Вертолёты

Может ли самолёт садиться и взлетать с крыш домов, с улиц города? Взлетать и садиться в горных ущельях, подбирать в море тонущих людей? Нет, не может. Но это может сделать его собрат — летательный аппарат, называемый вертолётом (рис. 53). В воздух вертолёт поднимается прямо с места — без разбега. Опускается вертолёт на землю отвесно — без пробега. При надобности он может повисать в воздухе и с помощью верёвочной лестницы забирать на борт или высаживать людей.

Большинство современных вертолётов строится по классической схеме, предложенной в 1911 г. академиком Б. Н. Юрьевым и позаимствованной у нас иностранными авиационными фирмами.

Современный вертолёт (рис. 54) состоит из фюзеляжа—корпуса, над которым в горизонтальной плоскости помещаются большие вращающиеся лопасти несущего винта. Этот винт является главной частью вертолёта. На конце фюзеляжа укрепляются лопасти небольшого хвостового винта, вращающегося в вертикальной плоскости. Фюзеляж стоит на земле на трехколёсном шасси.

Вертолёты

Рис. 53. Вертолёт в полёте

 

Внутри фюзеляжа размещается экипаж и двигатель — поршневой или газотурбинный, который посредством трансмиссии вращает несущий винт. На некоторых вертолётах несущий винт приводится в действие реактивным двигателем.

Лопасти несущего винта представляют собой длинные и узкие крылышки. В поперечном сечении они имеют вид профиля крыла самолёта, только у самолёта крыло

Вертолёты

Рис. 54. Основные части современного вертолёта.

закреплено неподвижно и создаёт подъёмную силу при поступательном движении самолёта. У вертолёта же лопасти закреплены подвижно — они вращаются. При вращательном движении на лопастях вертолёта, установленных под некоторым углом атаки, как и у крыла самолёта, возникает подъёмная сила. В случае вертолёта подъёмная сила винта называется силой тяги несущего винта. Под действием этой силы вертолёт поднимается в воздух. Лопасти во втулке несущего винта могут поворачиваться и устанавливаться под различными углами к плоскости вращения винта. Эти углы называются установочными.

Одновременным изменением установочных углов всех лопастей достигается изменение общего шага несущего винта и тем самым изменение силы тяги несущего винта. Изменение шага винта производится из кабины лётчиком. Помимо этого, по желанию лётчика каждой лопасти можно придать различные установочные углы и получить на них неодинаковые подъёмные силы. В результате этого происходит смещение силы тяги винта. Смещённая сила тяги вызывает в итоге наклон вертолёта. Горизонтальная составляющая силы тяги будет тянуть вертолёт вперёд, благодаря чему вертолёт может лететь не только в вертикальном направлении, но и в горизонтальном. Наклонение силы тяги вправо или влево позволяет вертолёту лететь в боковом направлении. Наклонение силы тяги в сторону хвоста позволяет вертолёту лететь даже назад. Придание различных установочных углов каждой лопасти производится попеременно (циклически) при прохождении ими определённого сектора окружности. Это выполняется с помощью устройства, называемого автоматом перекоса, предложенного в 1910 г. Б. Н. Юрьевым. Автомат перекоса управляется из кабины лётчиком.

При вращении у каждого винта, в том числе и у вертолётного несущего винта, возникает реактивный момент, стремящийся повернуть фюзеляж вертолёта против вращения винта. Его необходимо парализовать.

Он уравновешивается моментом от тяги хвостового винта (рис. 55).

Выше (ч. II § 2) мы видели, что подъёмная сила крыльев, поддерживающая самолёт в воздухе, возникает в том случае, если самолёт имеет поступательную скорость относительно воздуха. В силу этого самолёт не может остановиться в воздухе. С уменьшением скорости полёта до весьма низких пределов самолёт будет проваливаться в воздухе, терять управление и перейдёт в штопор или иное беспорядочное падение.

Самолёт вынужден перед взлётом некоторое время разгоняться по аэродрому, пока подъёмная сила крыльев не поднимет его в воздух.

Самолёт вынужден перед посадкой полого заходить к аэродрому и затем некоторое время пробежать по земле.

Вертолёты

Чем быстроходнее самолёт, тем значительнее становятся у него перечисленные недостатки. Так, например, перед взлётом современный скоростной самолёт-истребитель бежит по земле около 1000 м. Садится же на землю

со скоростью, доходящей до 250 км!час (в два раза больше максимальной скорости, развиваемой автомобилем «Победа»).

Освободиться от этих недостатков самолёт не может, а для того, чтобы их уменьшить, надо увеличивать площадь крыла. Однако это невыгодно, так как с увеличением площади крыла растёт сопротивление крыла и уменьшается максимальная скорость самолёта.

От всех этих недостатков свободен вертолёт. Подъёмная сила у вращающегося несущего винта вертолёта может образоваться при полном отсутствии поступательной скорости, поэтому фюзеляж вертолёта может оставаться неподвижным относительно воздуха, т. е. стоять на месте или, как говорят, висеть в воздухе.

Если у несущего винта тяга больше веса вертолёта, то он может без разбега, прямо с места, вертикально взлететь в воздух. Если тяга несущего винта уменьшится и станет меньше веса вертолёта, то вертолёт будет вертикально опускаться.

У вертолёта есть и свои недостатки. По сравнению с самолётом у него значительно меньшая скорость, дальность и высота полёта. Однако у вертолёта большая будущность в использовании его в таких областях, как связь, санитарная авиация, сельское хозяйство, лесное хозяйство, рыболовство и т. д.

Так же, как и самолёт, вертолёт — русское изобретение. Изобретателем вертолёта является гениальный русский учёный М. В. Ломоносов. Им была разработана и спешно испытана действующая модель летательного аппарата, подъёмная сила которого создавалась несущими винтами. Вертолёт М. В. Ломоносова предназначался для подъёма метеорологических приборов с целью исследования верхних слоёв атмосферы (рис. 56).

У вертолёта М. В. Ломоносова было два несущих че- тырёхлопастных винта, расположенных на одной геометрической оси, один над другим, и вращающихся в разных направлениях под действием пружинного часового механизма. Благодаря противоположному вращению винтов их реактивные моменты взаимно уравновешивались.

В разработку теоретических основ вертолёта много вложил труда и другой русский учёный — Н. Е. Жуковский, а его ученик Б. Н. Юрьев в 1908—1910 гг. спроектировал и построил первый, практически пригодный для полёта вертолёт.

В дальнейшем советские вертолёты, созданные по схеме Б. Н. Юрьева, в 1932 г. установили мировой рекорд высоты по классу вертолётов, поднявшись на высоту 605 м, перекрыв тем самым в 30 раз существовавший рекорд.

Вертолёты

Рис. 56. Схема вертолёта М. В. Ломоносова.

 

В 1940 г. советский конструктор И. П. Братухин построил вертолёт оригинальной схемы с двумя разнесёнными несущими винтами.

Строительство советских вертолётов быстро идёт вперёд. На воздушных парадах в Тушино, на Московском стадионе «Динамо» перед сотнями тысяч зрителей демонстрировались выдающиеся достижения советских вертолётов, созданных советскими конструкторами М. Л. Милем, А. С. Яковлевым, И. П. Братухиным, Н. И. Камовым и другими.

Смотрите также