной силой, создаваемой винтом на этом режиме работы, вертолет совершает безопасный планирующий спуск.

Из сказанного выше ясно, что для понимания устройства и полета вертолета надо разобраться прежде всего в работе несущего винта; для того чтобы вертолет успешно мог летать, конструктор должен обеспечить надежность прежде всего несущего винта.

Летчики, инженеры, техники и механики, летающие на вертолетах и обслуживающие их, прежде всего должны следить за безукоризненным состоянием несущего винта.

Итак, несущий винт — вот что главное в вертолете

Режимов работы несущего винта вертолета чрезвычайно много. Каждому режиму полета вертолета соответствует свой режим работы несущего винта. Основными для вертолета являются: пропеллерный режим, режим косой обдувки, режим самовращения (авгоротация) и режим вихревого -сольца.

Пропеллерный режим возникает при вертикальном подъеме или висении вертолета.

Режим косой обдувки возникает при поступательном полете вертолета.

Режим самовращения возникает при отключении двигателя вертолета от несущего винта в полете, при этом винт вращается под действием потока воздуха.

Режим вихревого кольца возникает при снижении вертолета. При таком режиме поток воздуха, проходя сквозь ометаемую винтом поверхность сверху вниз, вновь подходит к винту сверху.

Однако в некоторых частных случаях, например, в пропеллерном режиме, его работа схожа с работой самолетного винта. Когда самолет находится на земле или летит горизонтально, его винт обдувается со стороны плоскости вращения (по оси). Когда вертолет находится на земле, висит в воздухе или поднимается вертикально вверх, его несущий винт также обдувается со стороны плоскости вращения (по оси). Различие при этом состоит только В ТОМ, что у самолета струи воздуха проходят через плоскость вращения винта в горизонтальном направлении, спереди назад, тогда как у вертолета — в вертикальном направлении, сверху вниз. При этом несущий винт захватывает воздух из зоны А сверху и отбрасывает его, закручивая, вниз, в зону. На место частиц воздуха, забранных из зоны А, поступают частицы воздуха из окружающей среды и частично из зоны Б, но уже вне плоскости вращения винта.

До того, как несущий винт был приведен во вращение, воздух над винтом н под ним находился в состоянии покоя С началом вращения винта приборы, внесенные с область действия винта, но находящуюся вдали от него, покажут наблюдателю, что в сечении 0-0 воздух по-прежнему находится в состоянии относительного покоя. Его давление равно атмосферному, а скорость. Расстояние от сечения 0-0, где еще не наблюдается влияния винта, до плоскости вращения винта есть величина переменная, которая зависит от вязкости среды и точности применяемых нами приборов. Чем точнее прибор, тем он дальше от винта зарегистрирует наличие скорости воздуха, частички которого будут устремлены к винту.

Если бы воздух был лишен сил вязкости, то действие винта сказалось бы бесконечно далеко.

Фактически ввиду того, что воздух представляет собой вязкую среду, влияние винта перестает ощущаться уже на расстоянии десятков метров.

Перенося наши приборы из сечения 0-0 все ближе к сечению, мы заметим постепенный прирост скорости воздуха, подсасываемого винтом. Та скорость, которую воздух имеет, подходя к сечению, называется индуктивной скоростью подсасывания. На основании закона сохранения энергии кинетическая энергия (энергия скорости движения) не может увеличиться без того, чтобы не уменьшался другой какой-либо вид энергии. И действительно, наряду с ростом скорости воздуха до ш, мы замечаем, что давление воздуха р0 при этом падает. Это значит, что увеличение скорости воздуха произошло за счет уменьшения давления. За винтом сечение потока сжимается и происходит еще большее увеличение скорости воздуха. Казалось бы, должно было последовать дальнейшее падение давления. Однако сразу за винтом давление растет до р-2. Не противоречит ли это закону сохранения энергии? Да, противоречит, если мы не примем во внимание того обстоятельства, что воздух извне (от винта) получил добавочную энергию (механическую). Механическая энергия винта, преобразуюсь в кинетическую и потенциальную энергию потока, увеличивает и скорость и давление воздуха одновременно.

В сечении сразу за винтом прибор нам показывает, что воздух по сравнению с сечением имеет скорость и», называемую скоростью отбрасывания. Причем скорость отбрасывания оказывается вдвое больше скорости подсасывания.

Далеко за винтом, в сечении (теоретически на бесконечном удалении), скорость и давление воздуха восстанавливаются до первоначальных значений. Энергия потока при этом из-за наличия сил вязкости рассеивается в пространстве.

Таково действие винта на воздух, которое является следствием приложения к винту энергии вращения. Этому действию соответствует ответное действие воздуха на винт, которое проявляется в виде силы тяги, являющейся проекцией полной аэродинамической силы R на ось, проходящую через втулку винта перпендикулярно плоскости его вращения. Если динамометр, соединенный с винтом, при остановленном винте показывал нулевое значение тяги, то по мере роста оборотов тяга будет все больше и больше возрастать. На режиме висения и вертикального подъема на всех других режимах полета

Величину тяги, создаваемой винтом, можно не только замерить, но и подсчитать.

Ручка управления определяет циклический шаг несущего винта. С ее помощью пилот управляет вертолетом по крену и тангажу. Работа с ручкой управления во время висения напоминает балансирование на острие иглы. Практически каждое действие требует соответствующей коррекции другими органами управления. К примеру, чтобы увеличить скорость, пилот отдает ручку от себя, наклоняя машину вперед. При этом вертикальная составляющая в векторе тяги винта уменьшается, и приходится увеличивать общий шаг (поднимать рычаг «шаг-газ»), чтобы не потерять высоту.

1.Ручка управления. 2. Рычаг «шаг-газ». 3.Педали. 4. Управление связью. 5.Компас.

Шаг-газ. Поднимая рычаг «шаг-газ», пилот увеличивает общий шаг (угол атаки лопастей) несущего винта, тем самым увеличивая тягу. В случае резкого увеличения шага реактивный момент винта изменяется, и вертолет стремится изменить курс. Чтобы остаться на выбранной траектории, пилот синхронно работает рычагом «шаг-газ» и педалями.

Педали определяют шаг стабилизирующего («хвостового») винта. С их помощью пилот управляет курсом машины. Резкая работа педалями сказывается на реактивном моменте стабилизирующего винта и, несмотря на его незначительную массу, оказывает некоторое влияние на тангаж. «Опытные тренеры иногда показывают курсантам фокус, зафиксировав ручку управления и «шаг-газ» и управляя высотой и скоростью полета, лишь слегка помахивая хвостом, — рассказывает Сергей Друй, — так появляются слухи о «радиоуправляемых вертолетах» и прочей магии».


6.Вариометр (указатель вертикальной скорости). 7.Авиагоризонт. 8. Индикатор воздушной скорости. 9. Тахометр (слева — указатель оборотов двигателя, справа — винта). 10.Высотомер. 11. Указатель давления во впускном коллекторе (дает представление о запасе мощности двигателя при данной загрузке и погодных условиях). 12. Сигнальные лампы. 13. Температура воздуха во впускном тракте. 14.Часы. 15. Приборы двигателя (давление и температура масла, уровень топлива, напряжение бортовой сети). 16. Управление освещением. 17. Выключатель силового привода муфты (передает крутящий момент на винт после прогрева двигателя). 18. Главный выключатель. 19. Выключатель зажигания. 20. Обогрев кабины. 21. Вентиляция кабины. 22. Микшер внутренней связи. 23.Радиостанция.

Распределение внимания

Важнейший навык управления вертолетом — правильный выбор направления взгляда. Курсантов учат взлетать и садиться, глядя на землю на расстоянии 5−15 м перед собой. Это простая геометрия. Если смотреть дальше, вплоть до линии горизонта, можно не заметить значительных колебаний высоты. Спортсмены-вертолетчики смотрят прямо «под обрез кабины» и замечают миллиметровые изменения высоты. Если курсант выберет то же направление взгляда, он увидит небольшие колебания, но будет не в силах их скорректировать — не хватит навыков и мелкой моторики, которая приходит с опытом. Поэтому при обучении тренер предлагает курсанту начать со взгляда на 15 м, а затем постепенно сокращать эту дистанцию.


«Вентиль» на центральном тоннеле заведует фрикционом ручки управления. С его помощью пилот может увеличивать сопротивление на ручке вплоть до полной ее фиксации. Эта функция помогает в долгих маршрутных полетах.

Базовое направление взгляда в полете по маршруту — «капот-горизонт». Если положение горизонта относительно капота не меняется, значит, вертолет летит на заданной высоте с постоянной скоростью. «Клевок», скорее всего, будет означать увеличение скорости и потерю высоты, наклон линии горизонта — смену курса. «В хорошую погоду можно лететь с заклеенной приборной панелью, — говорит Сергей Друй, — а вот с заклеенными стеклами кабины далеко не улетишь».


Шаг или газ?

На большинстве современных вертолетах есть автоматика, которая регулирует подачу топлива в двигатель так, чтобы удерживать обороты несущего винта в узком рабочем диапазоне. Поворачивая рукоятку рычага «шаг-газ», пилот может самостоятельно управлять подачей топлива. В полете пилот может чувствовать, как рукоятка сама слегка поворачивается в руке — это работает автомат. Бывает, что новички в напряжении сжимают рукоятку, мешая автомату работать, и раздается звуковой сигнал, предупреждающий о падении оборотов.

Авторотация

Режим авторотации, при котором винт с малым углом атаки вращается, используя энергию набегающего воздушного потока, позволяет при необходимости выбрать место посадки и сесть с выключенным двигателем. Чтобы поддерживать режим, пилот смотрит на тахометр. Если обороты винта падают ниже рабочего диапазона, нужно плавно уменьшить общий шаг винта. Если обороты растут, общий шаг нужно увеличить. При этом вертолет остается полностью управляемым по курсу, крену и тангажу.

Управление вертолетом видео. Управление двигателем вертолета.

 

 

Разберем управление вертолетом с одним несущим винтом и с одним рулевым винтом. Летчик управляет вертолетом и двигателем в полете, воздействуя на несущие рулевой винты.

В кабине летчика имеются ручки, рычаги и педали, связанные тросами «ли жесткими тягами с соответствующими органами управления вертолета. Кроме того, кабина летчика снабжена приборным и пилотажно-навигационным оборудованием, с помощью которого летчик контролирует работу двигателя, а также скорость, высоту и направление полета вертолета.

Как известно, для управления самолетом изменяют величины, направление и точки приложения аэродинамических сил, возникающих на крыле и на рулях, а также изменяют величину силы тяги.

Чтобы самолет мог лететь с набором высоты, летчик увеличивает тягу двигателя и отклоняет ручку управления на себя, что вызывает отклонение руля высоты вверх. При этом на руле высоты создается сила, которая изменяет направление полета, самолет поднимает нос, что вызывает увеличение угла атаки крыла. Увеличение угла атаки крыла соответствует увеличению подъемной силы крыла, при увеличении силы тяги самолет набирает высоту.

 

Управление вертолетом видео

Чтобы создать крен, летчик отклоняет ручку управления самолетом в требуемую сторону, это ведет к отклонению элеронов крыла. Один элерон отклоняется вверх, а другой — вниз, в результате чего левая и правая половины крыла создают различной величины подъемные силы и самолет накреняется.

Если нужно повернуть самолет влево или вправо, то летчик отклоняет ножные педали в требуемую сторону, что влечет за собой отклонение руля направления.

Для изменения скорости полета летчик сектором газа изменяет количество оборотов двигателя, или, что-то же самое, изменяет величину тяги винта или реактивного двигателя.

Если на самолете имеется воздушный винт изменяемого в полете шага, то для изменения шага винта в кабине имеется рычаг управления шагом винта, который обычно связывается с рычагом газа, так как шаг винта и газ двигателя должны быть между собой согласованы.

Чтобы управление вертолетом сделать похожим на управление самолетом, в кабине вертолета также имеются ручка управления, ножные педали, рычаг управления общим шагом винта и рычаг газа; однако они связаны уже не с теми органами, что на самолете, так как на вертолете нет крыла, ни элеронов, ни руля направления.

Ручка управления вертолетом связана тросами и тягами с механизмами продольного и поперечного управления автомата-перекоса на несущем винте.

Ножные педали соединены тросами или тягами с механизмом изменения установочных углов лопастей рулевого винта.

Рычаг управления общим шагом несущего винта соединен с ползуном автомата-перекоса.

Рычаг газа соединен тягами с дроссельной заслонкой карбюратора двигателя.

Управление вертолетом видео

Обычно управление общим шагом несущего винта и газом двигателя объединяют на одном рычаге, который в этом случае называется рычагом «шаг-газ». Дело в том, что изменение шага несущего винта, т. е. одинаковое изменение установочного угла всех лопастей винта, неизбежно вызывает увеличение или уменьшение мощности, потребной для вращения винта с неизменным числом оборотов. Несоответствие между мощностью, развиваемой двигателем, и мощностью, потребной для вращения винта, может привести к падению числа оборотов винта или чрезмерной раскрутке его, что влечет за собой невозможность продолжения полета. Управление шагом винта и газом объединено на одном рычаге таким образом, чтобы мощность двигателя всегда была приближенно равна мощности, потребляемой винтом. Для окончательной регулировки их на рычаге «шаг-газ» предусматривается рукоятка коррекции газа двигателя, позволяющая производить в небольших пределах изменение мощности двигателя без изменения шага винта.

За счет чего же вертолет перемещается вперед, в стороны и назад?

Если спросить об этом у конструктора, то он ответит: «За счет циклического изменения шага лопастей по азимуту».

А если задать вопрос, что же такое «циклическое изменение по азимуту», то последует разъяснение: «Это — синусоидальное изменение углов атаки лопастей в зависимости от их азимутального положения».

Это правильно? Безусловно. А понятно? Не очень. Разберемся, что это значит.

Для того чтобы из положения висения перевести вертолет в горизонтальный полет вперед, назад или в сторону, необходима сила, направленная в эту сторону. А как получить такую силу, которую по желанию можно было бы не только изменять по величине, но изменять по направлению.

Можно, конечно, поставить под фюзеляж еще один двигатель с воздушным винтом, который бы поворачивал вертолет в любом направлении.

А можно сделать значительно проще: использовать силу, уже имевшуюся на висящем вертолете, а именно — аэродинамическую силу несущего винта, которая при висении проходит вдоль оси винта.

Если изменить положение этой силы (наклонить ее) по сравнению с ее исходным вертикальным положением, то ее можно разложить на две составляющие силы: вертикальную и горизонтальную.

Горизонтальная составляющая и будет той силой, которая перемещает вертолет в желаемом направлении, а вертикальная составляющая будет по-прежнему выполнять роль подъемной силы. В зависимости от того, в какую сторону наклонить аэродинамическую силу винта, в ту сторону и может совершаться движение вертолета. Чем больший наклон будет иметь аэродинамическая сила, тем больше будет ее горизонтальная составляющая и тем большую скорость сможет развить вертолет в заданном направлении.

Итак, искомая сила найдена. Остается только найти способ наклонять эту силу в требуемом направлении и на необходимую величину.

Казалось бы, простейшим способом изменять наклон аэродинамической силы винта является наклон самой оси несущего винта, а значит, и всей плоскости его вращения в требуемую сторону. Эта кажущаяся очень простой схема управления была впервые применена на автожирах. Она называется схемой непосредственного управления. Принцип непосредственного управления показан.

Передвинув ручку управления вертолетом вперед, летчик тем самым посредством пары зубчатых колес наклоняет вперед всю втулку крепления лопастей несущего винта, а вместе с тем и изменяет положение плоскости вращения несущего винта. При этом полная аэродинамическая сила его будет иметь горизонтальную составляющую, направленную вперед, и вертолет начнет движение в этом направлении. Таким образом, движению ручки управления вертолетом вперед будет соответствовать и движение вперед самого вертолета.

Однако изменять угол наклона плоскости вращения несущего винта на вертолете нелегкое дело, так как огромная плоскость вращения несущего винта является как бы ротором гироскопа, который стремится сохранить плоскость своего вращения. Кроме того, трудность представляет собой выполнение разрезного главного вала для обеспечения наклона втулки.

Изобретенный Б. Н. Юрьевым автомат-перекос, включенный в управление несущим винтом вертолета, лопасти которого имеют горизонтальные шарниры, позволяет достигать такого же эффекта, как и при наклоне плоскости вращения винта, но другим, более легким способом.

Принципиальная схема управления винтом с помощью автомата-перекоса изображена.

На валу винта имеется ползун. Ползун соединен с валом продольными шлицами, которые передают ползуну вращение вала. Кроме того, наличие продольных шлиц дает возможность перемещать ползун вдоль вала вниз и вверх, при этом внешняя обойма 5 перемещается в муфте.

С ползуном осью А—А связано кольцо, а с кольцом осью Б—Б связана внутренняя обоина автомата-перекоса. Таким образом, и кольцо, п внутренняя обойма тоже вращаются вместе с валом несущего винта. Кольцо может наклоняться вправо и влево, а внутренняя обойма, кроме наклона вправо и влево вместе с кольцом, может быть на оси Б—Б наклонена вперед и назад. Вследствие наличия шарикоподшипниковой связи наклоны внешней обоймы 5 вместе с муфтой будут вызывать наклоны внутренней обоймы, но внешняя обойма не будет вращаться, так как вращение вала винта через шарикоподшипник передаваться на нее не будет.

Управление вертолетом видео

Внешняя обойма тарели автомата-перекоса через муфту  посредством тяг со сферическими наконечниками

п качалок связана с ручкой управления. Ползун  связан с рычагом «шаг-газ».

На внутренней обойме автомата-перекоса имеются выступы. Число выступов соответствует числу лопастей винта. В данном случае их три. Тяги соединяют внутреннюю обойму с лопастями винта. Таким образом, наклон внешней и внутренней обоймы заставит все три лопасти изменить свои установочные углы вокруг осевых шарниров.

Если летчик отклонит ручку управления вертолетом вперед, то он тем самым заставит наклониться вперед (вокруг оси Б—Б) обе обоймы автомата-перекоса, а вместе с этим изменят свои установочные углы и все лопасти несущего винта. Теперь, когда обоймы наклонены вперед, во время вращения винта каждая лопасть, проходя над ручкой летчика (угол азимута 180), будет автоматически уменьшать свои установочный угол, а проходя над хвостовой балкой (угол азимута 0° или 360°), будет увеличивать свой установочный угол. Естественно, что при уменьшении установочного угла уменьшится и подъемная сила лопасти, в результате чего лопасть опустится. Там, где установочный угол увеличится, там увеличится и подъемная сила, и лопасть совершит взмах.

Таким образом, при отклонении ручки управления вертолетом вперед каждая лопасть, проходя над ручкой управления (угол азимута 180°), опустится, а проходя над хвостовой балкой, приподнимется. Это равносильно тому, что наклонился вперед конус лопастей. Поскольку можно считать, что полная аэродинамическая сила винта совпадает с осью конуса, т. е. перпендикулярна плоскости вращения концов лопастей, то наклон конуса вперед означает также, что вперед наклонилась, и линия действия силы, развиваемой винтом. А это значит, что появилась горизонтальная составляющая силы, обеспечивающая движение вертолета вперед.

Если при нейтральном положении ручки управления вертолет висел, то теперь, при отклонении ручки вперед, вертолет начнет движение вперед.

Если до отклонения ручки вперед полная аэродинамическая сила несущего винта R проходила через центр тяжести вертолета, то теперь она проходит сзади центра тяжести, в результате чего возникает момент относительно центра тяжести, заставляющий вертолет опускать нос. Опускание — это будет продолжаться до тех пор, пока линия действия силы R снова не совпадет с центром тяжести.

Итак, благодаря наклону автомата-перекоса лопасть не сохраняет постоянного установочного угла, а значит, и не сохраняет постоянного угла атаки. При угле азимута 0° (лопасть проходит над хвостовой балкой) угол атаки наибольший; -при движении от угла азимута 0 до 180° (лопасть направлена вперед) угол атаки уменьшается, а затем начинает увеличиваться и при угле азимута 360° снова доходит до максимального значения. А это и есть циклическое изменение углов атаки лопасти в зависимости от ее азимутального положения.

Так создается на современном вертолете наклон конуса лопастей и сила, двигающая вертолет в избранном направлении.

Для полета назад ручка управления вертолетом должна быть отклонена на себя, за нейтральное положение.

Полет вбок, например вправо, требует отклонить ручку управления вертолета вправо от нейтрального положения. Вследствие этого автомат-перекос увеличивает установочный угол лопастей, ометающих левую часть диска, за счет чего на этом участке увеличивается их подъемная сила и лопасти взмахивают, и, наоборот, уменьшает установочный угол лопастей, ометающих правую часть диска, где лопасти опускаются. Весь конус лопастей оказывается таким образом наклоненным вправо. Появляется горизонтальная составляющая сила винта, направленная вправо, которая и служит причиной перемещения вертолета в этом направлении.

Если при висении аэродинамическая сила винта проходила через центр тяжести, то теперь она проходит левее центра тяжести. Появившийся момент наклоняет фюзеляж вертолета вправо до тех пор, пока линия действия силы не совпадет с центром тяжести. Поэтому полет вправо сопровождается наклоном фюзеляжа вправо.

Следует, однако, заметить, что наклон аэродинамической силы несущего винта не повторяет в точности наклона автомата-перекоса. В самом деле, пусть автомат-перекос наклонен назад, конус несущего винта также будет наклонен назад. Однако в этом случае происходит нежелательное изменение углов атаки у наступающей и отступающей лопастей, так как наклон винта назад неизбежно меняет тот угол, с которым встречают поток лопасти, проходя навстречу потоку или уходя от потока. Угол атаки наступающей лопасти увеличится, а отстающей уменьшится. Это вносит изменение в маховое движение лопастей, благодаря чему образуется угол отставания аэродинамической силы винта от того направления, в котором отклонен автомат-перекос.

Желательно, однако, чтобы аэродинамическая сила несущего винта строго подчинялась движению ручки управления вертолетом. Для этого передача от ручки управления к автомату-перекосу выполняется таким образом, чтобы автомат-перекос отклонялся несколько иначе, чем ручка, но зато наклон аэродинамической силы строго соответствовал бы наклону ручки управления вертолетом.

Если отклонение ручки управления вертолетом изменяет наклон линии действия подъемной сипы, развиваемой несущим винтом, то рычаг «шаг-газ» служит для изменения величины этой силы.

Когда рычаг «шаг-газ» отклоняется назад на себя, то ползун скользит вверх по шлицам и заставляет все три лопасти увеличить установочный угол. В результате этого происходит увеличение подъемной силы каждой лопасти, а значит, и увеличение полной аэродинамической силы всего винта. Если рычаг «шаг-газ» отклоняется вперед от себя, то сила винта уменьшается.

Когда аэродинамическая сила ввита становится больше силы веса, то висящий вертолет отвесно набирает высоту. Когда аэродинамическая сила винта становится меньше силы веса, то вертолет совершает вертикальный спуск. Когда аэродинамическая сила винта равна силе веса, то вертолет висит на одной высоте.

Показано, насколько увеличивается потребная мощность для вращения несущего винта (среднего размера) в зависимости от увеличения установочного угла при постоянных оборотах 250 о6\мин.

Схематически показано управление шагом рулевого винта.

Отклонение правой или левой педали через тросовое управление передается «а червячный механизм рулевого винта. Движение педалей заставляет вращаться червячную гайку. При этом червяк вывертывается или ввертывается. С червяком связаны тяги, идущие к рычагам лопастей. Движение червяка через рычаги передается на лопасти несущего винта, благодаря чему они поворачиваются в осевых шарнирах. При этом изменяется их общий установочный угол, а, следовательно, и тяга рулевого винта.

При висении вертолета или при прямолинейном полете тяга рулевого винта должна уравновешивать реактивный момент несущего винта.

Если вертолет необходимо повернуть вправо или влево, то движение педалей увеличивает или уменьшает шаг рулевого винта. В одном случае тяга становится больше, а в другом случае меньше той величины, которая необходима для уравновешивания реактивного момента несущего винта. Вертолет при этом разворачивается или под действием момента тяги рулевого винта, или под действием реактивного момента.

Отказ рулевого винта (например, из-за поломки хвостового вала трансмиссии) вызывает повороты вертолета под действием ничем не уравновешенного реактивного момента, например, на режиме висения вертолет делал бы несколько десятков оборотов в минуту вокруг вертикальной оси, что исключало бы возможность продолжения полета. Поэтому хвостовой вал, как и вся трансмиссия, изготовляется с большим запасом прочности.

При помощи органов управления на вертолете возможно совершать необходимые эволюции. Вертолет может летать с различными горизонтальными скоростями; он может как из горизонтального полета, так и с режима висения перейти на набор высоты или спуск, может крутиться на одном месте вокруг вертикальной оси, может быстро набирать скорость и быстро останавливаться, может совершать виражи и спирали. Вертолет остается полностью управляемым и в том случае, когда откажет двигатель. При этом самовращающийся несущий винт через трансмиссию передает вращение п на рулевой винт.

Для выполнения всех этих эволюций требуется координированное действие ручкой управления вертолетом, рычагом «шаг-газ» и ножными педалями.

Агрегаты техники

Винтокрылые лошадки

За последнее время в мире вертолетной техники произошло несколько значимых событий. Американская компания Kaman Aerospace объявила о намерении возобновить производство синхроптеров, Airbus Helicopters пообещала разработать первый гражданский вертолет с электродистанционным управлением, а немецкая e-volo — испытать 18-роторный двухместный мультикоптер. Чтобы не запутаться во всем этом разнообразии, мы решили составить краткий ликбез по основным схемам вертолетной техники.

Фотография: Official U.S. Navy Page / flickr.com

Впервые идея летательного аппарата с несущим винтом появилась около 400 года нашей эры в Китае, однако дальше создания детской игрушки дело не пошло. Всерьез инженеры взялись за создание вертолета в конце XIX века, а первый вертикальный полет нового типа летательного аппарата состоялся в 1907 году, спустя всего четыре года после первого полета братьев Райт. В 1922 году авиаконструктор Георгий Ботезат испытал вертолет-квадрокоптер, разработанный по заказу Армии США. Это был первый в истории устойчиво управляемый полет техники такого типа. Квадрокоптер Ботезата сумел взлететь на высоту пяти метров и провел в полете несколько минут.

С тех пор вертолетная техника претерпела множество изменений. Появился класс винтокрылых летательных аппаратов, который сегодня делится на пять типов: автожир, вертолет, винтокрыл, конвертоплан и X-крыло. Все они отличаются конструкцией, способом взлета и полета, управлением несущим винтом. В этом материале мы решили рассказать именно о вертолетах и их основных типах. При этом за основу была взята классификация по компоновке и расположению несущих винтов, а не традиционная — по типу компенсации реактивного момента несущего винта.

Вертолет

Фотография: Official U.S. Navy Page / flickr.com

Вертолет является винтокрылым летательным аппаратом, у которого подъемная и движущая силы создаются одним или несколькими несущими винтами. Такие винты располагаются параллельно земле, а их лопасти устанавливаются под определенным углом к плоскости вращения, причем угол установки может изменяться в достаточно широких пределах — от нуля до 30 градусов. Установка лопастей на ноль градусов называется холостым ходом винта или флюгированием. В этом случае несущий винт не создает подъемной силы.

Во время вращения лопасти захватывают воздух и отбрасывают его в направлении, противоположном движению винта. В результате перед винтом создается зона пониженного давления, а за ним — повышенного. В случае вертолета так возникает подъемная сила, которая очень похожа на образование подъемной силы фиксированным крылом самолета. Чем больше угол установки лопастей, тем большую подъемную силу создает несущий винт.

Характеристики несущего винта определяются двумя основными параметрами — диаметром и шагом. Диаметр винта определяет возможности вертолета по взлету и посадке, а также отчасти величину подъемной силы. Шаг винта — это воображаемое расстояние, которое воздушный винт пройдет в несжимаемой среде при определенном угле установки лопастей за один оборот. Последний параметр влияет на подъемную силу и скорость вращения ротора, которую на большей части полета летчики стараются держать неизменной, меняя только угол установки лопастей.

Версия AH-64.

Фотография: Wikimedia Commons

Фотография: Phillip Capper / flickr.com

При полете вертолета вперед и вращении несущего винта по часовой стрелке, набегающий поток воздуха сильнее воздействует на лопасти с левой стороны, из-за чего возрастает и их эффективность. В результате левая половина окружности вращения винта создает большую подъемную силу, чем правая, и возникает кренящий момент. Для его компенсации конструкторы придумали автомат перекоса — это особая система, которая уменьшает угол установки лопастей слева и увеличивает его справа, выравнивая таким образом подъемную силу по обе стороны винта.

В целом, вертолет имеет несколько преимуществ и несколько недостатков перед самолетом. К преимуществам относится возможность вертикального взлета и посадки на площадки, диаметр которых в полтора раза превосходит диаметр несущего винта. При этом вертолет может на внешней подвеске перевозить крупногабаритные грузы. Вертолеты отличаются и лучшей маневренностью, поскольку могут висеть вертикально, лететь боком или задом-наперед, поворачиваться на месте.

К недостаткам же относятся большее, чем у самолетов, потребление топлива, большая инфракрасная заметность из-за горячего выхлопа двигателя или двигателей, а также повышенная шумность. Кроме того, вертолетом в целом сложнее управлять из-за ряда особенностей. Например, летчикам вертолетов знакомы явления земного резонанса, флаттера, вихревого кольца, эффекта запирания несущего винта. Эти факторы могут приводить к разрушению или падению машины.

У вертолетной техники любых схем существует режим авторотации. Он относится к аварийным режимам. Это означает, что при отказе, например, двигателя несущий винт или винты при помощи обгонной муфты отсоединяются от трансмиссии и начинают свободно раскручиваться набегающим потоком воздуха, тормозя падение машины с высоты. В режиме авторотации возможна управляемая аварийная посадка вертолета, причем вращающийся несущий винт через редуктор продолжает раскручивать рулевой винт и генератор.


Классическая схема

Фотография: Official U.S. Navy Page / flickr.com

Из всех типов вертолетных схем сегодня самой распространенной является классическая. При такой схеме машина имеет только один несущий винт, который может приводиться в движение одним, двумя или даже тремя двигателями. К этому типу, например, относятся ударные AH-64E Guardian, AH-1Z Viper, Ми-28Н, транспортно-боевые Ми-24 и Ми-35, транспортные Ми-26, многоцелевые UH-60L Black Hawk и Ми-17, легкие Bell 407 и Robinson R22.

При вращении несущего винта на вертолетах классической схемы возникает реактивный момент, из-за которого корпус машины начинает раскручиваться в сторону, противоположную вращению ротора. Для компенсации момента используют рулевое устройство на хвостовой балке. Как правило им является рулевой винт, но это может быть и фенестрон (винт в кольцевом обтекателе) или несколько воздушных сопел на хвостовой балке.

Белл AH-1Z «Вайпер».

Фотография: Wikimedia Commons

Особенностью классической схемы являются перекрестные связи в каналах управления, обусловленные тем, что рулевой винт и несущий приводятся одним и тем же двигателем, а также наличием автомата перекоса и множества других подсистем, ответственных за управление силовой установкой и роторами. Перекрестная связь означает, что при изменении какого-либо параметра работы воздушного винта, поменяются и все остальные. Например, при увеличении частоты вращения несущего винта возрастет и частота вращения рулевого.

Управление полетом осуществляется наклоном оси вращения несущего винта: вперед — машина полетит вперед, назад — назад, вбок — вбок. При наклоне оси вращения возникнет движущая сила и уменьшается подъемная. По этой причине для сохранения высоты полета летчику необходимо менять и угол установки лопастей. Направление полета задается изменением шага рулевого винта: чем он меньше, тем меньше компенсируется реактивный момент, и вертолет поворачивает в сторону, противоположную вращению несущего винта. И наоборот.

В современных вертолетах в большинстве случаев управление полетом по горизонтали осуществляется при помощи автомата перекоса. Например, для движения вперед летчик при помощи автомата уменьшает угол установки лопастей для передней половины плоскости вращения крыла и увеличивает — для задней. Таким образом сзади подъемная сила увеличивается, а спереди — уменьшается, благодаря чему изменяется наклон винта и появляется движущая сила. Такая схема управления полетом применяется на всех вертолетах почти всех типов, если на них установлен автомат перекоса.

AH-64 «Апач».

Фотография: Wikimedia Commons


Соосная схема

Фотография: Wikimedia Commons

Второй по распространенности вертолетной схемой является соосная. В ней рулевой винт отсутствует, зато есть два несущих винта — верхний и нижний. Они располагаются на одной оси и вращаются синхронно в противоположных направлениях. Благодаря такому решению винты компенсируют реактивный момент, а сама машина получается несколько более устойчивой по сравнению с классической схемой. Кроме того, у вертолетов соосной схемы практически отсутствуют перекрестные связи в каналах управления.

Камов Ка-27.

Фотография: Wikimedia Commons

Наиболее известным производителем вертолетов соосной схемы является российская компания «Камов». Она выпускает корабельные многоцелевые вертолеты Ка-27, ударные Ка-52 и транспортные Ка-226. Все они имеют по два винта, расположенных на одной оси друг под другом. Машины соосной схемы, в отличие от вертолетов классической схемы, способны, например, делать воронку, то есть выполнять облет цели по кругу, оставаясь на одном и том же расстоянии от нее. При этом носовая часть всегда остается развернутой в сторону цели. Управление рысканием осуществляется подтормаживанием одного из несущих винтов.

Камов Ka-52.

Фотография: Wikimedia Commons

В целом управлять вертолетами соосной схемы несколько проще, чем обычными, особенно в режиме висения. Но существуют и свои особенности. Например, при выполнении петли в полете может случиться перехлест лопастей нижнего и верхнего несущего винтов. Кроме того, в проектировании и производстве соосная схема более сложна и дорога, чем классическая схема. В частности из-за редуктора, передающего вращение вала двигателя на винты, а также автомата перекоса, синхронно устанавливающего угол лопастей на винтах.

Камов Ka-52.

Фотография: Wikimedia Commons

Продольная и поперечная схемы

Фотография: Wikimedia Commons

Третьей по популярности является продольная схема расположения несущих винтов вертолета. В этом случае винты располагаются параллельно земле на разных осях и разнесены друг от друга — один находится над носовой частью вертолета, а другой — над хвостовой. Типичным представителем машин такой схемы является американский тяжелый транспортный вертолет CH-47G Chinook и его модификации. Если винты располагаются на законцовках крыльев вертолета, то такая схема называется поперечной.

Серийных представителей вертолетов поперечной схемы сегодня не существует. В 1960-1970-х годах конструкторское бюро Миля разрабатывало тяжелый грузовой вертолет В-12 (также известен, как Ми-12, хотя этот индекс неверен) поперечной схемы. В августе 1969 года прототип В-12 установил рекорд грузоподъемности среди вертолетов, подняв на высоту 2,2 тысячи метров груз массой 44,2 тонны. Для сравнения самый грузоподъемный в мире вертолет Ми-26 (классическая схема) может поднимать грузы массой до 20 тонн, а американский CH-47F (продольная схема) — массой до 12,7 тонны.

Боинг CH-47 «Чинук»

Фотография: Wikimedia Commons

У вертолетов продольной схемы несущие винты вращаются в противоположных направлениях, однако это компенсирует реактивные моменты лишь отчасти, из-за чего в полете летчикам приходится учитывать возникающую боковую силу, уводящую машину с курса. Движение в стороны задается не только наклоном оси вращения несущих винтов, но и разными углами установки лопастей, а управление рысканием производится за счет изменения частоты вращения роторов. Задний винт у вертолетов продольной схемы всегда располагается чуть выше переднего. Это сделано для исключения взаимного влияния от их воздушных потоков.

Кроме того, на определенных скоростях полета вертолетов продольной схемы иногда могут возникать значительные вибрации. Наконец, вертолеты продольной схемы оснащаются сложной трансмиссией. По этой причине такая схема расположения винтов распространена мало. Зато вертолеты продольной схемы меньше других машин подвержены возникновению вихревого кольца. В этом случае во время снижения воздушные потоки, создаваемые винтом, отражаются от земли вверх, затягиваются винтом и снова направляются вниз. При этом подъемная сила несущего винта резко снижается, а изменение частоты вращения ротора или увеличение угла установки лопастей эффекта практически не оказывает.

Боинг CH-47 «Чинук».

Фотография: Wikimedia Commons

Синхроптер

Фотография: Wikimedia Commons

Сегодня вертолеты, построенные по схеме синхроптера, можно отнести к самым редким и наиболее интересными с конструктивной точки зрения машинами. Их производством до 2003 года занималась только американская компания Kaman Aerospace. В 2017 году компания планирует возобновить выпуск таких машин под обозначением K-Max. Синхроптеры можно было бы отнести к вертолетам поперечной схемы, поскольку валы двух их винтов расположены по бокам корпуса. Однако оси вращения этих винтов расположены под углом другу к другу, а плоскости вращения — пересекаются.

У синхроптеров, как у вертолетов соосной, продольной и поперечной схем, рулевой винт отсутствует. Несущие же винты вращаются синхронно в противоположные стороны, а их валы связаны друг с другом жесткой механической системой. Это гарантированно предотвращает столкновение лопастей при разных режимах и скоростях полета. Впервые синхроптеры были изобретены немцами во время второй мировой войны, однако серийное производство велось уже в США с 1945 года компанией Kaman.

Kaman K-1200 K-Max.

Фотография: Wikimedia Commons

Направлением полета синхроптера управляют исключительно изменением угла установки лопастей винтов. При этом из-за перекрещивания плоскостей вращения винтов, а значит сложения подъемных сил в местах перекрещивания, возникает момент кабрирования, то есть подъема носовой части. Этот момент компенсируется системой управления. В целом же, считается, что синхроптером проще управлять в режиме висения и на скоростях больше 60 километров в час.

К достоинствам таких вертолетов относится экономия топлива за счет отказа от рулевого винта и возможность более компактного размещения агрегатов. Кроме того, синхроптерам характерна большая часть положительных качеств вертолетов соосной схемы. К недостаткам же относится необычайная сложность механической жесткой связи валов винтов и системы управления автоматами перекоса. В целом это делает вертолет дороже, по сравнению с классической схемой.

Kaman K-MAX.

Фотография: Wikimedia Commons

Мультикоптер

Фотография: Ville Hyvönen / flickr.com

Разработка мультикоптеров началась практически одновременно с работами над вертолетом. Именно по этой причине первым вертолетом, совершившим управляемый взлет и посадку стал в 1922 году квадрокоптер Ботезата. К мультикоптерам относят машины, как правило имеющие четное количество несущих винтов, причем их должно быть больше двух. В серийных вертолетах сегодня схема мультикоптеров не используется, однако она чрезвычайно популярна у производителей малой беспилотной техники.

Дело в том, что в мультикоптерах используются винты с неизменяемым шагом винта, причем каждый из них приводится в движение своим двигателем. Компенсация реактивного момента производится вращением винтов в разные стороны — половина крутится по часовой стрелке, а другая половина, расположенная по диагонали, — в противоположном направлении. Это позволяет отказаться от автомата перекоса и в целом значительно упростить управление аппаратом.

Для взлета мультикоптера частота вращения всех винтов увеличивается одинаково, для полета в сторону — вращение винтов на одной половине аппарата ускоряется, а на другой — замедляется. Поворот мультикоптера производится замедлением вращения, например, винтов, крутящихся по часовой стрелке или наоборот. Такая простота конструкции и управления и послужила основным толчком к созданию квадрокоптера Ботезата, однако последующее изобретение рулевого винта и автомата перекоса практически затормозило работы над мультикоптерами.

Гексакоптер DJI S800.

Фотография: Wikimedia Commons

Причиной же, по которой сегодня не существует мультикоптеров, предназначенных для перевозки людей, является безопасность полетов. Дело в том, что в отличие от всех остальных вертолетов, машины с несколькими винтами не могут совершать аварийную посадку в режиме авторотации. При отказе всех двигателей мультикоптер становится неуправляемым. Впрочем, вероятность такого события невысока, однако отсутствие режима авторотации является главным препятствием для прохождении сертификации на безопасность полетов.

Впрочем, в настоящее время немецкая компания e-volo занимается разработкой мультикоптера с 18 роторами. Этот вертолет предназначен для перевозки двух пассажиров. Как ожидается, он совершит первый полет в ближайшие несколько месяцев. По расчетам конструкторов, прототип машины сможет находиться в воздухе не больше получаса, однако этот показатель планируется довести по меньшей мере до 60 минут.

Следует также отметить, что помимо вертолетов с четным количеством винтов существуют и мультикоптерные схемы с тремя и пятью винтами. У них один из двигателей расположен на отклоняемой в стороны платформе. Благодаря этому осуществляется управление направлением полета. Впрочем, в такой схеме становится сложнее гасить реактивный момент, поскольку два винта из трех или три из пяти всегда вращаются в одном направлении. Для нивелирования реактивного момента некоторые из винтов вращаются быстрее, а это создает ненужную боковую силу.

Скоростная схема

Фотография: Wikimedia Commons

Сегодня наиболее перспективной в вертолетной технике считается скоростная схема, позволяющая вертолетам летать на существенно большей скорости, чем могут современные машины. Чаще всего такую схему называют комбинированным вертолетом. Машины этого типа строятся по соосной схеме или с одним винтом, однако имеют небольшое крыло, создающее дополнительную подъемную силу. Кроме того, вертолеты могут быть оснащены толкающим винтом в хвостовой части или двумя тянущими на законцовках крыла.

Ударные вертолеты классической схемы AH-64E способны развивать скорость до 293 километров в час, а соосные Ка-52 — до 315 километров в час. Для сравнения, комбинированный вертолет — демонстратор технологий Airbus Helicopters X3 с двумя тянущими винтами может разгоняться до 472 километров в час, а его американский конкурент с толкающим винтом — Sikorksy X2 — до 460 километров в час. Перспективный разведывательный скоростной вертолет S-97 Raider сможет летать на скоростях до 440 километров в час.

Sikorsky X2

Фотография: Sikorsky

Строго говоря, комбинированные вертолеты относятся скорее не к вертолетам, а к другому типу винтокрылых летательных аппаратов — винтокрылам. Дело в том, что движущая сила у таких машин создается не только и не столько несущими винтами, сколько толкающими или тянущими. Кроме того, за создание подъемной силы отвечают и несущие винты, и крыло. А на больших скоростях полета управляемая обгонная муфта отключает несущие винты от трансмиссии и дальнейший полет идет уже в режиме авторотации, при которой несущие винты работают, фактически, как крыло самолета.

В настоящее время разработкой скоростных вертолетов, которые в перспективе смогут развивать скорость свыше 600 километров в час, занимаются несколько стран мира. Помимо Sikorsky и Airbus Helicopters такие работы ведут российские «Камов» и конструкторское бюро Миля (Ка-90/92 и Ми-X1 соответственно), а также американская Piacesky Aircraft. Новые комбинированные вертолеты смогут совместить в себе скорость полета турбовинтовых самолетов и вертикальные взлет и посадку, присущие обычным вертолетам.

Василий Сычев

Как летает вертолёт | ru-memorials

Управление летательным аппаратом — это движение в трёх плоскостях.

Для управления самолётом есть наборы рулей на крыльях (элероны — крен — вращение вдоль линии полёта), вертикальной плоскости хвоста (руль направления — повороты влево-вправо), горизонтальной плоскости хвоста (стабилизатор — управление тангажом — поворотами вверх и вниз).
Четвёртый канал управления — обороты двигателя — лететь быстрее или медленнее.

Руль направления на киле и руль высоты (совмещён со стабилизатором) на МиГ-19

Руль направления на киле и руль высоты (совмещён со стабилизатором) на МиГ-19

Это грубое представление, описывающее процесс управляемого полёта на самолёте.

Управление вертолётом это ещё более любопытная «магия».

У пилота классического вертолёта, в общем случае, нет ни руля направления, ни руля высоты, ни элеронов.
А есть только несущий винт, рулевой винт и двигатель.

Несущий винт и двигатель

Несущий винт и двигатель

Специальный механизм — автомат перекоса — позволяет поворачивать лопасти винта так, чтобы они «гребли» в нужную пилоту сторону — вперёд, назад, влево, вправо, вверх, вниз.

То есть, автомат перекоса обеспечивает управление вертикальным перемещением вертолёта, а также его наклоном по крену и тангажу, что приводит к движению в соответствующем направлении. Для этого автомат периодически изменяет угол установки каждой лопасти в зависимости от того, где лопасть оказывается в определённый момент времени в ходе вращения винта.

Автомат перекоса находится на втулке несущего винта.

Пилот управляет рукояткой автомата перекоса, рычагом шаг-газ и двумя педалями.

Винт вращается и при этом каждая его лопасть не только вращается вместе с другими, но и наклоняется и поворачивается в зависимости от того впереди она от вертолёта, сбоку или сзади.
Это определяет направление движения в горизонтальной плоскости.

Шаг-газ изменяет угол установки лопастей и тягу двигателя.
Это определяет направление движения в вертикальной плоскости.

Педали изменяют шаг рулевого винта.
Это определяет направление вращения вертолёта в горизонтальной плоскости.

Реактивная сила, образующаяся при вращении несущего винта заставляет корпус вертолёта вращаться в противоположном направлении.
Для компенсации этого вращения и нужен рулевой винт, который тянет хвост вертолёта в противоположном направлении.

От угла поворота лопастей при постоянной скорости вращения рулевого винта зависит его тяга.

В одном положении она превышает вращающий момент и вертолёт начинает поворачивать в одну сторону.
В другом — тяга винта равна моменту и вертолёт летит прямо.
В третьем — тяга меньше вращающего момента и вертолёт поворачивает в другую сторону.

Механизм изменения шага рулевого винта расположен на его втулке.

На видео можно рассмотреть процесс движения несущего винта и механизмов перекоса его лопастей по всем осям:

Ещё одно видео снятое камерой прикреплённой к лопасти несущего винта (смотрите осторожно, может укачать) 🙂

Таким образом, у пилота вертолёта есть возможность настраивать несущий винт автоматом перекоса, чтобы он поднимал/опускал/удерживал вертолёт в воздухе и при этом перемещал его в нужную сторону при помощи несимметричности тяги.
А для поворота влево и вправо пилот изменяет тягу рулевого винта.

Это если коротко и совсем по-простому 🙂

Как работает руль направления вертолета?

В вертолете управление рысканием обычно достигается путем регулировки шага рулевого винта, который изменяет «тягу», создаваемую рулевым винтом; это поворачивает вертолет вокруг своей оси рыскания.

Источник: cfidarren.com

В случае вертолетов без рулевого винта управление рысканием осуществляется по-разному. NOTAR использовал метод, аналогичный хвостовому винту, за счет изменения тяги. В случае тандемных роторов (например, Chinook) управление рысканием осуществляется дифференциальным поперечным циклическим управлением.

Источник: tech-mp.com

Квадрокоптеры контролируют рыскание, регулируя скорость вращения роторов. В квадрокоптере два ротора (скажем, 1 и 3) вращаются в одном направлении, а два других (2 и 4) — в другом. Замедляя 1 и 3, одновременно увеличивая скорость 2 и 4, вы можете повернуть квадрикоптер влево. Крутящий момент 2 и 4, вращающихся вправо, заставляет тело вращаться влево. И наоборот, при замедлении 2 и 4 при ускорении 1 и 3 квадрокоптер поворачивается вправо.

Источник: safaribooksonline.com

В случае соосных вертолетов, таких как Kamon Ka-25, управление рысканием достигается путем изменения крутящих моментов (то есть путем изменения шага) обоих основных несущих винтов одновременно в противоположном направлении.

Источник: simhq.com

Коаксиальные вертолеты (например, Камов Ка-25) действительно имеют подвижные рули направления, как у самолетов, для использования в прямом полете, поскольку это уменьшает требуемую регулировку несущего винта и является более эффективным.

Руль Ка-25, изображение с сайта travelforaircraft.wordpress.com

На изображении ниже показаны методы управления, используемые в различных типах вертолетов.

Изображение с сайта unicopter.com, предоставлено Rotary-Wing Aerodynamics.

Управление несущими винтами вертолета соосной схемы

Продольно-поперечное управление соосных вертолетов осуществляется за счет изменения циклического шага нижнего и верхнего винтов. Управление несущими винтами вертолета соосной схемы имеет свои кинематические и конструктивные особенности.

Путевое управление на висении реализуется за счет дифференциального изменения общего шага — увеличения на одном винте и уменьшения «а другом, а на крейсерском режиме — еще и за счет рулей направления. Осевые режимы осуществляются за счет одновременного изменения общего шага на верхнем и нижнем винтах на одинаковую величину. На колонке несущих винтов устанавливаются нижний и верхний автоматы перекоса.

Нижний автомат перекоса располагается на валу над верхней частью корпуса редуктора, непосредственно под втулкой нижнего винта, а верхний — на валу редуктора под втулкой верхнего винта. Оба автомата перекоса соединяются между собой тремя шарнирными тягами, обеспечивающими параллельность вращения плоскостей автоматов перекоса, чтобы не создавать дополнительного махового движения лопастей. Параллельность плоскостей вращения автоматов перекоса приводит к тому, что при любом наклоне нижнего автомата перекоса через шарнирные тяги параллельно ему наклоняется и верхний автомат перекоса.

Поскольку верхний и нижний винты вращаются навстречу друг другу, параллельное движение автоматов перекоса при продольном управлении вертолетом осуществляется наклоном их строго вокруг оси, перпендикулярной продольной плоскости вертолета, а при поперечном — перпендикулярной поперечной плоскости вертолета.

Так как маховое движение лопасти отстает от циклического изменения угла его установки, то при наклоне обоих автоматов перекоса в каком-либо направлении несущие винты будут отклоняться в разных направлениях (в направлении наклона автоматов перекоса и вбок по направлению вращения винта), т. е. наклон каждого несущего винта при управлении циклическим шагом будет нарушать параллельность плоскостей несущих винтов.

Это снижает эффективность управления, а также приводит к нежелательному сближению лопастей верхнего и нижнего несущих винтов. Создать необходимое опережение управления циклическим шагом путем соответствующего выбора плоскости наклона автомата перекоса, как это делается на одновинтовых вертолетах, на вертолете соосной схемы нельзя, поскольку при создании необходимого опережения управления для одного винта не удается создать необходимое опережение управления для другого.

Поэтому на вертолетах соосной схемы необходимое опережение управления для каждого винта создается в цепи управления: автомат перекоса — ползушка — втулка несущего винта. Ползушки колонки несущего винта предназначены для управления общим и циклическим шагами лопастей несущего винта. При изменении общего шага ползушка перемещается вдоль оси вала несущего винта, и качалка ползушки поворачивается вокруг среднего шарнира, изменяя угол установки лопасти. Изменение угла установки происходит одновременно на всех лопастях. При циклическом изменении шага лопастей ползушка остается неподвижной, а наклон автомата перекоса вызывает поворот качалки относительно неподвижного шарнира.

Поворот качалки приводит к циклическому изменению шага лопастей в зависимости от наклона автомата перекоса. Качалка ползушки имеет шарнир, вынесенный из плоскости поворота качалки относительно шарнира. Вынос шарнира позволяет получить оптимальное значение угла опережения управления при выбранном значении угла компенсатора взмаха. Для одновременного изменения шага верхнего и нижнего несущих винтов имеется механизм общего и дифференциального шага. Уменьшение или увеличение угла установки лопастей на одну и ту же величину называется изменением общего шага, а увеличение на одном винте и уменьшение на другом — дифференциальным изменением.

Как называется вертолет с двумя лопастями

Автор: zaCCCPanec

12 ноября 2021 10:48

Метки: Николай Камов  авиация  вертолеты  интересное  

32058

14

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.


0

Смотреть все фото в галерее

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.

Вертолет с двумя винтами

Среди большого количества схем вертолетов, разработанных до сих пор, широко распространена схема с двумя соосно расположенными несущими винтами, которая впервые была применена М. В. Ломоносовым на его «аэродромической машинке». Оба несущих винта в этой схеме находятся на одной оси, один под другим. Вал верхнего винта при этом проходит внутри полого вала нижнего винта. Винты вращаются в противоположных направлениях, поэтому на фюзеляж передаются два реактивных момента, взаимно уравновешивающих друг друга. Вертолеты, построенные по этой схеме, обладают хорошей маневренностью.
В частности, за счет изменения углов установки лопастей одного из винтов по сравнению с установочными углами лопастей другого винта (дифференциальное изменение общего шага винтов) достигается разность в их реактивных моментах, которая, передаваясь на фюзеляж, поворачивает вертолет в ту или иную сторону. Продольное и поперечное управление и управление подъемом и спуском будут описаны ниже. Сейчас заметим только, что принципы такого управления одинаковы для большинства вертолетов.

Вертолет с двумя винтами

В России по этой схеме был построен вертолет еще в 1907 г. конструктором Антоновым. Впоследствии эту схему применяли во многих странах. Современный вертолет конструкции II. И. Камова создан также по двухвинтовой соосной схеме.

Основными преимуществами вертолетов, построенных по этой схеме, являются их малый размер и небольшой вес. Это достигается отсутствием длинной хвостовой балки для установки рулевого винта н длинных валов для передачи крутящего момента от двигателя на винты, так как винты установлены на одной вертикальной оси почта рядом.

Любопытно отметить, что все вертолеты весом до 800 кг построены по двухвинтовой соосной схеме. Возможно, что именно такие вертолеты станут в недалеком будущем широко распространенными летательными аппаратами индивидуального пользования.

Эта схема, как и любая другая, не лишена недостатков. Так, вследствие того, что нижний винт работает в струе воздуха, отброшенной и закрученной верхним винтом, ухудшаются условия его работы и затруднен расчет винта при проектировании.

Вертолет с двумя продольно расположенными несущими винтами

Схема вертолета с продольно расположенными несущими винтами впервые была предложена Н. И. Сорокиным. Согласно этой схеме, один винт располагается над носовой частью фюзеляжа, а второй — над хвостовой. Оба винта могут приводиться во вращение одним или двумя двигателями. Направление вращения винтов противоположное для взаимного погашения реактивных моментов.

Вертолет с двумя несущими винтами

По этой схеме выгодно строить тяжелый многоместный вертолет, так как фюзеляж такого вертолета оказывается удобным помещением для грузов и пассажиров и, кроме того, вертолет этой схемы имеет хорошую продольную управляемость и допускает значительное изменение положения центра тяжести вдоль оси фюзеляжа. Так, если вертолет будет опускать нос, т. е. центр тяжести переместился вперед, то создастся пикирующий момент, который легко может быть устранен увеличением тяги носового винта при соответствующем уменьшении тяги винта, установленного в хвосте. При перемещении центра тяжести паза- мы должны будем увеличить тягу винта, установленного в хвосте, и уменьшить тягу носового винта.

Преимущество вертолета, построенного по этой схеме, состоит в том, что он имеет малое поперечное сечение фюзеляжа, а следовательно, малое вредное сопротивление, что позволяет летать с наибольшими скоростями.

Толкающие пропеллеры и импеллеры

Ведущие вертолетостроительные компании мира изучают возможности повышения крейсерской скорости винтокрылых машин. Одним из вариантов решения проблемы может оказаться схема с толкающим винтом, который позволяет разгрузить несущий винт и отсрочить наступление условий, при которых возникает срыв потока на отступающей лопасти. У обычных вертолетов он возникает при скорости примерно 300 км/ч и вызывает вибрации, способные привести к разрушению несущего винта. Американская компания Piasecki Aircraft впервые испытала концепцию толкающего винта на модели 16H-1 Pathfinder еще в 1962 г. Сейчас Piasecki работает над программой X-49A Speedhawk, запущенной в 2000 г. по заказу ВМС США, но с 2004 г. перешедшей под контроль Управления прикладных технологий армейской авиации. В качестве основы X-49A используется вертолет SH-60F Seahawk. Штатный рулевой винт заменен импеллером — толкающим винтом в кольцевом обтекателе — с изменяемым вектором тяги, который компенсирует крутящий момент несущего винта и обеспечивает управляемость вертолета. Кроме того, установлено несущее крыло с флаперонами, представляющее собой несколько укороченное крыло самолета Aerostar FJ-100. Крыло и толкающий импеллер позволяют снизить нагрузку на несущий винт, уменьшить угол атаки отступающей лопасти и избежать срыва потока на ней. Первый полет X-49A состоялся 29 июня 2007 г., а в начале 2009 г. успешно завершился первый этап летных испытаний, цель которого состояла в тестировании конфигурации во всем диапазоне допустимых летных режимов немодифицированного вертолета. Испытания продемонстрировали увеличение скорости более чем на 45% на сходных режимах работы силовой установки и уменьшение уровня вибрации в два раза. На втором этапе прототип будут испытывать в скоростном режиме. Для этого на него дополнительно установят обтекатель втулки несущего винта, убираемое шасси и улучшат обтекаемость планера. Кроме того, вместо ВСУ будет установлен турбовальный двигатель Rolls-Royce 250-C30R для сообщения дополнительной мощности импеллеру. Механические органы управления будут заменены на ЭДСУ для снижения нагрузки на экипаж. Конечная цель — добиться увеличения максимальной скорости на 50% по сравнению со строевым UH-60. Окончательный вариант вертолета для армии США может отличаться от нынешнего демонстрационного образца. У него может появиться полноценный третий двигатель вместо вспомогательного, а также усовершенствованное несущее крыло. От результатов второго этапа испытаний зависит дальнейшее финансирование программы. В целом компания имеет шансы на успех, поскольку разрабатываемая ею технология теоретически может быть применена для модернизации и других типов вертолетов с целью улучшения их ЛТХ. Так, в начале 2009 г. Piasecki представила концепцию модифицированного транспортного вертолета Boeing CH-47 с установленными по обе стороны фюзеляжа двумя дополнительными поворотными импеллерами. По словам разработчиков, такая конфигурация позволит достичь максимальной скорости 460 км/ч в горизонтальном полете, а в вертикальном наборе — увеличить грузоподъемность на 30%. Своим появлением этот проект обязан тесному сотрудничеству Piasecki с Boeing, который с самого начала работы над программой X-49 предоставлял безвозмездную техническую помощь. Boeing заинтересован в применении технологии Piasecki в будущем для улучшения характеристик ударного вертолета AH-64 Apache. У компании Sikorsky также есть определенный опыт исследований в области скоростных вертолетов — в 70-х гг. был испытан демонстрационный образец XH-59A, развивший скорость 487 км/ч. Но вибрация вертолета и рабочая нагрузка на экипаж оказались столь велики, что от дальнейших работ по этой программе пришлось отказаться. Сейчас Sikorsky ведет разработку нового скоростного вертолета — без внешней финансовой поддержки. В июне 2005 г. компания объявила о начале работ по программе X2, предполагающей создание однодвигательного вертолета с двумя соосными несущими винтами, шестилопастным толкающим хвостовым пропеллером, ЭДСУ и активной системой гашения вибраций, управляемого одним пилотом и развивающего крейсерскую скорость 460 км/ч. Первый полет опытного образца X2 — с незадействованным хвостовым пропеллером — состоялся в августе 2008 г. Программа летных испытаний предполагает четыре этапа, первый из которых успешно завершился наземными испытаниями хвостового пропеллера в январе 2009 г. Скорость полета будет постепенно увеличиваться, пока не достигнет заветных 460 км/ч — как предполагается, уже к концу текущего года. Возобновление испытательных полетов планируется в ближайшее время. 4 мая компания представила на конференции Американской ассоциации армейской авиации полномасштабный макет легкого тактического вертолета LTH на основе концепции X2. По словам представителей компании, подобный вертолет может применяться в разнообразных военных целях. По мнению некоторых наблюдателей, это событие — в первую очередь заявка Sikorsky на участие в будущем тендере армии США на поставку армейского разведывательного вертолета. Если это так, шансы Sikorsky будут зависеть от того, насколько оперативно компания сможет довести до ума технологию X2.

Вы прочитали 54% текста.

Это закрытый материал портала ATO.RU. Полный текст материала доступен только по платной подписке.

Месяц

699 ₽ 23 ₽ в день

Полгода

2999 ₽ 17 ₽ в день

Год

4999 ₽ 14 ₽ в день

Подписка на материалы ATO.ru предоставляет доступ ко всем закрытым материалам сайта — новостям, аналитике, инфографике — уникальному контенту, каждый день создаваемому редакцией ATO.ru. Кроме этого, Вы получаете доступ к материалам «Ежегодника АТО» и ко всему архиву журнала «Авиатранспортное обозрение», выходившему с 1999 по 2021 год. Вопросы, связанные с платным доступом, направляйте на адрес [email protected] Для пенсионеров у нас 50% скидка на все виды доступа. Зарегистрируйтесь на сайте под своим реальным ФИО (например, Иван Иванович Ивванов), указав, что Вы пенсионер, и отправьте с емэйла, который указали при регистрации скан/фотографию подтверждающего документа по адресу . За двое суток до окончания вашей подписки, с вашей банковской карты автоматически спишется оплата подписки на следующий период, но мы предупредим вас об этом заранее отдельным письмом. Отказаться от этой услуги можно в любое время в личном кабинете на вкладке Подписка. Подробные условия автоматической пролонгации подписки.

Приобретение бумажных и pdf-версий изданий ИД «А.Б.Е.Медиа», включая Ежегодник АТО и архивные номера журнала «Аввиатранспортное обозрение»:

Я подписчик / Я активировал промокод. Если у вас есть неактивированный промокод, авторизуйтесь/зарегистрируйтесь на сайте и введите его в своем Личном кабинете на вкладке Подписка

Разбираемся в основных типах винтокрылых летательных аппаратов

Мы уже выясняли , какие существуют основные схемы вертолетов, а теперь решили разобраться с более обширным классом — винтокрылыми летательными аппаратами.

Исторически первыми типами винтокрылой техники, разработка которых велась в начале XX века, были вертолет классической схемы с несущим винтом и квадрокоптер с четырьмя роторами. Первый полет вертолета состоялся в 1907 году, спустя всего четыре года после первого полета братьев Райт. А уже в 1922 году в воздух под управлением летчика поднялся квадрокоптер Ботезата , создание которого велось по заказу Армии США. С тех пор авиатехника, так или иначе использующая несущий винт для взлета и полета, претерпела множество изменений. Появился класс винтокрылых летательных аппаратов, который сегодня включает в себя пять основных типов: автожир, винтокрыл, вертолет, конвертоплан и X-крыло.

Без доворота.


0
Первый соосный летательный аппарат КБ имени Камова К-8 «Иркутянин» больше напоминает летающий мотоцикл, нежели привычный для взгляда обывателя вертолет. Во-первых, у него отсутствует фюзеляж. Вся конструкция состоит из стальных труб, закрепленных на двух надувных цилиндрических баллонах. Пилот сидит в небольшом открытом кресле. Максимальная взлетная масса Ка-8 — всего 320 килограммов, длина — 3,7 метра, высота 2,5 метра. Скромны и летные характеристики: «Иркутянин» был способен подниматься на 250 метров максимум и разгоняться до 80 километров в час. Впрочем, за скоростью и высотой при создании «первенца» камовцы не гнались. Настоящим прорывом стали несущие трехлопастные винты, расположенные один над другим. Это конструктивное решение — визитная карточка практически всех вертолетов Ка.


0

Вертолет традиционной схемы в воздухе постоянно доворачивает в ту сторону, в которую вращается его несущий винт. 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.


0

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».

Винтокрылые летательные аппараты

Винтокрылые летательные аппараты — это машины, взлет и полет которых происходят преимущественно благодаря подъемной силе, создаваемой одним или несколькими несущими винтами. При этом сами винты могут приводиться в движение одной или несколькими силовыми установками, а могут вращаться только лишь под воздействием набегающего в полете воздушного потока. По сути же у винтокрылых летательных аппаратов несущий винт является своего рода разновидностью крыла самолета.

CH-53 Super Stallion.

U.S. Department of Defense Current Photos / flickr.com

Движущую силу на винтокрылых летательных аппаратах могут создавать как сами несущие винты, так и винты в хвостовой части или на законцовках небольшого крыла. В первом случае управление вектором тяги проводится либо наклоном оси вращения, либо автоматом перекоса. Сегодня некоторые компании разрабатывают проекты винтокрылов, в которых за создание движущей силы будут отвечать реактивные двигатели. Они позволят аппаратам летать на скоростях, близких к самолетным.

Автожир

Сейчас автожир является одним из самых распространенных типов винтокрылых летательных аппаратов. Он представляет собой летательный аппарат с толкающим воздушным винтом в хвостовой части и свободновращающимся несущим винтом, обязательно наклоненным назад под небольшим углом к земле. В полете автожир, как самолет на крыло, опирается на несущую поверхность винта, который вращается исключительно при помощи набегающих потоков воздуха. Такое вращение называется авторотацией.

Несущий винт автожира в полете создает только подъемную силу, причем по своим свойствам он очень похож на крыло самолета с положительным углом атаки. У такого крыла аэродинамические поверхности выставлены таким образом, чтобы оно тянуло летательный аппарат вверх. Сам несущий винт автожира как правило не имеет изменяемого шага, но может быть оснащен автоматом перекоса, который позволяет управлять вектором тяги винта.

За горизонтальный полет в автожире отвечает либо толкающий, либо тянущий винт, который как правило оснащен фиксированными лопастями. Углом их атаки управлять нельзя. Увеличение или уменьшение тяги маршевого винта, который также называется пропеллером, осуществляется благодаря наращиванию или сбросу частоты вращения вала двигателя. Управлять направлением полета в автожире можно при помощи воздушного руля — специальной отклоняемой вправо или влево плоскости на вертикальном киле в хвостовой части.

Автожир способен взлетать при очень коротком пробеге и садиться вертикально. Некоторые модели таких аппаратов позволяют заранее раскручивать несущий винт еще на земле до скорости, превышающей скорость рабочего вращения в полете. В таком случае автожир может взлететь вертикально. Такой взлет называется подскоком. При этом многие автожиры оснащены редуктором, который проводит предварительную раскрутку несущего винта. Эта система не позволяет сделать подскок, но значительно сокращает пробег перед взлетом.

В целом автожир имеет несколько преимуществ перед самолетом или вертолетом. В частности, им гораздо проще управлять, а летать на нем — безопаснее. Автожир никогда не войдет в штопор и может совершить управляемую вертикальную посадку с неработающим двигателем. К недостаткам летательного аппарата относится низкий коэффициент полезного действия двигателя, из-за чего автожирам требуются мощные силовые установки.

Вертолет

Вертолет является самым распространенным типом винтокрылых летательных аппаратов. Он представляет собой машину, у которой подъемная и движущая силы создаются одним или несколькими несущими винтами. Эти винты располагаются параллельно земле, а их лопасти могут устанавливаться под разными углами к плоскости вращения — от нуля до 30 градусов. Установка лопастей на ноль градусов называется холостым ходом винта или флюгированием. В этом случае несущий винт не создает подъемной силы.

Boeing CH-47F Chinook.

U.S. Department of Defense Current Photos / flickr.com

Сегодня существует семь основных схем вертолетов, которые можно классифицировать по расположению несущих винтов: классическая, соосная, продольная, поперечная, синхроптер, мультикоптер и комбинированный вертолет. Вертолеты способны совершать вертикальные взлет и посадку на площадки, диаметр которых в полтора раза превосходит диаметр несущего винта (правда, при максимальной загрузке для экономии топлива может потребоваться короткая пробежка).

Управление вертолетом немного сложнее, чем у автожира или самолета. Он оснащен ручкой «шаг-газ» для управления тягой несущего винта. С ее помощью изменяется угол установки лопастей несущего винта и скорость вращения ротора. Еще одним органом управления является ручка продольно-поперечного управления. Она отвечает за наклон тарелки автомата перекоса и изменение вектора тяги несущего винта. И, наконец, в вертолете есть педали, нажатием на которые летчик может менять шаг рулевого винта, а значит и направление полета машины.

Aleksander Markin / flickr.com

Вертолет может на внешней подвеске перевозить крупногабаритные грузы. При этом такие летательные аппараты отличаются большим, чем у самолетов, потреблением топлива и повышенной шумностью. Кроме того, управляя вертолетом нужно учитывать такие сложные аэродинамические эффекты, которые не встречаются при полете на самолете. Например, летчикам вертолетов знакомы явления земного резонанса, флаттера, вихревого кольца, эффекта запирания несущего винта. Эти факторы могут приводить к разрушению или падению машины.

Работа над ошибками.


0
Прямыми потомками Ка-8 стали вертолеты Ка-10 и Ка-15, созданные на его основе. Первый появился в конце 1948 года и практически не отличался от оригинальной машины. Он получил более мощный двигатель, больший диаметр несущих винтов и радиостанцию. Кроме того, в Ка-10 была предусмотрена система катапультирования, выбрасывающая пилота назад путем складывания спинки кресла. Испытания этой машины были непростыми. Вертолет раз за разом терял винтами воздушный поток. Однажды это привело к трагедии. Летчик-испытатель Михаил Гуров поднял Ка-10 над испытательной площадкой на 200 метров, проверяя, насколько машине хватает топлива на такой высоте. Для этого он вел аппарат на номинальных оборотах. Скорости лопастей оказалось недостаточно, и вертолет упал. Гуров скончался по пути в больницу.


0

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.


0

Ка-15 стал первым вертолетом Николая Камова, пошедшим в крупную серию. Всего было построено 354 машины этого типа. Ка-15 задумывался как противолодочный вертолет, но для нужд флота он получился недостаточно эффективным — сказывалась малая грузоподъемность. В итоге ВМФ разработал необычную тактику боевых троек. Первый Ка-15 нес два гидроакустических буя для обнаружения подлодок. На втором была установлена аппаратура управления и слежения. Глубинные бомбы же устанавливались на третьем. Понятно, что такой подход снижал общий боевой вес Ка-15. К тому же было несколько случаев схлестывания лопастей несущих винтов, что приводило к крушению вертолета. Вряд ли стоит винить в этом конструкторов: соосная схема в то время была малоизведанной областью. Приходилось учиться на ошибках.


0

Такую схему очень сложно реализовать технически, в отличие от традиционного «одновинтового» подхода. Она требует большого объема научных расчетов, математики, глубокого знания аэродинамики. Винты на «камовых» располагаются близко друг к другу. Необходимо продумать, как они влияют друг на друга в полете, отработать все это на практике. С годами наши специалисты достигли очень высокого уровня. В других странах серийных машин такой конструкции просто нет — это наше ноу-хау. На Западе строят лишь какие-то опытные экземпляры, беспилотники, зонды. До массового производства дело так и не дошло.

Конвертоплан

Конвертоплан, так же как и винтокрыл, совмещает в себе положительные качества вертолетов и самолетов. Этот летательный аппарат по конструкции похож на самолет, однако имеет на законцовках крыла двигатели с несущими винтами, которые могут наклоняться вперед на угол до 90 градусов. После наклона несущие винты превращаются в тянущие пропеллеры. Диаметр винтов конвертоплана сравним с размахом его крыла.

Official U.S. Navy Page / flickr.com

Благодаря такой конструкции конвертоплан может взлетать и садиться по-вертолетному, а лететь по-самолетному. Переход из вертолетного режима в самолетный осуществляется в воздухе. При этом наклон плоскости вращения винтов осуществляется наклоном самих двигателей. В перспективных конвертопланах V-280 Valor, разработкой которых занимается американская компания Bell Helicopter, наклоняться будут только сами винты, а двигатели будут оставаться неподвижными.

Как поворачивают вертолеты? Пилот объясняет — Учитель пилотов

Вертолеты — одно из чудес современного промышленного мира, но заставить их работать стоило немало головной боли пионерам первых вертолетов! Такая простая вещь, как точение, кажется простой, но для ее выполнения требуется блестящая инженерная мысль.

Чтобы развернуть вертолет в режиме зависания, пилот использует педали для управления рулевым винтом, регулируя создаваемую им боковую тягу.Чтобы развернуться во время полета вперед, пилот наклоняет диск несущего винта в желаемом направлении с помощью циклического управления, и фюзеляж следует за ним.

Это утверждение настолько простое, насколько я могу его сформулировать, чтобы дать вам быстрый ответ. Чтобы узнать более подробные ответы на вопросы о том, как вертолет поворачивает и кренится, обязательно прочитайте…

Типы поворотов

С вертолетом есть два типа разворота:

  1. Поворот во время зависания – Известный как YAW.Это похоже на то, как если бы вы сидели на вращающемся офисном стуле, и кто-то крутил вас вокруг да около.
    Этот тип поворота выполняется хвостовым винтом.
  2. Поворот во время полета – Известный как ROLL. Это похоже на то, как если бы вы опирались на велосипед при входе в быстрый поворот. Этот тип поворота осуществляется главным ротором.

Давайте рассмотрим каждый из этих типов поворотов по отдельности…


В этой статье мы не будем усложнять и поговорим о вертолете с полозьями, а не колесами, построенном в Северной Америке, так что несущий винт вращается против часовой стрелки, если смотреть сверху. (Для справки: у вертолетов, построенных в Европе, несущий винт обычно вращается по часовой стрелке, если смотреть сверху).

Для европейских машин, таких как вертолеты Eurocopter/Airbus, объяснения будут следовать тем же основным принципам, но в противоположном направлении.


Поворот во время парения

Разворот вертолета в режиме висения (для вертолетов без колес) или для разворота при рулении (для вертолетов с колесами) осуществляется хвостовым винтом .

Bell 407 с полозковым шасси

Несколько быстрых и простых основ теории полета для подготовки сцены:

В режиме зависания все силы, действующие на вертолет, равны, поэтому он не должен двигаться.
Когда двигатель вращает несущий винт в одном направлении, фюзеляж будет стремиться повернуться в противоположном направлении в соответствии с третьим законом Ньютона — На каждое действие существует равная и противоположная реакция .

Чтобы предотвратить вращение вертолета, тяга, создаваемая хвостовым винтом, соответствует силе поворота фюзеляжа (известной как крутящий момент).Поэтому, когда все находится в равновесии, вертолет продолжает указывать вперед.

Чтобы повернуть налево:

В режиме висения, если пилот нажимает на левую педаль:

  • Шаг хвостового винта будет увеличиваться на обеих/всех его лопастях за счет механической и/или гидравлической связи вертолет вправо
  • Затем кабина вертолета будет вращаться влево вокруг мачты несущего винта до тех пор, пока педали не будут отцентрированы

Повернуть направо:

В режиме висения, если пилот нажимает на правую педаль:

  • Шаг рулевого винта уменьшится на обеих/всех его лопастях
  • Эта создаваемая тяга будет меньше крутящего момента фюзеляжа
  • Крутящий момент будет тянуть хвостовую часть вертолета влево
  • Кабина вертолета будет затем поверните вправо вокруг мачты несущего винта, пока педали не будут отцентрированы

Поворот во время полета вперед

Здесь все становится немного сложнее, поэтому я надеюсь, что смогу объяснить это понятно.Я не собираюсь вдаваться в глубокие основы, такие как эффект маятника, асимметрия подъемной силы, гироскопическая прецессия и тому подобные вещи, поскольку мантра этого сайта содержится в слогане «Все, что связано с авиацией — простое объяснение»

.

Когда вертолет движется вперед с постоянной скоростью и постоянной высотой, на него действуют следующие силы:

Чтобы начать поворот, пилот перемещает циклический регулятор влево или вправо.

Что происходит дальше, так это то, где вступает в действие все волшебство! На большинстве вертолетов циклический механизм соединен с неподвижной половиной автомата перекоса, установленного на мачте несущего винта, посредством рычажных механизмов и гидравлических приводов.

Автомат перекоса представляет собой устройство, имеющее неподвижную половину, с которой связаны циклические и коллективные органы управления, затем вращающаяся половина соединяется с каждой лопастью несущего винта с помощью шагового звена.

Большинство вертолетов имеют 3 циклических/коллективных рычажных механизма, соединенных с автоматом перекоса. Автомат перекоса используется для увеличения или уменьшения шага каждой лопасти несущего винта.

Если Коллектив поднимается или опускается (управление полетом в левой руке пилота), все тяги/приводы вместе поднимают или опускают автомат перекоса.Это увеличивает/уменьшает шаг всех лопастей «в совокупности», так что вертолет поднимается/снижается.

Если циклический двигатель перемещается вперед, назад, влево или вправо, каждый привод перемещается независимо, чтобы эффективно наклонить неподвижную часть автомата перекоса в направлении, в котором был перемещен циклический механизм. Это изменяет шаг каждой лопасти ротора в отдельности.

Для поворота или крена самолета Cyclic перемещается влево/вправо, чтобы наклонить неподвижную часть автомата перекоса, и, поскольку неподвижная половина наклоняется, вращающаяся половина отражает наклон.Затем это начинает изменять шаг каждой лопасти несущего винта в разной степени на протяжении полного оборота каждой лопасти.


Вспомните, как вы в детстве высунули руку из окна машины. Вы поднимаете руку вверх и чувствуете, как ветер толкает ее вверх. Это то же самое, что и лопасть ротора, но вместо того, чтобы автомобиль двигался и поднимал вашу руку, вращающаяся лопасть создает подъемную силу.


Для крена ЛА ВПРАВО весь диск несущего винта поднимается с левой стороны ЛА и опускается на правую сторону ЛА.Для этого, когда каждое лезвие находится в положении «9 часов», оно находится на максимальном шаге, заставляя его (вашу руку) подниматься.

Когда каждое лезвие перемещается в положение «3 часа», оно находится в самом плоском положении.

В 12 и 6 шаг каждой лопасти либо увеличивается, либо уменьшается при вращении.

Это будет продолжаться до тех пор, пока цикл не будет перемещен обратно в центр. Обратное бывает при повороте налево, а также вперед и назад. Шаг лопастей наименьший в том направлении, в котором вы хотите, чтобы дрон двигался.

В этом видео показано, как лезвие меняет шаг при каждом обороте:

Узнать больше
Попробуйте эти статьи:
* Как работает управление вертолетом? Пилот говорит все!
* Как ветер влияет на вертолет? Пилот говорит все!

Когда диск несущего винта начинает наклоняться в направлении поворота, аэродинамика меняется, и векторы подъемной силы перемещаются из вертикального положения в горизонтальное, что и приводит к началу поворота.

Поскольку часть подъемной силы сместилась из вертикального положения, отношение подъемной силы к весу уменьшится, и дрон начнет снижаться. Чем больше пилот накренивает вертолет, тем больше вектор подъемной силы отклоняется от вертикали и тем больше вертолет будет снижаться.

Чтобы противодействовать этому, пилот должен поднять коллектив, чтобы увеличить мощность двигателя, увеличить шаг лопастей вместе и увеличить подъемную силу. Как только подъемная сила и вес снова совпадут, дрон будет поворачивать без набора высоты или снижения.Это поворот уровня.

При выходе из поворота пилот должен не забывать уменьшать мощность, иначе у вертолета будет слишком большая подъемная сила, и вертолет начнет набор высоты после того, как будет лететь прямо и горизонтально в прямом полете.

Сбалансированное управление всеми элементами управления, в нужное время и в нужном количестве — это то, чему нужно время, чтобы научиться, поэтому студенты-пилоты выглядят так, будто они повсюду на ранних этапах уроков вертолета!

Закончить

Повернуть вертолет кажется простым, но аэродинамика и механика для выполнения этой задачи сложны.Здесь задействовано гораздо больше физики полета, чем то, что я показал здесь, в этом синопсисе, поэтому научиться управлять вертолетом невероятно сложно, не только управляя им, но и изучая теорию, стоящую за ним!

Так что в следующий раз, когда вы будете смотреть, как вертолет разворачивается в режиме зависания или когда он пролетает над вами, просто подумайте о силах и механизмах, связанных с выполнением такого простого действия, как поворот!

Дизайн самолета

— Как вертолеты поворачиваются с помощью несущего винта?

Вертолет имеет 3 отдельных режима полета: нормальный полет, авторотация и зависание.

В обычном полете и на авторотации пилот вертолета начинает разворот, нажимая влево или вправо на циклическую ручку управления между ногами пилота. Через серию управляющих стержней или исполнительных механизмов циклический привод заставляет автомат перекоса изменять шаг лопастей несущего винта в зависимости от положения лопасти в ее цикле.

Чтобы развернуть вертолет, требуется больше подъемной силы снаружи поворота, чем внутри. Принимая во внимание гироскопическую прецессию, автомат перекоса регулирует лопасти таким образом, чтобы шаг лопастей был максимальным снаружи поворота и наименьшим внутри поворота, что заставляет диск несущего винта как систему наклоняться для начала поворота.В полужесткой роторной системе весь диск фактически наклоняется на поворотном шарнире

В системе с полностью шарнирным ротором (посредством качающегося шарнира) или в жесткой системе ротора (гибкие лопасти) двигаются только отдельные лопасти, хотя все они двигаются согласованно, создавая эффект наклона всего диска.

Как только диск начнет наклоняться горизонтально в сторону цикличности, фюзеляж будет следовать за ним, а вертолет вкатится в вираж.Как только желаемый угол крена установлен, цикличность можно нейтрализовать, а увеличенный воздушный поток над винтокрылом снаружи разворота будет удерживать самолет в развороте.

Поскольку все органы управления вертолетом сильно связаны между собой, пилоту необходимо регулировать угол тангажа, рысканья и мощность, чтобы контролировать высоту вертолета, курс фюзеляжа и скорость полета, а также корректировать внешние условия, такие как ветер и турбулентность.

В режиме зависания пилот вертолета поворачивает вертолет с помощью педалей управления крутящим моментом, которые контролируют ось рыскания самолета.И действительно, можно «перевернуть» вертолет во время полета, не инициируя его горизонтальным циклическим движением. Для этого замедлите дрон до зависания, отклоните дрон в нужном направлении и снова начните движение вперед. Не пытайтесь повторить это в своем самолете!

Как поворачивают вертолеты? — Аэрокорнер

Вертолеты – чудо современной техники. Но, глядя на них, диву даешься, что они вообще летают. Научившись летать, вы быстро обнаружите, что управление ими отличается от любого другого оборудования.Не очень сложно понять, как они могут летать, но становится сложнее, когда вы задаетесь вопросом, как поворачиваются вертолеты. Давайте объясним это сегодня.

Проще говоря, вертолет поворачивается, наклоняя диск несущего винта в ту или иную сторону. Вращающиеся роторы создают подъемную силу. Когда они плоские, вертолет зависает, поднимается или опускается. Для движения вперед, назад или вбок (как при повороте) роторы наклоняются в нужном направлении. Пилот выполняет это с помощью циклического управления, которое выглядит как центральный джойстик или штурвал.

Конечно, аэродинамика вертолета сложнее. Эта статья о том, как разворачиваются вертолеты, является частью серии статей о полетах на вертолетах. Читайте также:

Как поворачивают вертолеты?

Вертолеты обладают исключительной способностью независимо двигаться практически в любом направлении. В результате существует довольно много различных способов поворота вертолета.

Сначала возьмем, например, вертолет, который зависает. Пилот может вращать дрон на 360 градусов, не двигаясь вперед, назад или в стороны, просто используя педали с антикрутящим моментом.Это действительно крутой трюк!

Нормальные повороты на вертолете

При прямом полете вертолет может выполнять повороты как самолет. Он может крениться в повороте, а перегрузки можно нейтрализовать с помощью педалей. Другими словами, он может совершать скоординированные повороты точно так же, как самолет с неподвижным крылом.

Силы FAA воздействуют на вертолет во время разворота

Для этого используется циклическое управление для перемещения диска ротора вниз с одной стороны. Как и в поступательном полете, изменяется суммарный вектор подъемной силы, создаваемой несущими винтами.Затем лифт делится на три части:

  • Сила, действующая против силы тяжести, которая обеспечивает подъемную силу
  • Сила, тянущая вертолет вперед, которая придает ему скорость вперед
  • Сила, тянущая его в сторону, которая втягивает его в поворот летя вперед естественным образом, пилот также использует антикрутящие педали во время поворота. Итак, в кабине пилот сбавляет обороты влево или вправо и нажимает на педаль в том же направлении.Если поворот достаточно крутой и меняется высота, коллектив используется для увеличения подъемной силы.

    Развороты по приборам и стандартные развороты вертолета

    Из всех видов разворотов, которые может выполнять самолет, развороты по приборам являются наиболее спланированными и тщательно выполненными. В условиях ППП маневренность вертолета действительно может быть недостатком. Там, где процедуры по приборам на высоте предназначены для более быстро движущихся самолетов с неподвижным крылом, ничего не подозревающий пилот вертолета может попасть в беду, выполняя развороты слишком рано.

    Кабина вертолета Yay

    В результате пилоты вертолетов с допуском по приборам должны быть столь же осторожны, как и все остальные, чтобы правильно выполнять развороты по времени. И точно так же, как и в самолетах с неподвижным крылом, величина крена, которую делает пилот вертолета, пропорциональна его путевой скорости. Таким образом, чем медленнее их скорость движения вперед, тем мельче крен, необходимый для стандартного двухминутного поворота.

    Если вам любопытно и вы хотите узнать больше о внутреннем устройстве вертолета и о том, как управлять им, ознакомьтесь с Руководством FAA по полетам на вертолете, которое можно бесплатно скачать в Интернете.Глава 2 посвящена основам полета и аэродинамике поворотов.

    Похожие сообщения

    Разворот вертолета

    Разворот — это маневр, используемый для изменения курса вертолета. Аэродинамика поворота ранее обсуждалась в главе 2 «Аэродинамика полета».

    Техника

    Перед началом любого разворота площадь в направлении разворота должна быть очищена не только на высоте вертолета, но и сверху и снизу.Чтобы войти в поворот из прямолинейного полета, приложите боковое давление к циклическому в направлении, в котором должен выполняться поворот. Это единственное управляющее движение, необходимое для начала поворота. Не используйте педали для облегчения поворота. Используйте педали только для компенсации крутящего момента, чтобы удерживать вертолет в балансировке вокруг вертикальной оси. [Рис. 9-2] Сохранение фюзеляжа в правильном обтекаемом положении вокруг вертикальной оси облегчает полет вертолета вперед с наименьшим сопротивлением. Триммер обозначается строкой рыскания в центре или центральным шариком на индикаторе поворота и скольжения.Строка рыскания (также называемая струной скольжения) — это инструмент, используемый для обозначения проскальзывания или заноса во время полета. Это просто шнурок, прикрепленный к носу или фонарю самолета так, чтобы он был виден пилоту во время полета. Струна измеряет боковое скольжение и дает пилоту визуальную подсказку для корректировки рыскания.

    Рисунок 9-2. Во время горизонтального скоординированного поворота скорость поворота соизмерима с используемым углом крена, а инерция и горизонтальная составляющая подъемной силы (HCL) равны.

    Насколько быстро вертолет кренится, зависит от величины бокового циклического давления.Насколько далеко вертолет кренит (крутизна кренов) зависит от того, как долго смещается циклик. Установив правильный угол крена, верните велосипед в нейтральное положение. Когда крен установится, возврат циклического руля в нейтральное положение (или удерживание его наклонным относительно горизонта) будет удерживать вертолет под этим углом крена. Увеличьте коллектив и газ, чтобы поддерживать высоту и обороты. По мере увеличения крутящего момента увеличьте надлежащее давление на педаль против крутящего момента, чтобы сохранить продольную дифферентовку.В зависимости от степени крена может потребоваться дополнительное циклическое давление вперед для поддержания воздушной скорости.

    Выход из разворота к прямолинейному полету такой же, как и вход в разворот, за исключением того, что давление на цикличное осуществляется в противоположном направлении. Поскольку вертолет продолжает разворот до тех пор, пока есть крен, начинайте выкатку до достижения нужного курса.

    Обсуждение ровных поворотов в равной степени применимо к поворотам на подъеме или спуске.Единственное отличие состоит в том, что вертолет находится в положении набора высоты или снижения, а не в горизонтальном полете. Если желателен так называемый одновременный вход (вход в поворот при одновременном наборе высоты или спуске), просто совместите приемы обоих маневров — вход в набор высоты или снижение и вход в поворот. При восстановлении после разворота с набором высоты или снижением желаемый курс и высота редко достигаются одновременно. Если курс достигнут первым, остановите разворот и продолжайте набор высоты или снижение до достижения желаемой высоты.С другой стороны, если высота будет достигнута первой, установите горизонтальное положение полета и продолжайте разворот до желаемого курса.

    Рекомендации по летной грамотности Справочник Рода Мачадо «Как управлять самолетом» . Изучите основные принципы управления любым самолетом. Сделайте летную подготовку проще, дешевле и приятнее. Освойте все маневры чекрайда. Изучите философию полета «палка и руль направления». Не допускайте случайного сваливания или вращения самолета.Посадите самолет быстро и с удовольствием.

    Скольжение

    Скольжение происходит, когда вертолет скользит боком к центру поворота. [Рисунок 9-3] Это вызвано недостаточным усилием педали антикрутящего момента в направлении поворота или слишком большим усилием в направлении, противоположном повороту, по отношению к количеству используемой мощности. Другими словами, если вы держите неправильное давление на педаль антикрутящего момента, которое не позволяет носу следовать за поворотом, вертолет соскальзывает вбок к центру поворота.

    Рисунок 9-3. Во время скольжения скорость поворота слишком мала для используемого угла крена, а горизонтальная составляющая подъемной силы (HCL) превышает инерцию.

    Заносы

    Занос происходит, когда вертолет соскальзывает в сторону от центра поворота. [Рисунок 9-4] Это вызвано слишком большим усилием на педали, препятствующим крутящему моменту, в направлении поворота или слишком малым в направлении, противоположном повороту, по отношению к количеству используемой мощности. Если вертолет вынужден поворачивать быстрее за счет увеличения давления на педаль, а не за счет увеличения степени крена, он скользит в сторону от центра поворота, а не летит по своей обычной кривой траектории.

    Рисунок 9-4. Во время заноса скорость поворота слишком велика для используемого угла крена, а инерция превышает горизонтальную составляющую подъемной силы (HCL).

    Таким образом, занос происходит, когда скорость поворота слишком велика для используемой величины крена, а проскальзывание происходит, когда скорость поворота слишком мала для используемой величины крена. [Рис. 9-5]

    Рис. 9-5. Вид из кабины на слип и занос.

    Рекомендации по летной грамотности

    Как летают вертолеты? • Вертолеты Баросса —

    Хвостовой винт управляет вертолетом.

    Отчасти это правда. Хвостовой винт — это ротор, препятствующий крутящему моменту, он называется так потому, что его задача — противодействовать крутящему моменту, создаваемому двигателем. Это означает, что хвостовой винт большую часть времени останавливает вращение вертолета!

    Когда вертолет зависает, хвостовой винт может управлять вертолетом. Это работает путем создания на или на тяги меньше, чем необходимо. Но он всегда создает тягу только в одном направлении, изменяется только величина тяги.Пилот управляет этим, двигая педали.

    Когда вертолет движется вперед по воздуху, хвостовой винт больше не используется для управления, как это было при зависании. Это связано с тем, что хвостовой стабилизатор, называемый «вертикальным стабилизатором», также начинает работать, помогая противодействовать крутящему моменту двигателя.

    По сути, хвостовой киль помогает вертолету лететь прямо, а повороты теперь выполняются циклически (джойстиком, который держит пилот). При этом хвостовой винт все еще работает; однако пилот использует его для «уравновешивания» вертолета, а не для его поворота.С его помощью вертолет летит прямо, а поездка становится более комфортной для пассажиров.

    Если двигатель остановится, лопасти остановятся.

    Это тема о вертолетах, которая рассматривается в другой статье нашего блога под названием АВТОРОТАЦИИ.

    Здесь можно сделать несколько замечаний по этому вопросу.

    Все вертолеты имеют систему свободного хода, иногда называемую обгонной муфтой или блоком свободного хода. Он работает так же, как и большинство велосипедов: если вы перестаете крутить педали, колеса продолжают вращаться до тех пор, пока у вас не иссякнет импульс.То же самое относится к лопастям на вертолете, если двигатель останавливается.

    А лезвия все равно не остановятся? Даже с системой свободного хода, как только импульс иссякнет.

    Если пилот ничего не сделает, то сделает! Однако в этом случае пилот позволяет вертолету снижаться, и при этом воздух, через который он спускается, приводит в действие роторы, поддерживая их вращение. Это называется авторотацией. И как летает гирокоптер или автожир.

    Если вы хотите узнать больше об этом или о том, как выполняется этап приземления после этого, перейдите к нашему сообщению об авторотации: https://www.barossahelicopters.com.au/autorotations-engine-off-landing/

    Основы первого урока вертолета: управление вертолетом

    На первый взгляд, основные функции органов управления полетом вертолета довольно просты.

    «У вас есть органы управления», — сказал я своему нетерпеливому ученику, когда Schweizer 300CB уходил от аэропорта. «У меня есть контроль», — ответил он, как и было сказано. Он чрезмерно контролировал себя, как это делают новые студенты-вертолетчики, прежде чем они учатся расслабляться и класть правое запястье на бедро.Пока мы ковыляли, я думал о предыдущем дне, когда этот студент совершил свой первый полет на вертолете. Первый урок ученика на вертолете всегда посвящен эффекту органов управления. Перед первым полетом я объяснил основные функции органов управления полетом вертолета. Они, по крайней мере, на первый взгляд, довольно просты.

    «Цикл, — сказал я, — это большая вертикальная палка, которую вы держите в правой руке. Она управляет положением диска ротора. Если представить, что вращающиеся роторы подобны большой пластине или диску, уравновешенному сверху мачты ротора, перемещение циклического механизма в любом направлении приводит к наклону диска ротора в том же направлении.»

    «Поскольку несущий винт дает вертолету как подъемную силу, так и направленную тягу, наклон диска несущего винта направляет тягу несущего винта и заставляет вертолет двигаться в том же направлении, в котором наклонен диск. Благодаря круглой форме несущего винта пилот может наклонять его в в любом направлении. Что касается несущего винта, он так же счастлив двигаться назад или вбок по отношению к фюзеляжу вертолета, как и вперед».

    «Следующий важный элемент управления, — сказал я, — это рычаг общего шага.Обычно мы просто называем это коллективом. Он увеличивает высоту звука на всех лопастях одновременно (или вместе), когда вы поднимаете общую. Если уменьшить коллектив, происходит обратное, и вы уменьшаете шаг на все лопасти. Это прямое механическое соединение, и его легко увидеть. Но, — добавил я, — когда мы полетим, вы обнаружите, что есть некоторые вторичные эффекты коллективного движения, которые требуют некоторой координации со всеми другими элементами управления. Наконец, — сказал я, — у нас есть педали.Их легко понять, если только вы не пилот самолета, как я помню. В таком случае нам есть чему разучиться.»

    «Педали, — объяснил я, — всегда представляют собой интересную проблему для пилотов самолетов, которые учатся управлять вертолетами. В самолете педали соединены с рулем направления. поворот и исправить рыскание, вызванное P-фактором, крутящим моментом и спиралевидным потоком гребного винта, особенно на больших углах атаки.» Именно это последнее использование ближе всего к тому, как пилот использует педали рулевого винта в вертолете.

    «Педали хвостового винта, — сказал я, — используются для противодействия крутящему моменту двигателя. В самолете вы привыкли использовать педали вместе с элеронами при входе в поворот. В вертолете это не обязательно». потому что нет элеронов и, следовательно, нет неблагоприятного рыскания». Педали хвостового винта увеличивают и уменьшают шаг лопастей рулевого винта, изменяя величину тяги рулевого винта.По сути, они являются регулятором общего шага хвостового винта. Левая педаль увеличивает тягу хвостового винта и заставляет вертолет рыскать влево. Правая педаль снижает тягу хвостового винта и заставляет вертолет рыскать вправо.

    «В режиме зависания вы будете использовать педали, чтобы изменить курс вертолета. Это просто в принципе, но на самом деле степень контроля нигде не так высока, как, скажем, при повороте рулившего самолета», — объяснил я. Вертолету требуется различное количество педали при выполнении разворота на висении, потому что боковой ветер постоянно влияет на фюзеляж и поток воздуха через хвостовой винт.Боковой ветер изменяет величину тяги, создаваемой хвостовым винтом, и заставляет фюзеляж наклоняться против ветра.

    В прямом полете все по-другому — пилот использует педали только для противодействия изменениям крутящего момента. «Если вы поднимете общий уровень, вам придется нажать на левую педаль, а если вы понизите общий уровень, вам придется нажать на правую педаль. Что становится интересным — и действительно сбивает с толку пилотов самолетов — так это то, что если вы увеличите общий набор высоты, а затем повернете направо, вы будете поворачивать направо с левой педалью.Если, с другой стороны, вы уменьшите мощность для спуска, а затем войдете в левый поворот, вы будете поворачивать налево с нажатой правой педалью.»

    Как и большинство студентов, изучающих авиастроение, которые переходят на вертолет, мой ученик удивленно приподнял брови. «Не волнуйтесь, — сказал я, — все становится проще после первой тысячи или около того итераций. Хорошо, единственный другой элемент управления, о котором вам нужно подумать, — это дроссельная заслонка. коллектив. О, вы не ездите на мотоциклах, не так ли?» Мой ученик сказал, что нет.— Это хорошо, — сказал я. «У некоторых мотоциклистов проблемы с дроссельной заслонкой, потому что, чтобы увеличить дроссельную заслонку, вы должны крутить ее от себя, а не к себе, что и должен делать мотоциклист».

    Наш следующий шаг — посетить самолет, стоящий на залитой солнцем рампе, чтобы увидеть, как все это сочетается друг с другом, а затем перейти к нашему вводному полету с эффектами управления. «Хорошо, протяни руку и перемести органы управления, и давай посмотрим, что происходит с тремя лопастями несущего винта», — предложил я.

    Он пошевелил циклической палкой. «Эй, — сказал он, — когда я отклоняю штурвал в сторону, лопасть винта вправо не двигается. Это одна из проверок на моем самолете, когда я перемещаю штурвал вправо, я ожидаю чтобы увидеть, как элерон наклоняется в эту сторону. Почему лопасть несущего винта не двигается? Я не вижу, как вертолет поворачивается, если лопасть несущего винта не меняет свой шаг».

    Впечатленный его наблюдением, я сказал: «Вы открыли для себя следующую часть урока.«Если вы переместите циклический двигатель в сторону, лопасти ротора в стороны не сдвинутся. Но посмотрите на лопасть вперед».

    — Это интересно, — сказал он. «Когда я перемещаю циклический регулятор вправо, лопасть впереди меняет угол наклона носовой части вверх, а правая лопасть вообще не меняет шаг. Почему бы и нет?»

    «Большая разница между управлением самолетом и вертолетом заключается в том, что органы управления самолета действуют напрямую, но из-за гироскопической прецессии управление вертолетом имеет встроенную задержку», — объяснил я.»Если вы переместите циклический регулятор вправо, лопасть над носом вертолета наклонится вверх, а лопасть винта над хвостом вертолета наклонится носом вниз.

    «Помните, — сказал я ему, — гироскопическая прецессия приводит к тому, что сила управляющих сигналов задерживается на 90 градусов в направлении вращения, прежде чем они вступят в силу. лопасти ротора на 90 градусов раньше.Если смотреть сверху, наш ротор вращается против часовой стрелки, поэтому ввод управляющего сигнала носом вниз к лопасти над хвостом и ввод носом вверх к лопасти над передней частью заставит весь диск ротора наклониться вправо .Но хватит теории, — сказал я, — давай полетим.

    Мы очистили аэропорт, набрали высоту, и тогда я начал первый урок по эффектам управления. «Как я уже говорил вам, если вы хотите двигаться быстрее, вы толкаете циклический вперед. Диск несущего винта наклоняется вперед, и фюзеляж также наклоняется вниз. Мы движемся быстрее, но учтите, что мы также теряем высоту, потому что я не отрегулируйте мощность, чтобы компенсировать это».

    «Прямо как мой самолет», — сказал мой ученик.

    «Правильно, — согласился я, — обратите внимание, что когда мы тянем цикл назад, первичным эффектом является снижение скорости, а в качестве вторичного эффекта мы также набираем высоту.» Я показал ему, как перемещение циклика в сторону поворачивало вертолет в нужном направлении, но он с трудом удержался от того, чтобы одновременно нажать на педаль, несмотря на мои напоминания.

    «Хорошо, — сказал я, — я собираюсь изменить настройку общего шага, не перемещая никакие другие органы управления, кроме дроссельной заслонки. Я вношу коллективные коррективы».

    Когда он следовал за мной на рычагах управления, чтобы убедиться, что я двигаю только колхоз и дроссель, я опустил колхоз.Сразу же нос вертолета опустился, а самолет отклонился влево и начал крениться влево. Моя ученица была, мягко говоря, немного удивлена. «Сейчас я подниму колхоз», — сказал я. «Давай посмотрим что происходит.» Не двигая другие органы управления, я поднял колхоз, и нос вертолета накренился, самолет начал рыскать вправо и крениться вправо.

    «Конечно, мы так не летаем, — сказал я, — но я просто хотел, чтобы вы увидели вторичные эффекты коллективного движения.Подъем и опускание коллектива имели желаемый эффект, заставляя вертолет подниматься и опускаться, но мы должны противодействовать вторичным эффектам, вызывающим тангаж, качку и рыскание. Теперь позвольте мне показать вам, как мы это делаем.»

    На этот раз, когда я увеличил колхоз и увеличил дроссельную заслонку, чтобы поддерживать обороты двигателя и ротора, я переместил циклический стик вперед достаточно, чтобы предотвратить повышение шага, которое произошло в первый раз. В то же время я приложил достаточно левой педали, чтобы нос не отклонялся от курса.Перекатывания не произошло, потому что оно было вызвано первыми двумя эффектами. Когда я опустил колхоз, я уменьшил газ, переместил циклический стик назад, чтобы нос не наклонялся вниз, и нажал правую педаль.

    «Чтобы сделать простое движение, требуется большая координация», — сказал мой ученик. — Зачем все это нужно?

    «В основном это связано с потоком воздуха вокруг горизонтального стабилизатора, установленного с правой стороны хвоста», — сказал я. «Но есть и другие эффекты связи, которые нам нужно обсудить в классе.По сути, когда мы снижаемся, поток воздуха снизу ударяет в стабилизатор и толкает хвост вверх. Поскольку стабилизатор установлен справа, восходящий поток воздуха также вызывает крен влево. Левый рыскание возникает из-за того, что понижение колхоза и уменьшение дроссельной заслонки значительно снижает крутящий момент ротора, поэтому нам нужно меньше левой педали. Когда мы увеличиваем мощность для набора высоты, воздушный поток сверху толкает хвост вниз и заставляет самолет подниматься вверх и крениться вправо. Вертолет отклоняется вправо, потому что увеличенный крутящий момент несущего винта вызывает противоположную реакцию фюзеляжа»

    «Хм?» — сказал мой ученик.— Я должен все это помнить?

    «О, не беспокойтесь об этом слишком сильно сейчас, — сказал я, — это скоро станет вашей второй натурой. В любом случае, давайте просто сделаем несколько небольших поворотов в каждом направлении, чтобы почувствовать это, а затем мы сделаем некоторые изменения власти».

    Мои мысли вернулись в настоящее. Я наблюдал, как контрольное прикосновение моего ученика стало менее напряженным, и он начал получать удовольствие. По крайней мере, в следующий раз, когда он скажет: «У меня есть управление», у него будет более четкое представление о том, что именно подразумевает это утверждение.Глядя на ухмылку на его лице, когда он вилял циклическим двигателем, чтобы делать небольшие повороты в каждом направлении, мне было ясно, что теория отходит на задний план по сравнению с практическим (и гораздо более увлекательным) аспектом полета на вертолете.

    X-Plane POH — Дополнения — Учебники по вертолетам

    X-Plane POH — Дополнения — Учебники по вертолетам

     

    Урок 3: Управление вертолетом

    Во-первых, предлагаю отличные справочники по вертолетам: книга Джона Монтгомери «Теория полета вертолета Sikorsky для пилотов и механиков», первоначально выпущенная в 1964 году.Получите копию, если сможете.

    Основы управления

    Все вертолеты имеют одинаковые основные элементы управления: общий джойстик для включения питания. изменения и вертикальное движение, циклический джойстик для включения поворотов и скорости вперед, а также педали противодействия крутящему моменту (также известные как руль направления или хвостовой винт) для противодействия крутящему моменту несущего винта. (обычные вертолеты), координацию поворотов и повороты вокруг вертикальной оси, находясь в зависание или выполнение маневра привязки к земле.Более совершенные самолеты могут предложить гидравлическое управление, автоматические системы управления полетом для стабилизации и/или автопилот и/или дифферента, или электродистанционного управления, и общего рыскания. Независимо от того, что вы летят, элементы управления будут расположены аналогичным образом (с небольшим исключения, которые будут обсуждаться для общего интереса) и выполнить тот же самолет задачи.

    Как упоминалось в главе о роторных системах, ротор управляется тремя входами. из автомата перекоса.Основная задача системы управления полетом состоит в том, чтобы входы пилотской ручки управления (которые должны напоминать то, что требуется от самолета) и преобразовать их во что-то значимое для роторной системы с помощью этих трех входы.

    Вертолеты обычно управляются с правого сиденья, хотя некоторые самолеты (МД-500 и Сразу на ум приходят энстромы) Летают с левого сидения. Причина этого легенде, хотя я думаю, что лучшая причина в том, что пилот может летать с правильным рука на циклическом управлении (гораздо более чувствительно), следя за набором инструментов с левой.Коллективный контроль обычно более стабилен, и самолет может терпеть руки прочь здесь на некоторое время. Некоторые ранние вертолеты (Sikorsky S-51, для экземпляр) имел единую коллективную палку, помещенную между двумя пилотами. Стажер или второму пилоту фактически пришлось научиться летать на циклическом самолете левой рукой.

    Циклическое управление

    Ручка циклического управления обеспечивает управление положением самолета по тангажу и крену, допуская продольное и поворотное движение.Роликовый канал также позволяет перемещать самолет в режиме зависания. Продольный канал часто называют «продольный», а лево-правый канал часто называют «латеральный».

    Ручка обычно крепится на полу перед пилотом, хотя Робинзон R-22 имеет одиночную центральную рукоять с качающейся Y-образной перекладиной, поместите рукоятку на колени одного или другого пилота. Захват обычно содержит некоторое переключатели для размещения важных или часто используемых функций под рукой пилота.Эти Функции обычно включают переключатели радио и внутренней связи «нажми и говори», триммер, и внешний выпуск груза. Более совершенные самолеты включают стрельбу над водой, управление автопилотом, выбор радиочастот, выбор оружия и стрельба. Потому что он управляет входами ротора, которые вызывают смену лопастей при каждом обороте ротора, это управление называется циклическим.

    Из кабины управляющие входы поступают на «микшер» через серию связи, где коллективный ввод добавляется, а элементы управления «разбираются» для входа в несущий винт.Некоторые самолеты включают приводы гидроусилителя, чтобы изолировать любые силы обратной связи от ротора. Также это удобное место для обрезки, стабилизация и входы автопилота.

    Помните три входа в автомат перекоса, о которых мы говорили в разделе «Роторы»? Давайте назовем эти входы, связанные с тем, где они расположены. В практических целях, есть четыре возможных расположения этих входов: вперед, назад, влево и вправо. Хотя у нас может быть любая комбинация из трех этих местоположений, давайте использовать вперед, назад и вправо.Неподвижные ножницы в этом примере занимают место слева. Вход.

    Предположим, мы хотим, чтобы наш вертолет двигался вперед. Перемещаем циклический стик вперед; это движение проходит через микшер и приводит к восходящему движению заднего входа и движение вниз переднего входа к автомату перекоса. Эти входы примерно равный. Представьте, что при циклическом вводе вперед перемещается только ввод назад. Так как есть нет движения к правому входу, автомат перекоса, скорее всего, будет наклоняться вокруг линии между это и прямой ввод (время вырвать три пальца и шкатулку для драгоценностей CD-ROM опять таки).Самолет будет двигаться вперед и вправо, потому что максимальная подъемная сила на диске ротора будет применяться напротив этого положения. Координация движений тел. противоположные входы к автомату перекоса — это всего лишь одна из функций микшера.

    Коллективный контроль

    Коллективное управление получило свое название потому, что оно управляет шагом всех роторов. лопастей одновременно, независимо от того, где находится лопасть при вращении головки ротора.Вход от коллективного джойстика, слева от пилота. Коллективная палка также часто имеет ручку, которая содержит переключатели, связанные с миссией, но это не важно для нашего обсуждение.

    На самолетах, на которых вы, вероятно, будете летать (и, конечно же, тренироваться, особенно на поршневых вертолеты с двигателями), на коллективном джойстике будет рычаг управления дроссельной заслонкой. Обычно это рукоятка поворотного типа. По мере увеличения коллективного шага будет возрастать спрос на двигатель, и эта поворотная рукоятка позволяет пилоту одновременно применять этот ввод, когда он применяется коллектив.С практикой это действие становится почти прозрачным для пилота.

    В зависимости от самолета, на котором вы летите, может потребоваться некоторое ожидание открытия дроссельной заслонки. чтобы ротор вращался с нужной скоростью. Робинзон Р-22, например, тоже включает в себя коррелятор дроссельной заслонки, который напрямую изменяет дроссельную заслонку с помощью коллективного ввода, снижение нагрузки на пилота. Некоторое регулярное внимание к скорости вращения ротора все же потребуется, но это меньшая задача. Робинсон недавно добавил губернатора, который уменьшает пилота нагрузка в этой области практически сведена на нет.

    Помните приведенное выше обсуждение того, как передний и задний входы в автомат перекоса двигаться в противоположных направлениях с носовым циклическим вводом? При применении коллектива микшер отвечает за то, чтобы эти два входа двигались в одном направлении. Кроме того, он имеет чтобы правый ввод (или боковой ввод) также двигался в том же направлении.

    Регулировка ротора для коллектива несколько интересна. Максимально допустимый общий шаг лопастей должен быть примерно таким, который позволяет двигателю чтобы ротор вращался с нормальной скоростью.Минимально допустимый общий шаг должен быть такой, чтобы скорость ротора находилась в допустимом диапазоне во время авторотации. Немного самолет настроен так, что скорость ротора не будет выходить за верхний предел, когда коллективный полностью вниз, а некоторые настроены так, что какое-то применение восходящего коллектива будет необходимо проверить скорость вращения ротора. Несмотря на это, квалифицированный механик в соответствии с действующее руководство по техническому обслуживанию должно сделать эту корректировку для самолета.

    Просто чтобы прояснить ситуацию и избежать путаницы, грузоподъемность вертолета регулируется изменением шага лопастей винта с помощью общего стика, а не увеличение скорости вращения ротора.

    Контроль крутящего момента

    Педали используются для контроля крутящего момента, координации поворотов и поворотов вокруг оси. вертикальная ось в режиме зависания. Работа и конструкция идентичны таковым в самолете: на полу две педали, и когда одна толкается вперед, другая движется назад. Этот входной сигнал пилота обычно передается непосредственно на хвостовой винт, причем ввод осуществляется в одном направление, вызывающее увеличение шага хвостового винта, и ввод в другом направлении уменьшение шага рулевого винта.

    Координация поворота в вертолете почти автоматическая, так как вы входите или выходите из поворота будет минимальная регулировка педалей. Применение коллективного контроля другое дело. По мере увеличения общего шага крутящий момент двигателя и ротора также будет увеличиваться. увеличится, поэтому потребуется некоторое усилие педали. На западных вертолетах (где несущий винт против часовой стрелки, если смотреть сверху), потребуется левая педаль с увеличение коллективного вклада.

    Миксер

    Мы немного поговорили о загадочном устройстве под названием «миксер». Обычно это совокупность механических связей, которые принимают боковые, продольные и коллективные входы из кабины и преобразовывать их в три входа на автомат перекоса и роторная система.

    В качестве простого примера рассмотрим V-tail Bonanza. Здесь нормальные два лифта и один руль направления содержится в двух рулях, расположенных под углом от 30 до 45 градусов к горизонтальная плоскость.Для осуществления управления по двум осям самолета (вверх-вниз и влево-вправо), требуется некоторое контрольное микширование. Это осуществляется с помощью механизма, который по сути, двоюродный брат вертолетного миксера, только намного проще. Для создания эффекта поднять (лифты), обе поверхности отклонятся вверх. Чтобы создать эффект правого поворота, обе поверхности повернутся вправо (однако одна будет «вверху», а другая «вниз»). Так что же произойдет при правильном подъеме? Давайте применим управляющие входы по одному.При наборе высоты обе поверхности будут двигаться вверх, но при повороте ввод применяется, они будут двигаться в направлении поворота, один вверх, а другой вниз. Одна поверхность будет иметь большую подъемную силу, а другая большую вращающую силу. Сеть общая подъемная сила будет такой же, как и чистая общая сила поворота, просто разделены между двумя поверхностями вместо трех.

    Эту ситуацию можно использовать для проверки лопастей вертолета во время набора высоты вперед.То передняя лопасть будет иметь меньший шаг, чем задняя лопасть, но при применении коллективного они оба будут увеличивать высоту тона (как и лопасти в других положениях). Все пилотные входы к головке несущего винта пойдет через смеситель.

    Также можно применить блокировку крутящего момента к хвостовому винту в зависимости от коллективный вход в микшер, но это обычно встречается только на гораздо больших вертолеты.

    Чтобы немного усложнить ситуацию, вертолет Sikorsky Black Hawk имеет скошенный хвост. ротор.То есть рулевой винт вращается не в чисто вертикальной плоскости, а в под небольшим углом к ​​нему. Это обеспечивает некоторый вертикальный подъем, который увеличивает диапазон ЦТ. способности самолета, но также обеспечивает связь между рулевым винтом и тональный канал. Учитывая, что этот самолет также обеспечивает коллективное рыскание (рулевой винт) связи, коллективный ввод также будет влиять на шаг самолета. Эти входы «развязан» в микшере. Я думаю, вы можете видеть, что механика всего этого становится очень грязно очень быстро, поэтому микшеры обычно разрабатываются инженерами с четкими, упорядоченными умы.

    Автоматические системы управления полетом

    Их часто называют AFCS, в отличие от MFCS (механических) или PFCS (первичных). Современные AFCS представляют собой цифровые компьютеры, электрические актуаторы и датчики, дополняющие механическая система для выполнения дифферента, автопилота и/или повышения устойчивости. Потому что входы стика пилота несколько имитируют желаемую реакцию самолета, их удобно размещать Входы AFCS между стиками управления и микшером.Вход суммируется с пилотом ввода, и может реагировать намного быстрее, чем когда-либо может пилот. Эти системы обычно также имеют меньшую присущую надежность, чем механическая система, поэтому они ограничены авторитет может быть 10%.

    RAH-66 Comanche, который в настоящее время проходит летные испытания Boeing и Sikorsky, полностью авторитетная система AFCS. Это предлагает большой потенциал экономии веса, потому что нет необходимости для отдельных приводов AFCS, приводов наддува, механического смесителя или тяг управления.То система полностью электронная, от стиков управления (похожих на джойстики, которые вы можете использовать для управления X-Plane) к входам сервоприводов под автоматом перекоса. Система также полагается на входные данные компьютера данных о воздухе, который измеряет давление, скорость воздуха и температуры, а также использует демпфирование скорости и ускорения, чтобы полностью адаптировать контролирует сложившуюся ситуацию. Среди других улучшений — различные системы управления полетом. «законы» для висения и крейсерского полета, а также когда самолет находится на земля или касание вниз.

    Еще одной особенностью AFCS Comanche является то, что три сервопривода несущего винта расположены под углом 120°. градусов друг от друга. В механической системе входы расположены под углом 90 градусов друг к другу, потому что усилия по включению полученного смешивания шага и вращения были бы огромными. Компьютер может легко обрабатывать функции синуса и косинуса, необходимые для определения правильного движения сервопривода в зависимости от их расположения под автоматом перекоса. Помните, что в конечном счете это движение и положение автомата перекоса, определяющее углы наклона лопастей при их вращении.


    Учебники по вертолетам .

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.

2019 © Все права защищены. Карта сайта