Статьи

Винтокрылые летательные апараты

Учебные вертолеты должны иметь двойное управление, и первые полеты на них, так же как и при обучении полетам на самолетах, должны производиться только с инструктором. Это условие обязательно, так как пилотирование вертолетов имеет свои особенности, резко отличающие его от пилотирования самолета.

Прежде чем приступать к выполнению учебных полетов, необходимо изучить теорию полета на вертолете, его устройство и особенности пилотирования. Кроме того, необходимо точно знать и уметь выполнять все элементы полета на вертолете, вплоть до выключения двигателя на стоянке.

Прежде чем начинать обучение полетам на вертолете, и говорить об особенностях этих полетов, необходимо ознакомиться с устройством вертолета и принципом его полета.
Из самого названия «винтокрылый» можно сделать вывод, что у вертолета крыло выполнено в виде винта или винт заменяет собой крыло.

Известно, что всякий самолет имеет жестко закрепленное на фюзеляже крыло, которое при движении самолета в воздушной среде с достаточно большой скоростью создает подъемную силу, необходимую для полета.

Воздух при обтекании крыла движущегося самолета изменяет направление своего движения; это явление называется скосом потока (рис. 1). Возникающая при этом аэродинамическая сила, направленная вверх, позволяет самолету преодолеть земное притяжение и оторваться от поверхности земли. Величина этой силы зависит от площади п профиля крыла самолета, плотности воздуха и квадрата скорости движения самолета и может быть выражена общеизвестной формулой

Следовательно, самолет может летать, только двигаясь поступательно. Из формулы видно, что с уменьшением скорости полета резко уменьшается подъемная сила крыла.

При некоторой скорости полета, называемой минимальной, полет еще возможен, но на скорости ниже минимальной полет самолета уже новозможен, так как подъемная сила крыла при этом будет меньше веса самолета.

Читайте также  Взлеты в особых случаях

Поэтому перед взлетом самолет должен совершать разбег для достижения необходимой скорости. Приземление самолета происходит также с определенной поступательной скоростью.
Современные самолеты, имеющие максимальные скорости полета, приближающиеся к скорости звука, а тем более превышающие ее, обладают достаточно большими минимальными скоростями, вследствие чего для обеспечения взлета и посадки этих самолетов требуются взлетно-посадочные полосы длиной 2-4 км.

Винтокрылые летательные аппараты — автожир и вертолет — в отличие от самолета имеют крылья не жестко закрепленными к фюзеляжу, как у самолета, а в виде лопастей винтов, вращающихся в горизонтальной плоскости. Следовательно, принцип получения подъемной силы у винтокрылых аппаратов тот же, что и у самолета — перемещение профилированного крыла относительно воздушной среды.

Такое конструктивное изменение летательного аппарата при одинаковом принципе создания подъемной силы позволяет получать подъемную силу, необходимую для полета, у неподвижного летательного аппарата при вращении его винта.

Наличие вращающихся крыльев — несущего винта у вертолета (к автожирам, как мы увидим далее, это относится в меньшей степени) — по сравнению с неподвижным жестко закрепленным крылом у самолета сообщает ему совершенно новое качество — возможность производить взлет и посадку без разбега и пробега, неподвижно висеть в воздухе и двигаться в любую сторону.

Остановимся на различиях между вертолетом и автожиром. Внешне эти летательные аппараты очень похожи, так как имеют одинаковые несущие винты.

Двигатель вертолета при помощи силовой передачи — трансмиссии — вращает несущий и рулевой винты (на одновинтовом вертолете). Несущий винт, отбрасывая вниз с какой-то скоростью  определенную   массу    воздуха,    создаеттягу, направленную вверх.

Если диск несущего винта вертолета наклонен вперед, то и его тяга, всегда перпендикулярная к диску винта, наклонится вперед (рис. 2).

Читайте также  Полет и висение вертолета

Горизонтальная составляющая ее будет продвигать вертолет вперед, преодолевая сопротивление воздуха, а вертикальная составляющая будет уравновешивать вес вертолета.

У автожира, который, как мы уже упоминали, очень похож на вертолет, двигатель вращает обычный винт самолетного типа, который двигает автожир вперед. Несущий винт автожира вращается под действием набегающего потока воздуха на так называемом режиме самовращения (авторотации). Следовательно, для полета автожира, как и самолета, обязательно наличие поступательного движения вперед.

У вертолета и автожира, так же как и у самолета, подъемная сила создается за счет изменения направления движения набегающего воздуха, т. е. за счет скоса потока вниз. Работа несущих винтов вертолета и автожира совершенно различна. Если у вертолета к несущему винту подводится почти вся мощность двигателя и поток воздуха прокачивается через диск несущего винта сверху вниз, то у автожира вся мощность двигателя передается на тянущий (толкающий) винт, а несущий винт вращается набегающим, потоком воздуха, проходящим через диск несущего винта снизу вверх (рис. 3).

Несмотря на свое внешнее сходство с вертолетом, автожир в действительности более близок к самолету, так как может летать только с поступательной скоростью; висеть в воздухе подобно вертолету он не может. В свою, очередь, не имея особых преимуществ перед самолетом, автожир распространения не получил.

Автожир в свое время явился своеобразной переходной машиной от самолета к вертолету. Авиационные конструкторы, работая над автожирами, накопили большой опыт в вопросах конструирования, аэродинамики и эксплуатации несущих винтов. Таким образом, автожиры сыграли определенную положительную роль в .создании современных вертолетов.