Как летает вертолет. | АВИАЦИЯ, ПОНЯТНАЯ ВСЕМ.
МИ-1. Первый серийный вертолет в СССР.
А действительно интересно, как летает вертолет? Как этот удивительный (без преувеличения ) летательный аппарат не только держится в воздухе, но и красиво летает. Еще как красиво! Я неоднократно был свидетелем пилотажа серийного боевого вертолета МИ-24 над аэродромом города Бжег в Польше. Вертолет уже заслуженный ветеран, но грозная боевая машина, отлично зарекомендовавшая себя в Афганистане, и летает так, что дух захватывает, и взгляд оторвать от этого действа невозможно.
Так что же позволяет ей это делать? Ведь вроде бы несуразный по сравнению с самолетом летательный аппарат. Рискуя в который раз повторить самого себя скажу, что на самом деле принцип полета вертолета достаточно прост. И кое-что для его объяснения мы уже знаем.
Слышали, наверное, расхожее выражение «винтокрылая машина»? Оно достаточно правильное. Самолет держит в воздухе крыло, а у вертолета эти функции выполняет винт большого диаметра.
Его называют несущим винтом. Каждая лопасть несущего винта представляет собой, по сути дела, крыло, имеющее аэродинамический профиль, и движущееся при вращении винта в воздушном потоке. Вот, пожалуй, принципиально и все :-). Что при этом происходит с крылом мы с Вами уже разобрались здесь и здесь. Возникает аэродинамическая сила, приложенная к каждой лопасти и, как их сумма, общая сила приложенная к винту и через него ко всему вертолету. Сила эта всегда перпендикулярна плоскости вращения винта.
Силы, действующие на вертолет.
Если она направлена вверх и больше веса вертолета, то он поднимается вертикально, если она равна весу, то он зависает в воздухе. Просто, неправда ли? Но теперь Вы вправе спросить, а как же вертолет двигается вперед? Ведь никакого горизонтального винта, как , например у винтового самолета у него нет и реактивного двигателя тоже. Что же создает ему тягу?
Как всегда все элементарно :-). Эту роль выполняет все тот же несущий винт. Если плоскость вращения винта наклонить, то вместе с ней наклонится и суммарная аэродинамическая сила.
И теперь ее можно будет разложить на две составляющие: вертикальную, которая поднимает вертолет вверх и держит его в воздухе и горизонтальную, которая заставляет его двигаться вперед. Хотя правильней сказать не вперед, а туда, куда она направлена. Можно и вбок или назад, что вертолет с успехом и делает, кстати.
Вот, собственно, и все. На вопрос о том, как летает вертолет мы ответили. Конечно теория и практика этого вопроса значительно сложнее, но общий принцип полета именно таков.
Скажу, что на самом деле несущий винт вместе с массивной осью и тяжелыми сопутствующими механизмами никуда не отклоняется. Это, мягко говоря, трудно осуществимо и технически нецелесообразно. И тем не менее плоскость вращения винта наклоняется. Говоря вертолетным языком создается «перекос винта». Достигается он за счет изменения положения лопастей, которые подвешены к оси на специальных шарнирах, а управляет этим процессом специальное устройство, называемое «автомат перекоса несущего винта».
Все, вертолет полетел… И именно туда, куда нам нужно.
КА-52 Аллигатор. Хвостового винта нет.
Всех эти заумных понятий мы еще очень популярно (и незаумно :-))коснемся в дальнейших наших разговорах, а сейчас я напоследок еще упомяну об одной необходимой вещи. Вы наверняка все видели у вертолетов маленький хвостовой винт и задавали себе вопрос: «Для чего он?». Отвечаю. Я думаю все, даже ярые нелюбители физики слышали про три закона Ньютона. А если не слышали, то поверьте мне на слово, я знаю, что говорю :-). Так вот третий закон в популярной форме гласит: «Каждое действие равно противодействию.» Именно согласно этому выражению возникает так называемый реактивный момент. То есть если несущий винт вертолета вращается, например, вправо, этот момент будет стремиться повернуть корпус вертолета влево (или же наоборот). Чтобы устранить эту совсем ненужную тенденцию и существует хвостовой винт. Он работает, как обычный тянущий самолетный винт и, создавая тягу, обратную реактивному моменту просто его уравновешивает.
А если вертолету нужно повернуть, то тяга этого винта меняется за счет поворота его лопастей.
Есть достаточно вертолетов без хвостового винта. Это, например, всем известные КА-50 и КА-52. Но у них на одной оси как бы два несущих винта. И вращаются они в разные стороны, тем самым уравновешивая вредный реактивный момент.
Все. Сказано уже более чем достаточно. Теперь если Вас спросят как летает вертолет, Вы без труда сможете на этот вопрос ответить. И я Вам советую присмотреться к современным типам этого летательного аппарата. Они сейчас развились в некий тип, стоящий в определенном смысле особняком от традиционной авиации и иной раз просто завораживают своим видом и своими возможностями… Хотя, впрочем, продолжение следует…
P.S. Напоследок маленький ролик с участием МИ-24. Не российского, к сожалению. Вот так люди заботятся о технике, тем более такой заслуженной. Второй ролик – пилотаж Ми-24.
Фото и картинки кликабельны.
This entry was posted in ВЕРТОЛЕТ and tagged вертолет, как летает вертолет. Bookmark the permalink.
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.
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.
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.
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.
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.
Как поворачивают вертолеты? — Aero Corner
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.
Содержание
- Как поворачивают вертолеты?
- Нормальные повороты на вертолете
- Развороты по приборам и стандартные развороты вертолета
Проще говоря, вертолет поворачивается за счет наклона диска 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 вертолеты создают подъемную силу
- Как вертолеты парят
- Как вертолеты летают прямо
Как вертолеты поворачивают?
Вертолеты обладают исключительной способностью независимо двигаться практически в любом направлении.
В результате существует довольно много различных способов поворота вертолета.
Во-первых, возьмем, к примеру, вертолет, который парит в воздухе. 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 развороты на вертолете
Во время полета вперед вертолет может выполнять развороты 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.
FAA Силы, действующие на вертолет при разворотеДля этого используется циклическое управление для перемещения диска несущего винта вниз на одну сторону. Как и в поступательном полете, изменяется суммарный вектор подъемной силы, создаваемой несущими винтами. Затем лифт делится на три части:
- Сила, действующая против гравитации, которая обеспечивает подъемную силу
- Сила, тянущая вертолет вперед, которая придает ему скорость вперед
- Сила, тянущая его в сторону, которая втягивает его в поворот
Для поддержания координации самолета и 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 вертолетные развороты со стандартной скоростью
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.
Yay Вертолетная кабина В результате пилоты вертолетов с допуском по приборам должны быть такими же осторожными, 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.
Related Posts
- Топ-15 самых быстрых вертолетов в мире
- Топ-15 самых дешевых вертолетов в мире
- Развитие и история ударного вертолета
Об авторе
Мэтт Клэйборн
Пилот воздушного транспорта. Сертифицированный летный инструктор-самолет с одно- и многодвигательным приборомКак поворачивают вертолеты? Объяснения пилота – Учитель-пилот
Вертолеты – одно из чудес современного промышленного мира, но первые пионеры вертолетостроения приложили немало усилий, чтобы заставить их работать! 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 величину создаваемой им поперечной тяги. 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 разворачивается и кренится, обязательно прочитайте…
Типы поворотов
На вертолете есть два типа поворотов:
- Повороты в режиме зависания – Известен 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. - 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.
Этот тип поворота осуществляется главным ротором.Давайте рассмотрим каждый из этих типов поворота 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.
Разворот в режиме зависания
Разворот вертолета в режиме висения (для вертолетов без колес) или для разворота при рулении (для вертолетов с колесами) осуществляется хвостовым винтом .
Bell 407 с скользящим шассиНесколько 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 из-за третьего закона Ньютона — На каждое действие есть равная и противоположная реакция .
Чтобы вертолет не вращался, тяга хвостового винта соответствует силе поворота фюзеляжа (известной как крутящий момент). Поэтому, когда все находится в равновесии, вертолет продолжает указывать вперед.
Для поворота влево:
Во время висения, если пилот нажимает на левую педаль:
- Шаг рулевого винта будет увеличиваться на обеих/всех его лопастях за счет механической и/или гидравлической связи
- По мере увеличения шага лопастей создаваемая тяга будет больше, чем крутящий момент фюзеляжа
- Это толкнет хвост вертолета вправо
- Затем кабина вертолета повернется влево вокруг мачты основного винта до центрирования педалей
Для поворота вправо:
В режиме висения, если пилот нажимает на правую педаль:
- Шаг рулевого винта уменьшится на обеих/всех его лопастях
- Создаваемая тяга будет меньше, чем крутящий момент фюзеляжа
- Крутящий момент будет тянуть хвостовую часть вертолета влево
- Затем кабина вертолета будет вращаться вправо вокруг мачты несущего винта, пока педали centered
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 находится в слогане 9.0103 «Все авиационное – простое объяснение»
Когда вертолет движется вперед с постоянной скоростью и постоянной высотой, на него действуют следующие силы: Правильно.
Что будет дальше, так это то, где в дело вступает 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 тяги, 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 Cyclic перемещается вперед, назад, влево или вправо, каждый исполнительный механизм перемещается независимо, чтобы эффективно наклонить неподвижную часть автомата перекоса в направлении, в котором перемещался Cyclic. Это изменяет шаг каждой лопасти ротора в отдельности.
Для поворота или крена самолета Cyclic перемещается влево/вправо для наклона неподвижной части 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 винта поднимается с левой стороны ЛА и опускается с правой стороны ЛА. Для этого, когда каждое лезвие находится в положении 9часов он находится на максимальной высоте, 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 увеличивается или 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 лопасть меняет шаг при каждом обороте:
youtube.com/embed/Pu48f7s5Ru8?feature=oembed» frameborder=»0″ allow=»accelerometer; autoplay; clipboard-write; encrypted-media; gyroscope; picture-in-picture» allowfullscreen=»»> Подробнее …
Попробуйте эти статьи:
* Как работают органы управления вертолетом? Пилот говорит все!
* Как ветер влияет на вертолет? Пилот говорит все!
Когда диск несущего винта начинает наклоняться в направлении поворота, аэродинамика изменяется, и векторы подъемной силы перемещаются из вертикального положения в горизонтальное, и начинается поворот.
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.