Вертолеты часто классифицируют по их назначению: многоцелевые, пассажирские, транспортные, боевые и другие. В зависимости от решаемых задач вертолеты строятся легкими, средними и тяжелыми, могут оснащаться одним или несколькими двигателями… Но все эти типы классификации не отражают основных конструктивных отличий одной машины от другой. В этом смысле правильнее разделять вертолеты по способу погашения реактивного момента несущего винта.
Не вдаваясь в подробности аэродинамики, объяснить это можно просто. Воздушный винт, вращаясь в одну сторону, стремится развернуть вертолет в противоположную сторону. Необходимо погасить этот реактивный момент тем или иным способом. Рассмотрим, как различные конструктивные схемы вертолетов справляются с этой задачей.
Одновинтовая схема: вертолетная классика
На протяжении всей истории вертолетостроения самой распространенной была и остается классическая схема – это вертолеты с одним несущим и одним рулевым (хвостовым) винтом. Впервые такая конструкция была предложена русским ученым Борисом Николаевичем Юрьевым еще в 1911 году. Неудивительно, что одновинтовые вертолеты первыми начали производиться серийно. В списке современных представителей – ударные Ми-28Н, многоцелевые Ансат и Ми-38, офшорные Ми-171А3, транспортные Ми-26, среди зарубежных – это AH-64 Apache, UH-60 Black Hawk или легкий коммерческий Robinson R22.
Несущие винты могут содержать от двух до пяти лопастей. При их вращении возникает реактивный момент, который компенсирует рулевое устройство на хвостовой балке. Обычно, это рулевой винт, но может быть и фенестрон – винт в кольцевом обтекателе. Например, такую конструкцию можно увидеть на новейшем гражданском вертолете Ка-62. Считается, что «винт в кольце» надежнее защищен, что повышает безопасность машины. Также скорость вращения такого винта может быть больше, а уровень вибраций – меньше.
Классическая одновинтовая схема успешно зарекомендовала себя на протяжении многих лет. В первую очередь, благодаря простоте конструкции и управления. Конечно, как и в любой схеме, не обходится без недостатков. Например, вращение рулевого винта «съедает» значительную часть мощности силовой установки. Одновинтовые вертолеты продолжают эволюционировать – конструкторы не перестают работать над их совершенствованием.
Соосная схема: от Ломоносова до Камова
В соосной схеме рулевой винт отсутствует, но есть два несущих винта – верхний и нижний, которые располагаются на одной оси и вращаются в противоположных направлениях. Так винты компенсируют реактивный момент.
Интересный факт – соосная схема несущих винтов, несмотря на свою редкость, старше одновинтовой схемы на 157 лет. Ее автором стал Михаил Ломоносов – собственную аэродромическую модель ученый представил в июле 1754 года. Позже знаменитый авиаконструктор Николай Камов «вывел в небо» вертолеты соосной схемы.
Ка-8 «Иркутянин». Источник: Вертолеты Росси
Первый соосный летательный аппарат КБ им. Камова – Ка-8 «Иркутянин» – больше напоминал летающий мотоцикл: нет фюзеляжа, вся конструкция из стальных труб, а пилот сидит в открытом кресле. «Иркутянин» был способен подниматься на 250 метров максимум, а скорость развивал до 80 км/ч. Но главной инновацией Ка-8 были несущие трехлопастные винты, расположенные один над другим. С этого момента соосная схема стала визитной карточкой практически всех вертолетов марки «Ка».
Первым серийным отечественным вертолетом с соосной схемой винтов стал Ка-15. Позже появились знаменитые корабельные Ка-27, ударные Ка-50 и транспортные Ка-226. В настоящее время главными современными представителем соосной схемы являются ударный Ка-52 «Аллигатор» и новейший противопожарный вертолет Ка-32А11М.
Ударный вертолёт Ка-52 «Аллигатор». Источник: http://www.russianhelicopters.aero/
Но все же соосная схема винтов не получила такого широкого распространения, как одновинтовая. Причиной этому можно считать сложность в конструировании. Однако, это компенсируется явными преимуществами соосной схемы:
- Во-первых, соосный вертолет более компактный, что делает машину маневренной. В частности, такой вертолет способен выполнять фигуры высшего пилотажа, которые не под силу вертолетам классической схемы.
- Во-вторых, вертолеты соосной схемы обладают большей боевой живучестью за счет отсутствия хвостового винта с его редуктором и приводами.
- В-третьих, у вертолетов соосной схемы выше коэффициент весовой нагрузки, то есть соотношение полезной нагрузки и общей полетной массы.
Продольная и поперечная схемы: вертолеты-гиганты с двумя несущими винтами
Еще одна конструктивная схема – вертолеты с двумя несущими винтами. В этом случае для погашения реактивного момента они вертятся в противоположном направлении. Винты могут располагаться продольно – в передней и хвостовой части вертолета. Это позволяет значительно увеличить габариты и грузоподъемность машины без потери управляемости. За внушительный внешний вид такие вертолеты получили прозвище «летающие вагоны». Типичный представитель – американский тяжелый военно-транспортный вертолет CH-47 Chinook и его модификации.
Другой вариант – поперечная схема, когда несущие винты располагаются на «крыльях» по бокам фюзеляжа. В качестве примера можно вспомнить Ми-12, который был разработан в 1960-х годах в КБ Миля. В августе 1969 года прототип этой машины установил рекорд грузоподъемности среди вертолетов – поднял в небо груз массой 44,2 тонны. Для сравнения – сегодня самый грузоподъемный в мире вертолет Ми-26 (классическая схема) может поднимать грузы массой до 20 тонн, а американский CH-47 Chinook (продольная схема) – около 13 тонн. Известен случай, когда наш Ми-26 эвакуировал подбитый Chinook в Афганистане.
Схема с двумя несущими винтами, как продольного, так и поперечного типа, позволила увеличить грузоподъемность вертолетов и расширить объем их грузовых кабин. В классической одновинтовой схеме создание таких «тяжеловесов» достаточно проблематично, в первую очередь, из-за необходимости несущего винта такого большого диаметра. Впрочем, конструкторам КБ Миля удалось создать Ми-26 в классической одновинтовой схеме и успешно обойти все проблемы вертолетов с двумя несущими винтами, среди которых – значительное увеличение массы конструкции, сложность управления.
По теме:
20.05.2014 г. Конкурировать — значит меняться
За шесть лет производство российских вертолетов утроилось
Российская вертолетостроительная отрасль быстро меняет свой облик. Ведется глубокая модернизация производств, внедряются новые технологии и материалы, создаются производственные центры компетенции, обслуживающие всю отрасль, а также глобальную систему послепродажного обслуживания. О том, что происходит в одной из самых высокотехнологичных отраслей промышленности России, «РГ» рассказал генеральный директор холдинга «Вертолеты России» Александр Михеев.
Александр Александрович Михеев: За шесть лет — с 2007-го по 2013 год — производство вертолетов увеличилось почти в три раза. Положительная динамика сохраняется по всем ключевым показателям. По итогам 2013 года выросли такие важные показатели, как выручка и EBITDA. Консолидированная выручка выросла на 10% и зафиксировалась близко от целевого уровня в 140 млрд рублей.
Показатель EBITDA увеличился на 27 процентов — до 26,3 миллиарда рублей, превысив плановые показатели. По итогам 2013 года мы поставили заказчикам 275 вертолетов, что немного ниже уровня 2012 года. Но это снижение не связано с сокращением портфеля заказов или замедлением темпов производства, а обусловлено изменением графика поставок. Фактически в 2013 году изготовлено 303 вертолета…далее подробнее источник:
Мнение: Сравнивая результаты вертолётостроения прошлых 6 лет и и последующих 6 лет, не вольно приходишь к выводу, что смена профильных руководителей(гендиректоров) на «успешных менеджеров» положительного результата не дали, а только усугубили положение…аналогичная ситуация, если не хуже в гражданском самолётостроении…