- Про ПОЛЬОТІ ВЕРТОЛЬОТА
- Обертаючий момент.
- Система управління польотом.
- ВИКОРИСТАННЯ ВЕРТОЛЬОТІВ
- ІНШІ ВИДИ гвинтокрилих
- Літаючі ПЛАТФОРМИ
ВЕРТОЛІТ, гвинтокрилий літальний апарат, званий також гвинтокрилих, - літальний апарат, у якого підйомна сила створюється обертовими гвинтами. Хоча польоти гвинтокрилих літальних апаратів були здійснені тільки в 20 ст., Сама концепція гвинтокрила має набагато більш раннє походження. В рукописи Леонардо да Вінчі (1452-1519) є малюнок машини з гвинтом на вертикальній осі, що приводиться в рух мускульною силою летить на ній людини. Це, безсумнівно, прообраз вертольота.
В даний час існують як невеликі двомісні навчальні вертольоти, так і гігантські транспортні гвинтокрилі машини, здатні піднімати в повітря більше 22 т вантажу і перевозити, наприклад, гусеничні транспортні засоби. Вертольоти - це високоманеврені і універсальні літальні апарати, призначені для виконання різноманітних функцій і які не потребують великих і рівних майданчиків для зльоту і посадки.
Літаки можуть летіти швидше, ніж вертольоти, але тільки в одному напрямку. Вертольоти рідко розвивають швидкості вище 320 км / ч, однак можуть переміщатися в будь-яку сторону і при необхідності зависати в повітрі.
Про ПОЛЬОТІ ВЕРТОЛЬОТА
Політ вертольота пояснюється тими ж законами аеродинаміки, що і польоти будь-яких інших літальних апаратів, важчих за повітря, а саме - обтіканням повітрям лопатей гвинта або крил, створюють підйомну силу. У разі літака повітря обтікає крило, що рухається вперед. У разі вертольота повітря обтікає лопать гвинта, що обертається над фюзеляжем. Так як підйомна сила виникає при обертанні гвинта, сам вертоліт може переміщатися туди, куди його направлять.
Обертаючий момент.
Внаслідок обертання гвинта на фюзеляж вертольота діє момент сил, що закручує його в протилежному напрямку. Існує кілька способів компенсації цього крутного моменту, і відповідно розрізняються схеми вертольотів.
Найбільш поширеною є схема з великим несучим гвинтом, що встановлюються над фюзеляжем і забезпечує створення підйомної сили і горизонтальне переміщення, і невеликим хвостовим гвинтом, що обертається у вертикальній площині, як гвинт літака, і використовується для управління. Хвостовий гвинт створює силу тяги, момент якої протилежний моменту, що крутить, породжуваному несучим гвинтом, і перешкоджає обертанню фюзеляжу.
У двухвінтовой конфігурації вертоліт має два несучих гвинта, що обертаються в горизонтальній площині. Гвинти встановлюються на протилежних кінцях літального апарату і обертаються в протилежних напрямках, взаємно компенсуючи моменти. У двухвінтових схемах один гвинт розташовується в передній частині фюзеляжу, а другий - в хвостовій; така схема називається поздовжньої. У деяких гвинтокрилих ці два гвинти розташовані на кінцях поперечних виносних ферм (поперечна схема); за цією схемою виконуються літальні апарати з поворотними повітряними гвинтами (див. нижче).
Нарешті, існують вертольоти з гвинтами, встановленими один над одним на одній осі і обертаються в протилежних напрямках. Ця схема називається соосной. Співісна схема є однією з перших концепцій гвинтокрилих, проте вона знайшла практичне втілення лише в Радянському Союзі (вертольоти Н. І. Камова, який приступив до їх конструювання ще на початку 1920-х років).
Хоча схема вертольота з несучим і хвостовим гвинтами виявилася найбільш придатною у багатьох відношеннях, виникло бажання прибрати хвостовий гвинт, так як на його роботу витрачається частина потужності двигуна, а лопаті можуть становити небезпеку. Фірма «Макдоннелл - Дуглас гелікоптер» (США) розробила літальний апарат, на якому крутний момент гаситься за допомогою повітряного струменя, видуває з хвостової частини вертольота. Регулюючи величину і напрямок реактивної сили струменя, льотчик створює компенсуючий крутний момент.
Система управління польотом.
Управління польотом вертольота здійснюють за допомогою чотирьох органів управління. Це важіль управління двигуном, важіль «крок - газ», ручка управління і педалі ножного управління рульовим гвинтом.
Важіль управління двигуном регулює подачу палива і, отже, потужність двигуна.
Важіль «крок - газ» служить для регулювання підйомної сили за допомогою зміни загального кроку лопатей несучого гвинта. Цей важіль розташовується зліва від крісла льотчика. Піднімаючи важіль вгору, льотчик збільшує кут нахилу (тангажу) лопатей - одночасно і однаково відразу на всіх лопатях. Зі збільшенням кута тангажу підйомна сила гвинта зростає.
Ручка управління використовується для зміни напрямку руху: вперед, назад або убік. Вона розташована безпосередньо перед льотчиком. Накренився ручку в бажаному напрямку польоту, можна в відповідну сторону нахилити вісь диска ротора. При нахилі осі диска вперед ніс літального апарату нахиляється вниз, і створюється прискорення, спрямоване вперед. При відхиленні ручки управління «на себе» льотчик піднімає ніс літального апарату вгору, і вертоліт рухається назад.
Педалі ножного управління рульовим гвинтом (тобто рисканням) служать для зміни кута тангажу лопатей хвостового гвинта, використовуваного для компенсації обертального моменту. Чим більше кут тангажу лопатей хвостового гвинта, тим більше його тяга і тим більший крутний момент від несучого гвинта він може погасити.
Керований політ вертольота можливий навіть при зупинці двигуна. Повітряний потік, що виникає при русі вертольота вперед або при зниженні, підтримує обертання гвинта. Це явище називається авторотації. При відносно великій висоті польоту у льотчика вистачить часу вибрати місце для аварійної посадки, підлетіти до нього і зробити м'яку посадку. Використання цього явища входить в програму навчання початківців пілотів.
Вертольоти мають якості, які дозволяють застосовувати їх в нетрадиційних ситуаціях. Для зльоту і посадки вони можуть використовувати будь-які невеликі майданчики, включаючи палуби кораблів, дахи будівель, лісові галявини і пляжі. Для них не потрібні спеціальні злітно-посадочні смуги. Крім того, вони можуть перевозити великі тяжкості і опускати їх в точно вказане місце. Внаслідок цього вертольоти здатні виконувати різноманітні специфічні завдання, зокрема висотні монтажні роботи.
ВИКОРИСТАННЯ ВЕРТОЛЬОТІВ
Вперше вертольоти використовувала у військових цілях під час Другої світової війни для несення патрульної служби і рятувальних робіт. Евакуація поранених з поля бою була головним завданням для вертольотів під час війни в Кореї. Ці вертольоти мали поршневі двигуни, і тому швидкість їхнього польоту і вантажопідйомність були невисокими.
Американські вертольоти з газотурбінними двигунами з'явилися під час війни у В'єтнамі. Роль вертольотів значно зросла. Військові вертольоти використовувалися для спостереження, транспортування військ і спорядження.
Пізніше вертольоти почали брати активну участь і в бойових діях. Озброєний реактивними снарядами і ракетами, вертоліт став високоефективним засобом боротьби з танками. Подальше вдосконалення оптичних приладів розширило можливості застосування вертольотів для контролю за пересуванням військ навіть вночі (за допомогою інфрачервоних приладів нічного бачення). З'явилися вертольоти-розвідники і вертольоти для виконання спеціальних завдань, таких, як боротьба з терористами.
У сухопутних військах США налічується понад 7000 діючих вертольотів. ВМС, морська піхота і ВПС США також використовують вертольоти.
Вертольоти знаходять універсальне застосування як транспортний засіб. Вони використовуються для повітряного спостереження, пошукових і рятувальних операцій, перевезення людей і вантажів, особливо у важкодоступних районах.
Майже чверть цивільних вертольотів США належить приватним компаніям. Службові вертольоти компаній використовуються головним чином для перевезення працівників в ділові центри, філії компанії і аеропорти.
Вертольоти обслуговують також і звичайних пасажирів. У багатьох великих містах є рейсові вертольоти, які курсують між центром міста і найближчими аеропортами.
Рибалки використовують вертольоти для виявлення косяків риби. Фермери застосовують їх для обробки посівів, а лісничі - для виявлення лісових пожеж. Універсальність вертольотів сприяла їх успішному застосуванню в численних абсолютно різних областях людської життєдіяльності.
ІНШІ ВИДИ гвинтокрилих
Існують гвинтокрилих, які не є, строго кажучи, вертольотами. До них відноситься автожир, авторотірующій гвинт якого створює підйомну силу, але не дозволяє зависати в повітрі. Для зльоту і посадки автожиру потрібно злітно-посадкова смуга.
Хуан де ла Сиерва винайшов автожир в 1919. Перші моделі його літального апарату були обладнані ротором з вільно махають лопатами з бамбука. Цей автожир не мав хвостового гвинта, так як на ньому не потрібно було конпенсіровать крутний момент.
Вертольоти більш маневрені, ніж літаки з нерухомим крилом, але мають меншу швидкість польоту. Інженери давно мріяли об'єднати гідності цих різних типів літальних апаратів.
Прикладом такого апарату є конвертоплан (перетворений літальний апарат). Цей літальний апарат здійснює зліт і посадку, як вертоліт, проте він перетворюється в літак з фіксованим крилом при польоті в повітрі. Є кілька варіантів схеми таких перетворюються апаратів.
В одній схемі використовується ротор з обертовими лопатями для зльоту і посадки. На висоті крейсерського польоту лопаті зупиняють. Потім їх можна прибрати всередину фюзеляжу або залишити зовні, використовуючи в якості крил. Був розроблений проект і випробуваний дослідний зразок такої компоновки перетворюється літального апарату.
Концепція перетворюється літального апарату отримала найбільший розвиток у компонуванні літака з поворотними гвинтами, що розташовуються на кінцях крила цього літального апарату (див. ЛІТАК Перетворювані; АВІАЦІЯ ВІЙСЬКОВА ). Під час зльоту і посадки гвинти обертаються в горизонтальній площині, як на вертольоті поперечної схеми. При досягненні висоти крейсерського польоту гондоли гвинтів повертають на 90 °, щоб гвинти оберталися в вертикальній площині подібно гвинтів двомоторного літака з фіксованим крилом. Були досліджені різні варіанти цього компонування. У США найбільших успіхів домоглася вертольотобудівна фірма «Белл», яка розробила, зокрема, вдосконалений СВВП XV-15, який здійснює перехід з вертикального польоту в горизонтальний за допомогою повороту гондол несучих гвинтів.
Фірма «Белл» спільно з «Боїнг гелікоптер» також розробила і запустила у виробництво СВВП з поворотними гвинтами, здатний перевозити більше 40 пасажирів. Цей багатоцільовий військовий літак підходить і для виконання багатьох цивільних завдань. Так як для зльоту і посадки такого літака не потрібні великі злітно-посадочні смуги, його можна використовувати для розвантаження аеропортів. Див. також ЛІТАК Перетворювані .
Літаючі ПЛАТФОРМИ
Одним з видів гвинтокрилих літальних апаратів є літаючі платформи. Подібно вертольотам і конвертопланів, вони утримуються в режимі висіння підйомної силою, створюваної при безперервному прискоренні вниз мас навколишнього повітря.
На відміну від транспортних засобів на повітряній подушці, літаючі платформи здатні підніматися на значну висоту. Літаюча платформа - це гвинтокрилий літальний апарат, у якого розмір несучого гвинта малий у порівнянні з корпусом.
Перший вільний політ літаючої платформи був здійснений 4 лютого 1955. Побудована вертольотобудівний фірмою США «Хіллер» платформа мала діаметр 1,8 м. Обертання гвинтів здійснювали два двигуна.
Літаючі платформи мають три недоліки, і всі вони обумовлені малими розмірами несучих гвинтів. По-перше, внаслідок малого розміру несучого гвинта для створення потрібної підйомної сили доводиться збільшувати швидкість струменя. Така струмінь викликає ерозію ґрунту і піднімає хмари пилу. Крім того, для створення високошвидкісної струменя потрібен двигун великої потужності і багато палива. По-друге, через малі розміри несучих гвинтів в разі відмови двигуна велика швидкість зниження платформи може привести до катестрофе. Щоб вирішити цю проблему, літаючі платформи обладнають декількома окремими двигунами. По-третє, при таких співвідношеннях між розмірами несучих гвинтів і літального апарату в цілому виникає значна аеродинамічна інтерференція, особливо сильна при горизонтальному польоті. Ці перешкоди істотно погіршують характеристики стійкості і керованості.
