Соосные вертолеты: Особенности аэродинамики вертолета соосной схемы . Вертолет, 2002 № 03

Ростех: Соосная схема: визитная карточка Камова

В этом году исполняется 120 лет со дня рождения Николая Камова, одного из основателей отечественного вертолетостроения. Считается, что само слово «вертолет» – его изобретение. Знаменитый авиаконструктор «вывел в небо» соосную схему, которая стала визитной карточкой его КБ. Сегодня Национальный центр вертолетостроения имени М.Л.Миля и Н.И.Камова холдинга «Вертолеты России» – единственный в мире разработчик серийных соосных вертолетов. О том, что такое двухвинтовая соосная схема и для чего она нужна – в нашем материале.

Идея в воздухе: от Ломоносова до Камова

Конструктивно вертолеты принято классифицировать по способу погашения реактивного момента несущего винта. Если не углубляться в премудрости аэродинамики, то объяснить это можно так: несущий винт, вращаясь в воздухе, встречает сопротивление. «Проворачивая» винт, редуктор упирается в фюзеляж и стремится развернуть весь вертолет навстречу несущему винту. Возникает так называемый реактивный момент несущего винта, и данный реактивный момент нужно как-то погасить. В большинстве случаев на помощь приходит рулевой винт на хвосте вертолета: своей боковой тягой рулевой винт как бы создает в воздухе опору для фюзеляжа. Такая схема называется одновинтовой, считается классической и является наиболее распространенной. Среди явных преимуществ – простота конструкции. Собственно, благодаря этому, вертолеты одновинтовой схемы и стали такими популярными. В числе главных недостатков можно назвать некую уязвимость машины. Хвостовой винт хоть и не является несущим, но очень важен.

Соосные вертолеты обходятся без рулевого винта – здесь два несущих винта располагаются друг над другом и, вращаясь в разные стороны, взаимно компенсируют реактивный момент. Соосную схему по праву можно назвать отечественным ноу-хау. Еще в 1754 году Михаил Ломоносов впервые в мире построил модель двухвинтового соосного вертолета. Машинку можно было поднять в воздух – она приводилась в действие с помощью часовой пружины. Прототип вертолета Ломоносова не был игрушкой, а имел вполне прикладное значение – создавался для исследования температуры воздуха на разных высотах. Конечно, до настоящего вертолета было еще очень далеко – только через полтора столетия появился двигатель, который смог поднять винтокрылую машину в небо.

Попытки построить вертолет с соосными несущими винтами предпринимал и Игорь Сикорский. Однако он столкнулся с задачами, которые не удалось на тот момент разрешить. К примеру, синхронизация вращения двух соосных валов требует более продвинутой трансмиссии. При этом сами винты нужно разнести по высоте, что утяжеляет вертолет, делает его выше. «Взлететь» на соосных вертолетах чуть позже удалось Николаю Камову.

Ка-8: первый представитель «большой семьи»

Первый соосный вертолет КБ им. Камова – Ка-8 «Иркутянин». Несмотря на свое название, эта машина больше была похожа на летающий мотоцикл – на конструкции из стальных труб располагалось открытое кресло для пилота. «Иркутянин» поднимался в небо на 250 метров, а скорость развивал до 80 км/ч. Но главной особенностью Ка-8 были несущие трехлопастные винты, установленные один над другим. Именно с этого вертолета начинается соосная история марки «Ка».

Кстати, «Иркутянин» не только стал соосным «первенцем», можно сказать, что само слово «вертолет» вошло в обиход благодаря этой машине. Перед первым публичным выходом Ка-8 на воздушном параде в Тушино в июле 1948 года, организаторы спросили Николая Камова, как представить летательный аппарат публике. Авиаконструктор настоял на слове «вертолет». Ведь его он придумал еще для своего первого детища – автожира КАСКР-1.  Но до этого момента для винтокрылых машин использовался термин «геликоптер» (от французского hélicoptère).

На базе «летающих мотоциклов» Ка-8 и Ка-10 был разработан первый серийный отечественный вертолет с соосной схемой винтов Ка-15. Затем появились корабельные Ка-25, Ка-27, Ка-29, ударные Ка-50 и транспортные Ка-26. Современными «камовскими» представителями соосной схемы являются ударный Ка-52 «Аллигатор», легкий многоцелевой Ка-226Т и противопожарный Ка-32А11М.

Маневренность и живучесть: «грозная» сила соосной схемы

Соосная схема стала «визитной карточкой» российского вертолетостроения, в частности, КБ Камова, – за рубежом вовсе нет серийных машин такой конструкции. Многолетний опыт позволил «камовцам» справиться со всеми сложностями в конструировании и воспользоваться всеми преимуществами соосной схемы.

Во-первых, соосный вертолет более компактный. Во-вторых, он аэродинамически симметричен и по этой причине проще в пилотировании и обладает лучшей маневренностью. Например, противопожарный вертолет Ка-32 благодаря соосной схеме обладает хорошей устойчивостью в режиме висения, в том числе в ветреную погоду, а также может работать в условиях плотной городской застройки.

Немаловажно также, что соосные вертолеты обладают большей боевой живучестью за счет отсутствия уязвимой хвостовой балки. Другими словами, если у такого вертолета будет поврежден «хвост», он не упадет. Кроме того, у «соосников» выше коэффициент весовой отдачи – соотношение полезной нагрузки и общей полетной массы.

Соосный несущий винт | это… Что такое Соосный несущий винт?

Колонка несущих винтов на Ка-26

Соосная схема — схема, при которой пара установленных параллельно винтов вращается в противоположных направлениях вокруг общей геометрической оси. На винтокрылых аппаратах позволяет взаимно компенсировать реактивные моменты пары несущих винтов, сохранив максимально плотную компоновку приводов. Данная конфигурация наиболее широко представлена в серийно выпускаемых вертолётах фирмы Камов.

Содержание 1 Описание 2 Хронология 3 Примечания 4 Ссылки

Описание

Cоосные несущие винты позволяют получить требуемую силу тяги при относительно небольшом диаметре несущей системы, так как хорошо используется ометаемая площадь, и нижний винт подсасывает добавочный воздух сбоку. Вертолет с соосными несущими винтами имеет относительно малые габариты, достаточно компактен, что упрощает его обслуживание, хранение, транспортировку, расширяет область применения. Малые габариты, уменьшая разнос масс, создают малые моменты инерции, поэтому у вертолета большие угловые скорости вращения и высокая манёвренность.

Симметричная компоновка с минимальным разносом винтов упрощает пилотаж в условиях порывистого ветра, что особенно ценно при работе с кораблей или в горной местности. Отсутствие громоздкой хвостовой балки облегчает пилотирование на малых высотах, повышает безопасность полёта над пересеченной местностью, упрощает выполнение вынужденных посадок. Упрощается переход на режим самовращения несущих винтов и обучение полетам на вертолете.

Исключение непроизводственных потерь на привод хвостового винта дает возможность уменьшить диаметр несущих винтов потому, что улучшается использование мощности двигателя. Уменьшение длины лопастей винтов приводит к уменьшению веса конструкции вертолета и увеличению коэффициента весовой отдачи (отношения полезной нагрузки к полетному весу). Принципиально на соосном вертолете можно обеспечить меньший уровень вибраций, если нагрузки от винтов противоположны по фазе. Снижению уровня вибраций также способствует меньший диаметр несущих винтов, большее число лопастей и отсутствие проходящих через весь фюзеляж силовых валов.

Однако, по сравнению с классической схемой с рулевым винтом, соосная схема гораздо сложнее в техническом и конструктивном плане. Наличие двух, проходящих один в другом, соосных валов и реализация управления циклическим шагом винтов усложняют конструкцию трансмиссии, повышают стоимость её производства и эксплуатации. Для безопасной эксплуатации соосных вертолетов следует исключить схлёстывание лопастей при любых манёврах – большой разнос винтов дополнительно утяжеляет конструкцию и существенно увеличивает высоту вертолета, что особенно заметно при использовании винтов с шарнирным креплением лопастей.

При высоком расположении несущей системы, центра тяжести вертолета, упругом вале винта и шарнирном креплении лопастей усложняется решение проблемы земного резонанса. Некоторые особенности имеет и флаттер лопастей. На соосных вертолетах трудно устранить оборотные вибрации. Нижний несущий винт, работающий в потоке верхнего винта, имеет меньшую эффективность, поэтому коэффициэнт полезного действия несущей системы меньше, чем у других двухвинтовых вертолетов. ^[1]

Хронология

Соосный несущий винт был известен задолго до идеи создания вертолета с рулевым винтом.

• В 1754 году «отец российской науки» Михаил Ломоносов предложил использовать для подъёма метеорологического зонда механизм с соосным винтом, механизм приводился в движение с помощью заводной пружины.
• Первый патент на вертолёт соосной схемы датируется 1859 годом и принадлежал он британскому изобретателю Генри Брайту.
• Во Франции Потон де-Амеркур в 1860 годах построил модель вертолета соосной схемы с паровым двигателем.^[2]
• Игорь Иванович Сикорский делал свои первые шаги в вертолетостроении в 1900 году именно с прототипов беспилотных вертолетов с соосным винтом.

^[3]

• В 1914 году датчанин Якоб Еллехаммер спроектировал свой соосный вертолет.
• В Австрии Стефан Петроци построил несколько соосных беспилотных вертолетов с электромоторами в течение 1917—1920 годов.
• Аргентинец Рауль Пескара построил соосный вертолёт в 1919—1920 годах, вертолёт имел 4 винта, в противоположные стороны вращались пары винтов соединённые по типу биплана^[4].
• В 1930 году итальянец Corradino d’Ascanio построил соосный вертолет, управление на котором осуществлялось с помощью серво-лопастей, аналогичное решение используется на Kaman HH-43 Huskie.
• В течение 1930—1936 годов был построен первый соосный вертолёт с автоматами перекоса, вертолёт был построен французами Луи Бреге и Рене Дораном.
• Американец Стенли Хиллер в возрасте 18 лет построил первый соосный вертолёт XH-44 со сверхжёсткими стальными лопастями, и было это в 1944 году.
• В Советском Союзе первый соосник построили в КБ Яковлева, назывался он «Изделие Ш» или «Шутка», первый полет состоялся в 1947 году.
• Первый вертолёт Камова Ка-8 поднялся в воздух также в 1947 году;
• Ка-10 — дальнейшее развитие Ка-8: 1949 год;
• Ка-15 — первый соосный вертолет, выпущенный большой серией: 1953 год;
• Ка-18: 1956 год;
• Ка-27 — противолодочный вертолет : 1956 год;
• Ка-25: 1961 год;
• Ка-26: 1965 год;
• Сикорский S-69/XH-59: 1973 год;
• Ка-29: 1976 год;
• Ка-32: 1980 год;
• Ка-28: 1982 год;
• Ка-50: 1982 год;
• Ка-126: 1988 год;
• Ка-37: 1993 год;
• Ка-32А1: 1995 год;
• Ка-52: 1997 год;
• Ка-226: 1997 год;
• Ка-115 «Москвичка»: 1999 год;
• Сикорский X2: 2008 год.

• Гироплан Laboratoire

• Гироплан QH-50 DASH

Примечания

1. ↑ К.Н. Лалетин, Практическая аэродинамика вертолета ка-26, Учебное пособие, Москва «Транспорт», 1974
2. ↑ Early Helicopter Technology
3. ↑ A History of Helicopter Flight
4. ↑ http://www.aviastar.org/helicopters_rus/../helicopters_rus.html

Ссылки

• AERODYNAMIC OPTIMIZATION OF A COAXIAL PROPROTOR (англ.)
• A Survey of Theoretical and Experimental Coaxial Rotor Aerodynamic Research (англ.)

ПРЕИМУЩЕСТВА СООСНОЙ СХЕМЫ НЕСУЩИХ ВИНТОВ ВЕРТОЛЕТА

национальный исследовательский политехнический университет». – 2017. С. 30–36.

3.Патент RU № 2071602, G01N3/56, опубл. 10.01.1997.

4.Комбалов В.С. Методы и средства испытаний на трение и износ конструкционных и смазочных материалов: справочник / под. ред. К.В.

Фролова, Е.А. Марченко. – М.: Машиностроение, 2008. – 384 с.

5. Патент на полезную модель № 66537, G01N, опубл. 10.09.2007.

1Voronezh State Technical University

2Military training and research center of the air force «Air force Academy»

BENCH UNIT FOR THE ASSESSMENT OF ABRASIVE WEAR

COMPONENTS UNITS AND MECHANISMS

1S.Yu. Zhachkin, 2G.I. Trifonov, 2V.V. Korkishko

In this scientific work, an analytical review of the existing installations, machines and methods for assessing the abrasive wear of the working surfaces of the part. Also, on the basis of the conducted scientific analysis, a new design of the bench machine for testing the rotation parts for abrasive wear is proposed.

Key words: abrasive wear, installation, detail, analytical review.

УДК 629.735.07.015

С.М. Баранцев, канд. техн. наук Военный учебно-научный центр ВВС «Военно-воздушная академия»

Статья посвящена анализу достоинств соосной схемы винтов вертолета. Показаны области использования этих преимуществ.

Cегодня в мировом вертолетостроении используются, в основном, две схемы вертолетов: одновинтовая и соосная. Большинство винтокрылых машин построено по одновинтовой схеме. Зарубежным конструкторам удалось довести до массового производства лишь вертолеты одновинтовой схемы с рулевым винтом. Эта схема называется классической [1]. В России одновинтовые вертолеты тоже получили распространение.

339

Рисунок 1 — Одновинтовой вертолет классической схемы.

Однако широкое применение нашла соосная схема — схема, при которой пара установленных параллельно винтов вращается в противоположных направлениях и позволяет взаимно компенсировать реактивные моменты пары несущих винтов, сохранив максимально плотную компоновку приводов (рис 2). Данная конфигурация наиболее широко представлена в серийно выпускаемых вертолётах фирмы «Камов» [2]. Использование соосной схемы связано с ее определенными достоинствами и в этой связи вопрос, рассматриваемый в работе является актуальным.

Рисунок 2 — Соосная схема вертолета

340

Соосные несущие винты позволяют получить требуемую силу тяги при относительно небольшом диаметре несущей системы, так как хорошо используется ометаемая площадь, и нижний винт подсасывает добавочный воздух сбоку. Вертолет с соосными несущими винтами имеет относительно малые габариты, достаточно компактен, что упрощает его обслуживание, хранение, транспортировку, расширяет область применения. Малые габариты, уменьшая разнос масс, создают малые моменты инерции, поэтому у вертолета соосной схемы большие угловые скорости вращения и высокая манёвренность.

Симметричная компоновка с минимальным разносом винтов упрощает пилотаж в условиях порывистого ветра, что особенно ценно при работе с кораблей или в горной местности. Отсутствие громоздкой хвостовой балки облегчает пилотирование на малых высотах, повышает безопасность полёта над пересеченной местностью, упрощает выполнение вынужденных посадок. Упрощается переход на режим самовращения несущих винтов и обучение полетам на вертолете. Благодаря аэродинамической симметрии на соосном вертолете практически отсутствуют связи между продольным и боковым движением, обеспечивается независимость каналов управления и простота пилотирования. Управление таким вертолетом доступно летчикам средней квалификации.

Исключение потерь на привод хвостового винта дает возможность уменьшить диаметр несущих винтов потому, что улучшается использование мощности двигателя. На соосном вертолете можно обеспечить меньший уровень вибраций, если нагрузки от винтов противоположны по фазе. Снижению уровня вибраций также способствует меньший диаметр несущих винтов, большее число лопастей и отсутствие проходящих через весь фюзеляж силовых валов.

Однако, по сравнению с классической схемой с рулевым винтом, соосная схема гораздо сложнее в техническом и конструктивном плане. Наличие двух, проходящих один в другом, соосных валов и реализация управления циклическим шагом винтов усложняют конструкцию трансмиссии, повышают стоимость её производства и эксплуатации.

341

Области применения соосных вертолетов определялись их характерными особенностями — малыми габаритами, высокими тяговооруженностью и маневренностью, аэродинамической симметрией. Эти особенности обеспечили им удобное базирование на малоразмерных взлетно-посадочных площадках кораблей различного назначения. В условиях взлета и посадки на качающуюся палубу и полета над морем ярко проявились уникальные качества соосных вертолетов. На кораблях Военно-Морского Флота нашли применение вертолеты Ка-25 и Ка-27.

В начале 80-х годов фирма «КАМОВ» создала новый современный вертолет соосной схемы Ка-50, спроектированный в интересах армейской авиации для выполнения боевых задач. Летные испытания подтвердили высокие летно-технические и маневренные характеристики летательного аппарата и показали его преимущества по сравнению с боевыми вертолетами, построенными по одновинтовой схеме. В свете этого особенно важно провести анализ особенностей вертолетов соосной и классической одновинтовой схемы.

С энергетической точки зрения оптимальными для летательного аппарата являются такие решения, при которых мощность силовой установки идет преимущественно на полезные нужды. Для вертолета это — создание необходимых подъемной и пропульсивной сил. На одновинтовом вертолете часть мощности расходуется на привод рулевого винта, который создает силу тяги, потребную для компенсации крутящего момента несущего винта. Эти затраты составляют до 10-12% от мощности, приходящей на вал несущего винта, и являются чистыми потерями. На соосном вертолете вся свободная мощность силовой установки используется для привода несущих винтов, то есть для образования подъемной силы. При этом реактивные моменты взаимно уравновешены. Следовательно, на компенсацию реактивных моментов прямых затрат мощности нет. Кроме того, на режиме висения соосные винты оказывают друг на друга положительное влияние, что также приводит к экономии мощности. Результаты летных испытаний и другие экспериментальные материалы свидетельствуют, что коэффициент полезного действия соосных несущих винтов в среднем на 6-10% выше, чем одиночных. Учитывая экономию мощности, идущей на

342

компенсацию реактивного момента (10-11%), получаем, что в целом коэффициент полезного действия соосных вертолетов на 16-22% выше, чем одновинтовых. Перечисленные энергетические особенности обеспечивают соосной схеме преимущества в потолке висения и в вертикальной скороподъемности.

Соосная конструкция позволяет уменьшить габариты и массу вертолета, что дает ему ряд преимуществ. Для сравнительной оценки габаритно-массовых характеристик соосных и одновинтовых вертолетов с рулевым винтом целесообразно рассмотреть два случая: первый, когда соосный и одновинтовой вертолеты имеют одну и ту же полетную массу и одинаковую располагаемую мощность силовой установки, и второй, когда соосный и одновинтовой вертолеты имеют одинаковые диаметры винтов.

В первом случае использование соосной несущей системы позволяет уменьшить габаритные размеры вертолета на 35-40% по сравнению с одновинтовым. Во втором случае, меньшее аэродинамическое качество и дополнительные потери мощности на привод рулевого винта у одновинтового вертолета обусловливают меньшее значение полетной массы. Из-за наличия рулевого винта габаритные размеры одновинтового вертолета на 20% больше соосного. Компактность планера соосного вертолета и сосредоточение тяжелых агрегатов вблизи центра масс приводят к заметному уменьшению моментов инерции относительно вертикальной и поперечной осей, что играет важную роль в обеспечении высоких характеристик управляемости и маневренности.

Маневренные возможности вертолетов характеризуются, с одной стороны, допустимым уровнем перегрузок, а с другой — способностью эффективно их реализовывать. Параметры несущей системы для соосных и одновинтовых вертолетов одного класса определяют из одинакового уровня допустимых перегрузок. Соосные вертолеты имеют преимущества и при выполнении всех пространственных маневров. На соосных вертолетах успешно выполняются такие фигуры высшего пилотажа, как косая петля, кувырок, восходящая бочка и др. При их выполнении на соосных машинах углы тангажа достигают 90°, крены 130-140°. В вопросах обеспечения безопасности полета решающее значение имеет человеческий фактор. Соосные вертолеты безопаснее одновинтовых, так как они более просты в

343

управлении, имеют лучшие характеристики управляемости и маневренности и высокое аэродинамическое качество. Соосный вертолет с меньшими по сравнению с одновинтовым вертолетом того же класса габаритами более безопасен при маневрировании вблизи препятствий и на малых высотах. На одновинтовом вертолете при повреждении и потере рулевого винта создается ситуация, близкая к катастрофической.

Наряду с преимуществами соосные вертолеты обладают и рядом недостатков. Они имеют более узкую сферу применения (например, полеты в высоких горах и ущельях, палубная авиация), сложнее в конструктивном исполнении, их стоимость выше.

В зависимости от назначения необходимо подбирать наиболее оптимальное средство решения, поэтому каждая из этих схем находит своё применение в технике.

Литература:

1.Основы конструкции вертолетов/Под редакцией С.С. Фатеева, Москва, Воениздат, 1990 г.-248 с

2.Володко А.М., Литвинов А.Л. Основы летной эксплуатации вертолетов Аэродинамика М.: Транспорт, 1984 г. -256 с.

Military training and research center of the air force «Air force Academy»

BENEFITS OF COAXIAL-ROTORS HELICOPTER LIFTING

PROPEELLER CONTROL CONFIGURATION

S.M. Barantcev

The article is devoted to the analysis of coaxial-rotors helicopter lifting propeller control configuration/ Fields of these benefits application are represented.

Key words: conventional helicopter configuration, coaxial-rotors configuration? Lifting propeller

344

Как работают соосные вертолеты?

Соосный винт устраняет необходимость в хвостовом винте и делает машину более безопасной и стабильной.

Чтобы понять, почему конструкция с двумя соосными несущими винтами намного превосходит другие вертолеты, мы должны изучить физику.

Физика вертолетов

Для одновинтовых вертолетов отрыв создается за счет вращения несущего винта. Это вращение создает крутящий момент вокруг основного вертолета, который заставляет основной фюзеляж вращаться в противоположном направлении. Ранние инженеры разработали хвостовой винт, чтобы противодействовать этому крутящему моменту и сохранять устойчивость вертолетов. Хвостовые винты, как правило, представляют собой винты гораздо меньшего размера, установленные перпендикулярно оси несущего винта. Управляя скоростью хвостового винта, пилот может стабилизировать аппарат, а также управлять направлением вертолета.

Замедление хвостового винта приведет к тому, что корпус вертолета будет вращаться в направлении, противоположном основному винту, из-за избыточного крутящего момента в этом направлении. Ускорение хвостового винта приведет к противоположному результату. Наряду с направлением пилоты вертолетов могут контролировать рыскание корабля, регулируя угол наклона хвостового винта. Слегка наклоняя хвостовой винт вверх или вниз, пилот создает плечо момента через вертолет, которое, в свою очередь, регулирует рыскание аппарата.

Почему коаксиальная конструкция лучше

Теперь, когда мы понимаем базовую механику одновинтовых вертолетов, мы можем начать понимать, почему соосные винты могут иметь некоторые преимущества. Разместив два ротора на одной оси и вращая их в противоположных направлениях, создается нулевой крутящий момент вокруг основного корпуса вертолета, что делает его очень стабильным. С помощью как механических, так и электронных средств каждый ротор точно синхронизируется и контролируется, чтобы компенсировать чистый крутящий момент другого ротора в режиме реального времени. Это позволяет коаксиальному кораблю достигать довольно значительных возможностей зависания по сравнению с их одновинтовыми собратьями.

Когда вы думаете о вертолетах, вы думаете о вертикальном взлете и способности зависать. Уберите эти аспекты, и вертолет будет функционировать так же, как самолет. Кстати, вертикальный взлет есть не только у винтокрылых машин. Однако самолеты, использующие эту возможность без несущих винтов, — в основном это реактивные самолеты-харриеры — выполняют задачу с гораздо меньшей эффективностью и стабильностью.

Самый популярный

Способность вертолета зависать и быть стабильным является синонимом его качеств вертолета. В соосных конструкциях улучшенная способность зависать и поддерживать стабильный полет в конечном итоге делает вертолеты лучше. Лучшие вертолеты означают, что ими легче управлять и они намного безопаснее для пассажиров. Теоретически, если бы в соосной системе сломался один несущий винт, корабль все равно можно было бы благополучно приземлить.

Наконец, применение соосных роторов означает, что аппарату не обязательно иметь гироскоп для обеспечения устойчивости. Вращательные эффекты обоих роторов обеспечивают почти идеальный гироскоп, еще раз повышая устойчивость корабля.

Так почему мы не видим больше соосных вертолетов? Они не без недостатков.

Проблемы с соосными вертолетами

Первая основная ошибка заключается в том, что синхронизация двух лопастей несущего винта должна быть почти идеальной. Скорость и направленные изменения должны достигаться вместе. Даже малейшая ошибка в калибровке делает дрон нестабильным и невозможным для полета. Ошибка в калибровке хуже, чем вы думаете, для способности корабля летать. Если время не достаточное, соосные вертолеты не будут создавать достаточную подъемную силу, чтобы даже оторваться от земли, и в конечном итоге просто вращаться на асфальте.

СВЯЗАННЫЙ: ПОСЛЕДНИЙ ВОЕННЫЙ ВЕРТОЛЕТ BOEING ПОДНИМАЕТ ПОЛЕТ

Помимо необходимости в точности настройки несущих винтов, эти несущие винты, как правило, не так отзывчивы, как один винтокрыл. Когда вы делаете самолет более устойчивым, вы, как правило, затрудняете достижение точных движений — это постоянный компромисс в аэрокосмической технике. Хотя соосные вертолеты безопасны и эффективны, они не очень подходят для приложений, где пилотам нужна хорошая маневренность. Однако они идеально подходят для приложений, где требуется точное зависание.

Соосная конструкция несущего винта является одной из наиболее известных конструкций вертолетов на сегодняшний день. Хотя у него есть свои недостатки; это не исчезнет в ближайшее время. Стабильность конструкции на сегодняшний день популярна в сообществе любителей и даже во многих военных и спасательных вертолетах. Если бы вы проектировали вертолет, какую конструкцию вы бы выбрали?

More Stories

наука
Астрономы сделали самое подробное изображение зоны звездообразования в «мече» Ориона

Крис Янг| 07.09.2022

инновации
Новый «умный мини-город» от Oracle революционизирует ваши рабочие поездки — вот как

Sade Agard| 28. 09.2022

здоровье
Почему наши глаза двигаются, когда мы мечтаем? Исследование раскрывает тайну

Мерт Эрдемир| 31.08.2022

конструкция самолета — Каковы преимущества двойных несущих винтов, вращающихся в противоположных направлениях, по сравнению с соосными несущими винтами?

Спросил

2 года, 8 месяцев назад

Изменено 1 год, 4 месяца назад

Просмотрено 1к раз

$\begingroup$

Мне просто кажется, что двойные роторы, вращающиеся в противоположных направлениях, являются гораздо лучшим решением (Chinook), чем соосные, и что центр тяжести смещен, чтобы можно было распределить полезные нагрузки. Несмотря на то, что планер должен быть длиннее, дает ли это большую устойчивость всему планеру, и если да, то позволит ли отказ двигателя правильному автоматическому вращению? Я думаю о небольшой модели для двух-четырех человек для этого вопроса.

• авиационный
• вертолетный

$\endgroup$

3

$\begingroup$

1. Вращение в противоположном направлении Изображение выше из этого ответа, в котором Chinook сравнивается с V-22 Osprey, еще одним двойным ротором, вращающимся в противоположном направлении.

   Для данного веса, чем больше ротор, тем меньше мощности требуется для создания необходимой тяги. И здесь преимущество одного ротора заключается в том, что один единственный ротор требует меньше энергии, чем два ротора половинного размера каждый. В режиме висения один винт отдает около 10-20% мощности двигателя на привод хвостового винта, но в крейсерском полете большая часть этой компенсации крутящего момента создается вертикальным хвостовым оперением.

   Да, диапазон расположения полезной нагрузки конфигурации Chinook не имеет себе равных.

   В случае отказа одного двигателя оставшийся двигатель может приводить в движение оба ротора, так как они соединены валом. Авторотация тоже не проблема — из этой темы:

   Модель

   Chinook чрезвычайно послушна в обращении, но в то же время чрезвычайно маневренна в легком весе. Авторотация типа чертополоха, инерция ротора огромная и нищий быстро не упадет, даже если вы этого захотите. Посадка с выключенным двигателем — это просто непрерывный переход к посадке с разбегом на задние колеса, что требует довольно большой взлетно-посадочной полосы. Я не знаю, используют ли военные другие методы.

   Короче говоря, у конфига Чинука есть плюсы и минусы. Следы двух несущих винтов смешиваются с пониженной энергоэффективностью в прямом полете. Из той же темы, что и выше:

   За счет динамики Чинук развивает максимальную поступательную подъемную силу при боковом полете влево, отсюда и выходки лесозаготовительных машин, втыкаемых боком на концах своих длинных тросов — дает им сильно увеличенную грузоподъемность.

   Так что да, сдвоенный ротор, вращающийся в противоположных направлениях, не теряет мощность рулевого винта во время висения и имеет большой диапазон полезной нагрузки. У него более длинная, но более узкая площадь основания, чем у аналогичного одновинтового ротора максимальной взлетной массы. Но это не всегда более экономично, чем конфигурация с одним ротором.

2. Коаксиальный . Изображение выше из этого вопроса.

   Основным недостатком коаксиальной установки является ее сложность. Встречные валы, один в другом. Один ротор достаточно высоко над другим, чтобы обеспечить относительное колебание. Сверхсложное управление.

   Требования к питанию: коаксиальная конфигурация имеет требования к питанию в соответствии с этим ответом.

В целом установка с встречным вращением проще, чем коаксиальная установка, преимущество которой заключается в очень малой занимаемой площади. Но установка с одним ротором оказалась конфигурацией с наилучшим балансом конструкции.

$\endgroup$

$\begingroup$

Несущие винты, вращающиеся в противоположных направлениях, более безопасны, чем соосные, нет риска столкновения лопастей при энергичных маневрах. Двойные роторы, вращающиеся в противоположных направлениях, могут иметь гораздо более простую конструкцию головки, чем соосные. Существует два типа двойных роторов, вращающихся в противоположных направлениях. Первый — это тандемный винт, используемый на CH-47 Chinook. Он имеет большую площадь диска по сравнению с соосным диском и может обеспечить более высокую грузоподъемность, особенно когда размах лопастей является ограничивающим фактором. Во-вторых, роторы с зацеплением, используемые в машинах Kaman. Он также имеет большую площадь диска (хотя и меньше, чем у тандемного несущего винта), но вертолет с зацепляющимися несущими винтами также может быть ниже.

Для небольшого вертолета хвостовой винт является оптимальным выбором из-за его простоты и дешевизны. Когда соображения безопасности являются доминирующим фактором, наилучшим выбором являются роторы с зацеплением.

$\endgroup$

Твой ответ

Зарегистрируйтесь или войдите в систему

Зарегистрируйтесь с помощью Google

Зарегистрироваться через Facebook

Зарегистрируйтесь, используя адрес электронной почты и пароль

Опубликовать как гость

Электронная почта

Требуется, но никогда не отображается

Опубликовать как гость

Электронная почта

Требуется, но не отображается

Нажимая «Опубликовать свой ответ», вы соглашаетесь с нашими условиями обслуживания, политикой конфиденциальности и политикой использования файлов cookie

. Соосный вертолет

, соответствующий части 103… и вы можете себе это позволить!

Во времена огромного зрительского энтузиазма к соревнованиям по взлету и посадке, не будет ли СВВП еще лучше? Если сверхкороткий взлет — это круто, то почему не вертикальный?

Конечно, большинство мультикоптеров — летательные аппараты, иногда называемые eVTOL, — взлетают вертикально, но это другие электрические летающие животные. Несмотря на волну затаивших дыхание репортажей в основных СМИ, eVTOL еще не готовы к прайм-тайму. Даже если бы вы могли купить его, вы, вероятно, не захотели бы платить за него. Большинство будет очень дорогим.

Что, если бы вы могли взлететь вертикально в этом году и по цене, которую вы действительно можете себе позволить?

Конечно, энтузиасты винтокрылых машин уже могут выбрать хорошо зарекомендовавший себя вертолет, произведенный в США, соответствующий части 103 и очень доступный… для любого типа самолета, но почти абсурдно дешевый по сравнению с обычными вертолетами. . Я имею в виду Mosquito XEL от Composite FX (см. это видео), который продается за 52 000 долларов США в готовом виде или 42 000 долларов США в виде комплекта.

Может ли Мирокоптер спасти вас еще больше?

Mirocopter Coaxial SCH-2A

Вертолет Composite FX XEL Part 103 имеет обычную конфигурацию с одним ротором и хвостовой балкой. Любой, у кого есть вертолетный опыт, необходимый для безопасного управления XEL или SCH-2A, почти наверняка летал на поворотной хвостовой балке. Коаксиальный отличается; хвостовая балка не нужна. Дополнительные сведения о коаксиальном кабеле см. в этой предыдущей статье.

Мирокоптер, разработанный Мирославом Чрв , базируется в Словении, где также находится компания Pipistrel. С сегодняшними новостями вы можете удивиться, поэтому позвольте мне заверить, что страна не находится рядом с Украиной и всеми этими прискорбными беспорядками. Словения находится непосредственно к югу от Австрии и более чем в 400 милях к западу от зоны боевых действий.

Мирослав писал, что его СЧ-2А — «один из самых легких пилотируемых вертолетов соосной схемы в мире». Он добавляет, что он «соответствует правилам FAA для сверхлегких транспортных средств, часть 103». См. технические характеристики ниже.

Он добавил: «Щ-2А [испытывался] более 10 лет. Видео на YouTube показывает, как самолет в несколько иной конфигурации летал в 2017 году. «Щ-2А может похвастаться очень хорошими летными характеристиками, включая эффективную авторотацию», — заявил Мирослав.

Вертикальная тяга достигается за счет совместного управления шагом лопастей обоих винтов. Для управления направлением используется циклическое управление шагом лопастей обоих несущих винтов. Контроль рыскания обеспечивается подвижным хвостовым оперением. Для управления вертикальной тягой, направлением и рысканием вертолет СЧ-2А оснащен штатными вертолетными управляющими устройствами.

Mirocopter SCH-2A оснащен двухцилиндровым двухтактным бензиновым двигателем Fiate MZ202 китайского производства. Двигатель МЗ202 обеспечивает более 60 лошадиных сил при 5800 об/мин, «номинальная частота вращения двигателя на СЧ-2А». Полный двигатель Fiate MZ202 поставляется с электростартером, электрогенератором, двойным зажиганием, выхлопной системой и модифицированной системой охлаждения с вентилятором и весит всего 66 фунтов.

«Щ-2А оснащен алюминиевыми композитными лопастями несущего винта NACA0012, модифицированными компанией Mirocopter», — сказал Мирокоптер. Ведущий лонжерон несущего винта изготовлен из экструдированного и анодированного высококачественного алюминия, сообщает компания со вставленными стержнями из нержавеющей стали, используемыми для усиления лопасти несущего винта и правильного баланса веса лопасти несущего винта. «Наши лопасти ротора долговечны и имеют коэффициент безопасности выше 3», — отметил Мирослав.

Американские представители

Двое мужчин предлагают Mirocopter SCH-2A в Америке. Каждый из них ожидает доставки, и они надеются выступить на выставке EAA AirVenture Oshkosh 2022. (В наши дни, когда цепочки поставок запутаны, а отгрузочные доки задерживают, прогнозирование точного времени доставки практически невозможно.)

Марк Рамси и Андрей Каждый из Vegger подписался, чтобы помочь Mirocopter начать работу в США.

Марк будет управлять западом США из Мурриеты, Калифорния. Свяжитесь с ним по электронной почте или позвоните 951-491-9002 или посетите его веб-сайт Rototrek.

Андрей живет в центральной Флориде. Используйте эту ссылку, чтобы написать ему.

Это сделка? — Марк заявил: «При цене $33 750 Mirocopter SCH-2A является самым дешевым серийным вертолетом в мире! SCH-2A полностью собран и не является комплектом». Он добавил: «Для резервирования производственного слота требуется депозит в размере 50%. Оставшиеся 50% оплачиваются за десять дней до отгрузки. Стоимость доставки DHL оценивается примерно в 3000 долларов». (Как и в случае со всеми ценами, стоимость доставки может быть изменена; свяжитесь с Марком, используя контакты, указанные выше. )

В настоящее время ни один человек не летал на Мирокоптере. Я спросил Марка, почему он выбрал СЧ-2А?

«Я решил перепродать этот соосный сверхлегкий вертолет, потому что считаю его лучшим решением для личных полетов вертикального взлета и посадки по нескольким причинам». Он перечислил их для нас:

• С коаксиалом легче летать, чем с обычной конфигурацией. Когда вы тянете коллектив, вас не волнует крутящий момент, как в обычном вертолете. Если летать легче, то и безопаснее.
• Coaxial может поднимать больший вес, поэтому на нем могут летать более крупные пилоты.
• Coaxial тише, потому что у него нет хвостового винта и он может работать на более низких оборотах при том же весе.
• Поднимая тот же вес при более низких оборотах, вы сжигаете меньше топлива, а двигатель прослужит дольше.
• Coaxial занимает меньшую площадь, потому что диаметр несущего винта не должен быть таким большим, а хвостовой винт не выходит за пределы диаметра несущего винта.
• Coaxial имеет на 20% меньшую скорость приведения в авторотацию, чем обычный вертолет.
• Цена Мирокоптера СЧ-2А составляет около двух третей цены Москита.

«Первые самолеты прибудут в США в июне, так что я еще не летал», — честно сказал Марк. «Я аэрокосмический инженер и управлял реактивным рейнджером и R22 в устойчивом прямом полете, но не более того. У меня около 20 часов тренировок в X-plane на симуляторе управления вертолетом».

Хотя, по словам Мирослава, прототипы СЧ-2А летают уже десять лет, Марк сообщил: «Первые серийные вертолеты СЧ-2А будут испытаны в этом месяце перед поставкой, поэтому до июня 2022 года будет совершено менее 10 полетов».

Он сообщает, что примерное время выполнения заказа после размещения заказа составляет 4-5 месяцев.

«Рекомендуемое обучение, — продолжил Марк, — это научиться управлять R22 или аналогичным двухместным автомобилем. Со временем мы планируем предложить обучение на полномасштабном ограничивающем симуляторе, который позволит вам парить и медленно перемещаться по земле во всех направлениях. Он будет аналогичен тому, который предлагает другой российский производитель вертолетов соосной схемы (ссылка выше).

Андрей во многом согласился с утверждениями Марка о Мирокоптере СЧ-2А.

«Мой опыт работы с вертолетами соосной схемы ограничен», — признал он, хотя такое утверждение верно даже для очень опытных пилотов вертолетов.

Перед тем, как остановиться на Мирокоптере, Андрей проверил еще два подобных проекта. Тем не менее, оба они сделаны в Российской Федерации и были разработаны, чтобы соответствовать части 103 (российские 115 кг). Однако для Андрея это российское наследие создало барьер.

«По политическим причинам я прекратил отношения с ними обоими. Я родом из Украины, и обе компании — это компании, выпеченные Путиным», — считает он.