Спи със счупен крак. Счупен крак
През следващите години пред очите ни обещава да се разиграе най-интересна технологична надпревара. Двама руски производители на хеликоптери, K. B. Kamova и Mil, и един американски, Sikorsky, почти едновременно обявиха началото на разработването на хеликоптер с тласкач ротор.
Новите модели обещават значително да променят обичайните представи за роторкрафт: дизайн максимална скороствсеки от тях значително надвишава 400 км/ч, което се счита за технологичен лимит за хеликоптер
Информираният читател вероятно ще си спомни, че опитите за създаване на високоскоростен хеликоптер с тласкащо витло бяха направени доста отдавна и някои от тях бяха увенчани с успех, ако не търговски, то поне технически. Lockheed AH-56 Cheyenne, който направи първия си полет през септември 1967 г., можеше да достигне впечатляващите 393 км/ч. Но за военните скоростта не беше толкова важна, колкото надеждността, простотата и ниската цена на дизайна, така че проектът беше отменен и елегантният хеликоптер с допълнителен тласкач ротор отстъпи място на AH-64 Apache с традиционен дизайн.
Хеликоптерът Ка-52 обещава да се превърне в неразделна част от транспортната система, правейки всяка точка на страната лесно достъпна, независимо от степента на развитие на летищните мрежи.
Все пак за хеликоптер 393 и над 400 км/ч е принципна разлика. Въпреки че Cheyenne се доближи до лимита, бъдещите модели тласкачи обещават да го надхвърлят. И за това, в допълнение към бутащия винт, са необходими допълнителни технологични трикове. И трите прототипа - "Камова", "Мил" и Сикорски - изглеждат различно. Sikorsky X2 е машина с коаксиален основен ротор и допълнително тласкащо витло. Ka-92 се отличава с наличието на коаксиално тласкащо витло. Ми-Х1 е традиционен хеликоптер с основен, рулев и допълнителен тласкач.
След като изпратиха прессъобщения с икономическа информация по целия свят, и трите компании декларираха обет за мълчание относно детайлите на дизайна и принципите на работа на новите машини. Към днешна дата „Мил” и „Камов” са зарадвали заинтригуваната публика само с няколко макета на обещаващи хеликоптери, отделни примери от които се различават значително един от друг и не се характеризират с висока детайлност. Но прототипът Sikorsky X2, който вече премина наземни тестове, можеше да бъде видян от всички на изложението HeliExpo 2008 в Хюстън. Използвайки тази машина като пример, ще се опитаме да разберем как ще бъде проектирано новото поколение хеликоптери. Между другото, формално устройство с тласкащ ротор трябва да се нарича не хеликоптер, а роторкрафт, тъй като неговата хоризонтална тяга се определя не от основния ротор, а от допълнително задвижващо устройство. И все пак, нека си позволим да наричаме колите по старомодния начин: ще бъде жалко, ако думата, с която сме свикнали, потъне в забрава заедно с остарелия дизайн.
Греблото на Окам
Технологичната граница на скоростта на хеликоптера се определя от разликата в скоростта на движение на напредващите и отстъпващите лопатки на ротора спрямо въздуха. Скоростта на хеликоптера се добавя към скоростта на напредващите перки и се изважда от скоростта на отстъпващите перки. Ако ъгълът на атака на лопатките на напредващата и отстъпващата страна на ротора остане постоянен, повдигането на напредващата страна ще бъде значително по-голямо, отколкото на отстъпващата страна, и хеликоптерът ще се преобърне. Наклонената плоча на хеликоптера с класически дизайн е проектирана да компенсира тази разлика чрез циклично намаляване на ъгъла на атака на лопатките от страната на напредването и увеличаването му от страната на отстъплението. Това означава, че витлото при никакви обстоятелства няма да може да реализира пълния си потенциал на повдигане: дори при максималния ъгъл на атака на отстъпващите странични лопатки, повдигащата сила на напредващата страна ще бъде далеч от максималната възможна.
Роторният кораб Ка-22 е разработен в края на 50-те години за ВВС на СССР. Товарен автомобил с два носещи и два тласкащи ротора може да поеме на борда си до 16,5 тона товар и да лети със скорост от 350 км/ч. Интересно е, че на висока скоростроторите преминаха в режим на авторотация и устройството се превърна в огромен жироплан. Ка-22 извършва първия си полет на 15 август 1959 г. През август 1964 г. един от прототипите на роторкрафта влиза в неконтролиран десен завой, последван от срив. От петимата членове на екипажа само трима успяват да катапултират. След трагичния инцидент проектът беше закрит.
Ние използваме повдигане по същия разточителен начин, принуждавайки хеликоптера да лети напред. За да увеличите скоростта, трябва да увеличите ъгъла на атака на лопатките в задната част на ротора и да го намалите в предната част. Няма да получим максималния ъгъл на атака на всички лопатки, както и максималната възможна повдигаща сила.
Дизайнът с два пресичащи се ротора, монтирани под лек ъгъл един спрямо друг, е използван за първи път през 1942 г. Нацистка Германияза малкия хеликоптер за борба с подводници Flettner Fl 282 Kolibri. Той е изобретен от дизайнера Антон Флетнер, който след войната се присъединява към американската компания Kaman. Основното предимство на синхрокоптерите, както понякога се наричат хеликоптерите с пресичащи се ротори, е повишената стабилност при зависване. Освен това синхрокоптерите са много по-тихи от хеликоптерите, построени според класическия дизайн. Днес около 40 хеликоптера K-Max работят по целия свят.
Интересно е, че при коаксиалните хеликоптери (повечето модели на Камов) се използва почти същата люка за двата ротора, както при еднороторните машини. Ротори, въртящи се в противоположни посоки, компенсират загубата на повдигане на отстъпващите лопатки без помощта на наклонена плоча, така че дизайнът на Камов е по-добър от класическия по отношение на енергийната ефективност. Но необходимостта от създаване на хоризонтална тяга с помощта на ротори все още налага енергиен компромис.
Sikorsky S-72 е уникална хибридна експериментална платформа с основно крило, основни и рулеви ротори и два реактивни двигателя, предназначена да тества различни конструкции на хеликоптери. Летящата лаборатория за първи път излита от земята на 12 октомври 1976 г. Главният ротор на S-72 можеше да бъде изхвърлен: ако нещо се обърка по време на полет, изпитателите можеха да превърнат хеликоптера в реактивен самолет с натискането на един бутон и да се върнат на летището. Sikorsky S-72 тества концепцията на ротора X-wing, чиито широки и твърди перки спират след изкачване и действат като повдигащо крило.
В коаксиалния дизайн на Sikorsky X2 наклонената плоча няма компенсаторни функции. Роторите не са отговорни за създаването на хоризонтална тяга и компенсират взаимната тенденция към търкаляне, така че няма нужда от циклична промяна на стъпката на витлото. Както напредващата, така и отстъпващата страна на ротора X2 винаги развиват максимално повдигане. Sikorsky нарича тази технология ABC (Advancing Blade Concept). Според ABC повдигащата сила се определя от силата на напредващото острие и не е ограничена от възможностите на отстъпващото острие. Това означава, че хеликоптерът ще стане по-икономичен и ще може да изминава големи разстояния без презареждане. Но основното е, че в сравнение с конвенционалните хеликоптери, той ще може да поддържа височина при по-ниска скорост на въртене на главния ротор. И това е един от определящите фактори за максималната скорост.
Колкото по-бавно, толкова по-бързо
При определена скорост на хоризонтален полет скоростта на движение на отстъпващата лопатка спрямо входящия въздушен поток, а следователно и повдигащата сила, стават равни на нула. За хеликоптер с класически дизайн, чиято повдигаща сила е ограничена от възможностите на отстъпващите лопатки, технологичната граница на скоростта е приблизително равна на 400 km/h. Въпреки това, хеликоптер с ABC технология може безопасно да продължи да ускорява - дори след като повдигането от отстъпващата страна изчезне, той ще продължи да расте от напредващата страна. Концепцията вече е доказала своята жизнеспособност на експерименталния хеликоптер Sikorsky S-69. С помощта на два реактивни двигателя, създаващи хоризонтална тяга, устройството ускори до 518 км/ч, разчитайки на подемната сила на напредващите коаксиални лопатки на витлото.
Сикорски X2 | |
Разработчик | Самолет Сикорски |
Екипаж | 2 души |
Предназначение | Експериментална платформа |
Характеристики на дизайна | |
Power point | Турбовалов двигател LHTEC T800-LHT-801 (1000−1340 kW) |
Ротор | 2 коаксиални ротора с четири лопатки |
Бутащ винт | 6-лопатков ротор |
Контролна система | fly-by-wire |
Приставка за острие | без панти |
Динамични показатели | |
Крейсерска скорост | 460 км/ч |
Максимално тегло при излитане | 3600 кг |
Обхват на полета без дозареждане | 1300 км |
Когато върховете на лопатките на хеликоптер се доближат до скоростта на звука, съпротивлението при въртене нараства рязко. Това може да е следващото ограничение на скоростта за хеликоптери. Скоростта на въртене на носещите ротори на Sikorsky X2 се намалява автоматично, започвайки със скорост от 390 км/ч. При максимална скорост, която е 474 км/ч, забавянето ще бъде 20%. Фактът, че скоростта на хоризонталния полет не се определя от роторите и че повдигането се използва възможно най-ефективно, позволява на роторите да се въртят много бавно и хеликоптерът да лети много бързо.
Известният конвертоплан V-22 Osprey е разработен от Bell и Boeing в продължение на 30 години. Летящият трансформатор направи първия си тестов полет на 19 март 1989 г. и скоро демонстрира способността да се трансформира от хеликоптер в самолет, докато е във въздуха. Максималната скорост на V-22 достига 638 км/ч. Отчасти Osprey повтори съдбата на Cheyenne: тилтроторът, чиято сложна конструкция се състои от 70% композитни материали, се оказа твърде скъп за широко използване в армията (70 милиона долара на бройка през 2007 г.). Въпреки това днес V-22 остава единственият наклонен двигател в масово производство.
Системата за управление Sikorsky X2 е fly-by-wire. Никой от органите за управление няма механична връзка със задвижващите механизми - пилотът само дава команди на компютъра, който управлява сервосистемите. Електронното управление направи възможно внедряването на активна система за потискане на вибрациите, интелигентен контрол на стъпката и скоростта на ротора, единна системаконтрол техническо състояниемашина, прост преход към авторотация в случай на повреда на двигателя. Всички витла се задвижват от един турбовален двигател LHTEC T800 с мощност над 1000 kW. Общата стъпка се контролира от електрически задвижвания, вградени във втулките на безшарнирните ротори. Между другото, самите витла са изработени от композитни материали и се отличават с подобрено съотношение на повдигане и съпротивление поради иновативна форма и профил. Главината на коаксиалния витло X2 ще бъде затворена в аеродинамичен обтекател, който значително намалява аеродинамичното съпротивление на автомобила при скорости над 400 км/ч.
Съкращението VTDP означава Vectored Thrust Ducted Propeller, т.е. ротор с контролиран вектор на тягата. X-49A VTDP е многоцелеви военен хеликоптер Sikorsky YSH-60F Seahawk, който е бил широко модифициран от Piasecki, за да тества обещаващ високоскоростен дизайн. Тласкащият опашен ротор на машината е монтиран в тръба, зад която са разположени килът и асансьорът. Въртящият момент на главния ротор се компенсира от въздушния поток, насочен от перката. При висока скорост накланянето на превозното средство се контролира с помощта на флаперони. Първият полет на X-49A VTDP се състоя на 29 юни миналата година. Тестовете продължават в момента.
Често срещано погрешно схващане е, че Sikorsky X2 изобщо няма наклонена плоча. Можете сами да се уверите в обратното, като разгледате внимателно снимките на автомобила. Този монтаж не се вижда лесно, тъй като цикличната стъпка на X2 е регулируема само за долния ротор. За управление на ролката и маневриране при ниски скорости това е напълно достатъчно - в края на краищата поддържащият ротор не участва в създаването на хоризонтална тяга при крейсерски полет.
Известният Chinook, тежък транспортен самолет с две витла и два двигателя, е на въоръжение във военновъздушните сили на САЩ от средата на 60-те години. И в онези дни, а и днес този колос е способен да изпревари много хеликоптери с традиционен дизайн - максималната скорост на CH-47 достига 315 км/ч. Устройството може да превозва до 55 пехотинци и до 13 тона товар. Chinook е един от малкото хеликоптери с необичайна конфигурация на ротора, които са широко разпространени, масово произвеждани и използвани от военните. различни странивсе още. В момента CH-47 е в експлоатация в САЩ, Великобритания, Италия, Австралия, Япония и много други страни.
Тест на времето
Хеликоптерът, показан на изложението в Хюстън, е просто демонстратор на технологията X2, на базата на която Sikorsky предлага да се построи цяла серия от различни самолети за различни цели. Това може да бъде високоскоростен боен хеликоптер, икономичен (и не по-малко бърз) пътнически хеликоптер от бизнес класа, тежък транспортен самолет с товароподемност до 20 тона и 40-тонен летящ кран. Предвижда се и изграждането на безпилотен летателен апарат по технологията X2. Компанията обещава, че първите летателни тестове на X2 ще се проведат към края на тази година. Те ще поставят точката „i“ в бъдещето на производството на хеликоптери.
Дизайнът на Sikorsky X2 използва устойчива на бъдещето безшарнирна роторна система.
Mil обещава да представи на широката публика работещ прототип на машина с тласкащо витло през 2011 г. Това ще бъде високоскоростен пътнически хеликоптер, който е предназначен да сподели съдбата на регионалните авиокомпании в труднодостъпни райони със слабо развита мрежа от летища. Все още не е ясно дали Mi-X1 ще може да се конкурира с машината на Sikorsky: хеликоптер с един главен ротор не може да се възползва от напредващата концепция на перките.
Според президента на Sikorsky Aircraft Джефри Пино, Sikorsky X2 трябва радикално да промени баланса на силите на пазара на роторкрафт. Ако проектът бъде реализиран, към вертолетите ще бъдат поставени коренно различни изисквания.
Ка-92, с коаксиални главни и коаксиални тласкащи витла, ще бъде проектиран да превозва 30 пътници на разстояние над 1400 км без дозареждане. Крейсерската скорост на хеликоптера ще достигне 450 км/ч. „Ка-92 не е просто хеликоптер, това е елемент от транспортна система, която заедно със самолетите за дълги разстояния ще направи достъпна всяка точка на нашата страна“, казва Сергей Михеев, генерален конструктор на ОАО „Камов“. „Например, след излитане от Мурманск Ка-92 с работници на петролна смяна на борда може да лети до петролни платформи в района на Щокмановото находище на 700-800 км и да се върне на родното летище без презареждане. ” Специалистите от Камов обещават да използват няколко принципно нови за хеликоптерната индустрия технически решения, които радикално ще увеличат скоростта на полета на самолета. Подробности все още не са разкрити. Камов отделя най-малко осем години за разработването на Ка-92. „Що се отнася до времето, планирам да летя с този хеликоптер през целия си живот“, шегува се 70-годишният дизайнер Михеев.
Дизайнерите няма къде да бързат. Имайки предвид разликите в предназначението и дизайна на трите машини, можем да предположим, че те няма да станат преки конкуренти. Освен това, преди да започнат летателните тестове, е трудно да се каже коя от трите предложени схеми ще бъде най-бързата, най-икономичната и най-надеждната.
Американските военни хеликоптери са едни от най-добрите хеликоптери в света.
От 1942 г. американската армия е използвала хиляди хеликоптери за разузнаване, транспорт и бойна подкрепа. Разработен през 30-те години на миналия век и използван във военни действия десетилетие по-късно, основната разлика между хеликоптер и самолет са неговите перки за вертикално излитане и кацане, зависване и способността да летят напред, назад и от едната страна на другата - накратко, осигурявайки по-удобно движение в пространството.
Между първия R-4, използван по време на Втората световна война, и футуристичния S-97, събрахме 12 от най-добрите американски военни хеликоптери, които подкрепят армията от небето.
UH-60 "Черен ястреб" (Black Hawk)
Армията започва да доставя UH-60 на войските през 1978 г. Мисията на Black Hawk е да транспортира войски и да осигури логистична подкрепа. Той обаче е участвал и в мисии за медицинска евакуация, търсене и спасяване и въоръжен ескорт. Повече от 2000 хеликоптера UH-60 Black Hawk са на въоръжение в американската армия.
AH-64 "Апаш" (Apache)
Към 2014 г. Apache беше най-разпространеният атакуващ хеликоптер в света. Към януари 2015 г. флотът на Apache е натрупал повече от 3,9 милиона летателни часа от първоначалната си доставка през 1984 г., според неговия производител Boeing. Apache има четири главни роторни перки и четири опашни ротора. "Бойното кръщение" на AH-64 се състоя по време на американската инвазия в Панама през декември 1989 г.
Boeing CH-47 Chinook
Разработката на Boeing Chinook започва през 1956 г. Двуроторният среден транспортен хеликоптер е доставен за първата си употреба във Виетнам през 1962 г. И въпреки че вече се появиха много усъвършенствани опции, той все още се използва в армията и не се очаква намаляване, експлоатационният му живот е до 2060 г. - може би това ще бъде първият 100-годишен хеликоптер
H-34 лети за първи път през 1954 г. и е придобит от армията и флота през 1955 г. Според Тихоокеанския музей на авиацията това е един от най-разпознаваемите хеликоптери във военната история. Имаше необичайна форма, с двигателя зад кабината. Наричан още "Choctaw" и известен главно с многофункционалната си употреба във Виетнам. За съжаление, производителите му решиха, че бъдещите военни хеликоптери изискват повече пространство, отколкото Seahorse позволява.
MH-6 "Малка птица"
Наричан „Яйцето убиец“, основната му задача е да доставя специални сили над покриви или в тесни пространства. Първоначално е разработен за разузнаване, но е използван и за специални операции и се е доказал като ефективен в битка.
Камбана UH-1 "Ирокез"
По-нежно наричан „Huey“, един от най-известните и популярни хеликоптери в историята на производството на хеликоптери. Произвежда се серийно от 1960г. Общият брой на хеликоптерите от всички модификации е повече от 16 000. Текущият вариант на хеликоптер, използван от морската пехота на САЩ, е UH-1Y. За първи път е използван във Виетнам за придвижване на пехота. Администрацията за борба с наркотиците все още използва Hueys за нападения срещу наркотиците в Афганистан.
S-61/SH-3 Sea King
Sea King беше първият хеликоптер-амфибия на военна служба. Използван е от ВМС за откриване, класифициране, проследяване и унищожаване на вражески подводници. Състои се от корпус, подобен на лодка, и понтон с плаващи торби, които дават С-61способността за кацане върху вода. Въпреки че вече не се произвежда, той все още служи на президента на Съединените щати
Bell V-22 Osprey
Osprey на Bell-Boeing е многоцелеви боен хеликоптер, който използва технология на тилтротор, комбинираща най-добрите самолети и хеликоптери в един хеликоптер. Благодарение на тази технология V-22 излита и каца като хеликоптер, но по време на полет се трансформира в турбовитлов самолет. Военновъздушните сили използват итерацията CV-22 за специални операции. Като цяло Osprey е използван в транспортни и евакуационни операции в Ирак, Афганистан, Либия и Кувейт.
CH-53, произведен от Sikorsky, е едновременно най-големият и най-тежкият хеликоптер, използван от военните. Той се използва от почти три десетилетия и има седем роторни перки. Корпусът на морската пехота ги използва от 1980 г. за тежка работа, тъй като могат да носят 13 000 кг полезен товар. Очаква се CH-53E да бъде в експлоатация до 2025 г.
Boeing Vertol CH-46 Sea Knight
Helicopter Aircraft произвежда първия Sea Knight за морската пехота и влиза в експлоатация през 1964 г. Хеликоптерът тръгна военна службавъв Виетнам, където транспортира войски и товари за кораби на ВМС в Китайско море. Това беше среден цивилен и военен транспортен хеликоптер, използван в Бейрут, операция "Пустинна буря", Ирак и Афганистан за атака, транспорт на бойни части, доставки и оборудване. Уволнен е от флота през 2014 г. и от морската пехота през 2015 г.
Bell OH-58D Kiowa Warrior
Произведен от Bell, Kiowa се използва за разузнаване и близка огнева поддръжка на сухопътните войски.Оборудването включва телевизионни и инфрачервени устройства, лазерен далекомер-целеуказател, доплерова радарна система и устройство за нощно виждане, монтирано на шлема на пилота. Флотът на Kiowa регистрира 800 000 бойни часа. Той трябваше да бъде заменен от RAH-66 Comanche, който беше ревизиран през 2004 г. Очаква се хеликоптерът OH-58D да бъде изведен от експлоатация в края на 2016 г.
Бел AH-1 "Кобра"
Първият в света специално проектиран боен хеликоптер, тъй като беше успешно използван във войната във Виетнам и други въоръжени конфликти. Военните го използват от 1967 г. и беше разгърнат в операция „Иракска свобода“ през март 2003 г. Вариантът Super Cobra е въоръжен както с ракети въздух-земя, така и с ракети въздух-въздух и може да бъде оборудван и с неуправляеми ракети Hydra. И четирите хеликоптерни ескадрили на морската пехота, оборудвани със Super Cobra, участваха в операцията срещу армията на Саддам Хюсеин.
МОСКВА, 12 ноември – РИА Новости, Андрей Коц.Леки, бързи, компактни, надеждни и необичайни – тези характеристики са идеални за серията хеликоптери на конструкторското бюро Камов, което в неделя празнува 70-годишнината си. На 12 ноември 1947 г. излита първият самолет на известния съветски авиоконструктор Николай Камов Ка-8 Иркутск. Това събитие бележи началото на ерата на хеликоптерите с коаксиални ротори. Русия все още е единствената държава в света, която е установила масово производство на тези сложни машини. Хеликоптерите Камов успешно работят на „цивилни позиции“, а също така служат в частите на армията и военноморската авиация. Прочетете защо е необходима коаксиална верига, както и нейните основни предимства и недостатъци, в материала на РИА Новости.
Без допълнително завъртане
Първият коаксиален самолет на конструкторското бюро Камов, К-8 „Иркутск“, прилича повече на летящ мотоциклет, отколкото на хеликоптер, който е познат на обикновения човек. Първо, липсва му фюзелаж. Цялата конструкция се състои от стоманени тръби, монтирани върху два надуваеми цилиндрични цилиндъра. Пилотът седи на малка отворена седалка. Максималното тегло при излитане на Ка-8 е само 320 килограма, дължина - 3,7 метра, височина 2,5 метра. Летателните характеристики също бяха скромни: самолетът Иркутск можеше да се издигне до максимум 250 метра и да ускори до 80 километра в час. Камовците обаче не преследваха скорост и височина при създаването на „първородния“. Истинският пробив бяха роторите с три лопатки, разположени един над друг. Това е конструктивно решение - визиткапочти всички хеликоптери Ka.
„Традиционният хеликоптер във въздуха постоянно се върти в посоката, в която се върти основният му ротор“, каза РИА Новости. Главен редакторсписание "Арсенал на Отечеството" Виктор Мураховски. — За да се компенсира този момент, на опашната стрела на превозното средство е монтиран допълнителен опашен ротор, който завърта превозното средство в обратна посока. Хеликоптерите Камов просто нямат нужда от такова задвижване. Техните ротори се въртят в противоположни посоки. Това решение значително опростява механиката на машината и намалява нейната уязвимост. Казват, че Ка-52 може да кацне дори с откъсната опашка в основата.
Ка-8 не е участвал в битки. Първо, той е предназначен за комуникация и разузнаване. Второ, тази кола е произведена само в три екземпляра. Иркутският човек е показан за първи път на широката публика на парад в Тушино през лятото на 1948 г. Хеликоптерът излетя директно от задната част на камиона, направи няколко минавания и се приземи безопасно. Тогава командването на ВМС се заинтересува от него, като поръча на Камов проект за създаване на специализирана разузнавателна машина. Оттогава хеликоптерите Ka за дълго времеостана военноморски "ексклузив".
Интересен факт: самата дума „хеликоптер“ влезе в употреба именно благодарение на създателите на Ка-8. Преди парада в Тушино организаторите попитаха Николай Камов как да представят колата си пред публика. Той се замисли и отговори: „хеликоптер“. До този момент вертолетите се наричаха с американизма „хеликоптер“.
Работете върху грешките
Преки потомци на Ка-8 са хеликоптерите Ка-10 и Ка-15, създадени на негова основа. Първият се появява в края на 1948 г. и практически не се различава от оригиналния автомобил. Той получи по-мощен двигател, по-голям диаметър на ротора и радиостанция. Освен това Ка-10 е оборудван със система за катапултиране, която катапултира пилота обратно чрез сгъване на облегалката на седалката. Тестването на тази машина не беше лесно. Хеликоптерът губеше въздушен поток с витлата си отново и отново. Един ден това доведе до трагедия. Пилотът-изпитател Михаил Гуров издигна Ка-10 на 200 метра над полигона, проверявайки колко гориво има автомобилът на такава височина. За да направи това, той задвижи устройството с номинална скорост. Скоростта на лопатките не беше достатъчна и хеликоптерът падна. Гюров е починал на път за болницата.
Въпреки това, с течение на времето, Ка-10 беше припомнен. През 1951 г. решават да построят военна версия на хеликоптера. До 1953 г. вече има девет превозни средства в експлоатация. Ка-10 беше успешно кацнат на палубата на крайцера "Максим Горки" при силен вятър, което още веднъж доказа предимството на коаксиалната конструкция: хеликоптерът практически не пърха дори при буря. В допълнение, военната версия на превозното средство получи пълноправен таблос алтиметър, скоростомер, компас, вариометър и индикатор за скоростта на ротора.
Ка-15 стана първият хеликоптер на Николай Камов, който влезе в голямо производство. Произведени са общо 354 автомобила от този тип. Ка-15 е замислен като хеликоптер за борба с подводници, но за нуждите на флота се оказва недостатъчно ефективен - влияе му ниският полезен товар. В резултат на това флотът разработи необичайна тактика на бойни трио. Първият Ка-15 носеше два сонарни буя за откриване на подводници. Вторият беше оборудван с апаратура за контрол и наблюдение. На третия бяха инсталирани дълбочинни бомби. Ясно е, че този подход намали общото бойно тегло на Ка-15. Освен това имаше няколко случая на блокиране на перките на ротора, което доведе до катастрофа на хеликоптер. Дизайнерите едва ли могат да бъдат обвинявани за това: коаксиалният дизайн беше малко проучена област по това време. Трябваше да се уча от грешките.
"Такава схема е много трудна за технически изпълнение, за разлика от традиционния подход с един ротор", каза Виктор Мураховски пред РИА Новости. "Това изисква голямо количество научни изчисления, математика и дълбоки познания по аеродинамика. Витлата на „камов" са разположени близо един до друг. Необходимо е да се обмисли как те си влияят по време на полет, да се отработи всичко на практика. През годините нашите специалисти са постигнали много високо ниво. Просто няма серийни машини с този дизайн в други страни - това е нашето ноу-хау. На запад строят само някакви прототипи, дронове, сонди. Никога не стигна до точката на масово производство."
Не само за морето
Общо конструкторското бюро Камов е разработило повече от дузина различни модели хеликоптери за нуждите на ВМС. Днес авиацията на ВМС разполага с 63 многоцелеви Ка-27 и 16 за търсене и спасяване Ка-27ПС, 28 транспортни и бойни Ка-29, както и няколко патрулни радиолокационни машини Ка-31. Тези хеликоптери са способни да изпълняват широк спектър от задачи: провеждане на разузнаване, десантиране на войски на брега, подкрепа с огън, спасяване на пилоти, свалени над морето, проследяване на вражески подводници и много, много други. Работата на коаксиалните витла на тези машини беше „полирана до блясък“ - сериозните полетни инциденти с тях могат да се преброят на пръстите на двете ръце.
„Коаксиалните хеликоптери имат по-висока товароподемност както на външната подвеска, така и вътре в кабината, а освен това размерите на коаксиалния хеликоптер са по-малки, което е много удобно, когато се използва, например, в петролни полета“, заслужил пилот-изпитател на Русия, старши пилот-изпитател каза за РИА Новости АД "Камов" (част от концерна "Руски хеликоптери") Александър Папай - При коаксиална конфигурация управляемостта на хеликоптера е по-висока, маневреността е по-висока и височинните характеристики са по-добри, защото цялата мощност отива към основни ротори. И маневреността е необходима при водене на бойни действия. Коаксиален хеликоптер е симетричен, няма допълнителни ролки в полет."
Камовците използват целия натрупан в продължение на десетилетия опит, за да създадат превозни средства за армейската авиация. Вероятно всеки е чувал за "Черните акули" Ка-50 и техните двуместни модификации Ка-52 "Алигатор". Бронирани и въоръжени с най-модерни ракети, „летящите танкове“ се показаха като огромна сила. Бойната операция на Ка-50 в Чечня потвърди, че коаксиалните хеликоптери се справят добре не само над морето, но и в планините, където страничен вятър и трудни метеорологични условия могат да убият дори опитен пилот.
Всички тези характеристики са характерни и за двуместния Ка-52, който дебютира в Сирия. През март 2016 г. няколко "Алигатора" бяха прехвърлени в авиобазата Хмеймим и от април се използват във военни операции. различни операции. В Близкия изток е тествана и палубната модификация на Ка-52К, обозначена като "Катран". И двата автомобила се представиха добре в климат, който не им е много познат.
Днес повече от 100 Алигатора са на въоръжение в частите на армейската авиация. До края на 2017 г. Министерството на отбраната трябва да получи още 14 автомобила. Заедно с Милевски Ми-28Н и Ми-35, те ще останат основните ударни хеликоптери руска армияпрез следващите десетилетия.
Синхронът може да се счита за един от най-необичайните и най-малките представители на цялото семейство роторкрафтове. Синхрон, или синхрокоптер, е хеликоптер с напречен дизайн с два ротора, който има голямо припокриване на ротори, които се пресичат един друг. Тази необичайна схема е изобретена от Антон Флетнер в Германия в края на 30-те години на миналия век. Схемата за първи път е приложена на практика в хеликоптера Fl 265, който е създаден по поръчка на Kriegsmarine.
Хеликоптер Fl 265 прави първия си полет през май 1939 г., произведени са общо 6 такива машини. Неговият наследник, хеликоптерът Fl 282 "Колибри", също построен по дизайна на synchroptera, прави първия си полет през октомври 1941 г. Вече са произведени повече от тези хеликоптери - около 24 екземпляра. През 1945 г. Чарлз Каман, който е основателят на Kaman Aircraft, построява първия американски синхротер, наречен Kaman K-125. Впоследствие Kaman Aircraft се занимава с производство на серийни синхроптери и в момента е единственият сериен производител на хеликоптери от този типв света.
При хеликоптери, построени според дизайна на синхронизатора, главините на витлата са разположени на малко разстояние в сравнение с диаметъра на самите витла. В този случай винтовете се въртят в противоположни посоки, а осите на въртене на валовете са разположени под ъгъл една спрямо друга, равнините на въртене на винтовете се пресичат. Синхронизирането на въртенето на витлата се дължи на наличието на твърда механична връзка между техните валове, което гарантира предотвратяването на сблъсък на въртящите се лопатки по време на полет. Смята се, че използването на тази схема опростява управлението на самолета при зависване или полет с ниска скорост, а също така спестява гориво, като елиминира прехвърлянето на въртене към опашния ротор.
Kaman HH-43B Хъски
Германски синхроптери Fl 265 и Fl 282
Работейки върху варианти на различни дизайни на ротори, немският дизайнер Флетнер създава свой собствен: два пресичащи се ротора. Той първо изпробва тази схема на своя хеликоптер Fl.265. Този екзотичен дизайн стана основата за всички хеликоптери Flettner в предвоенните и военни години. През 1937 г. е създаден първият дизайн на хеликоптер с кръстосано въртящи се противоположно въртящи се ротори, а през 1938 г. германският флот прави поръчка за изграждането на 6 такива хеликоптера, обозначени като Fl.265. Това беше едноместен самолет с монтирана на носа силова установка, която използваше 119 kW Bramo Sh-14A двигател с охлаждащ вентилатор. Два пресичащи се ротора бяха монтирани на наклонени подпори и бяха оборудвани с амортисьори.
Първият прототип на новия хеликоптер полетя през май 1939 г. През август същата година хеликоптер, направен по дизайна на synchroptera, направи първия си полет в режим на авторотация. По-късно тази машина претърпява инцидент, когато витлата й се припокриват една с друга по време на полет. Но въпреки това, следващото превозно средство, Fl.265-V2, премина доста широкомащабни военноморски тестове в Балтийско и Средиземно море. В същото време се извършват полети от палубите на кораби и дори се практикува кацане на подводница. Още един хеликоптер беше изгубен по време на тестване. Въпреки това превозното средство се оказа подходящо за използване като разузнавателно и противоподводно оръжие. Вермахтът също работи върху използването на синхротера за теглене на лодки през речни препятствия и инсталиране на мостове.
Въпреки че като цяло този хеликоптер се представи доста добре, той можеше да влиза и излиза от режим на авторотация без никакви проблеми, някои съмнения бяха повдигнати от уязвимостта на машината. Според сайта airwar.ru тренировъчните боеве са проведени в Германия с помощта на синхротер Fl.265 и изтребител Bf.109E. Резултатите от 20-минутен въздушен бой бяха записани от кинокартечница и не показаха нито едно попадение на хеликоптера, който лесно можеше да избегне атаката, използвайки своята маневреност. През 1940 г. решението за разгръщане на серийното производство на Fl.265 беше готово, но по това време новият хеликоптер на Flettner, Fl.282, който вече беше двуместен, пристигна навреме и цялото внимание и работа бяха пренасочени към него.
Хеликоптерът Fl.282 „Колибри“ първоначално е замислен като двуместно превозно средство (пилот и наблюдател), което трябва значително да повиши качествата му като разузнавателно превозно средство. В този случай мястото на наблюдателя се намираше непосредствено зад стелажите на витлото и той седеше с лице назад. Тази позиция дава възможност да се лети без пътник, без да се нарушава центровката на устройството. Дизайнът на новия хеликоптер е готов до юли 1940 г. За първи път в практиката на Флетнер двигателят е поставен в средната част на фюзелажа. В резултат на използването на това решение пилотът получи отличен преглед. Двигателят се охлажда през отворената долна част на фюзелажа с помощта на дървен вентилатор. Двигателят се стартира чрез продухване на цилиндрите със сгъстен въздух. В същото време двигателят работи върху трансмисия, която осигурява въртенето на два независими витлови вала, които имат устройства за изключване от двигателя и спирачка. Двете двулопатни витла, използвани на хеликоптера, са синхронизирани така, че лопатките им да са успоредни под ъгъл на въртене от 45 градуса. В този случай ъгълът на монтиране на витлата е 12 градуса отстрани на фюзелажа и 6 градуса напред.
"Колибри" се оказва най-лъскавият и най-летящият хеликоптер на Третия райх. Тази машина успя да премине пълен набор от тестове. По-голямата част от тази работа падна върху раменете на пилота-изпитател Ханс Фуистинг, който не само тества хеликоптера, но и обучи 50 пилоти за него. В същото време един от новодошлите загина при изпълнение на сляп полет в облачни условия. Причината за този инцидент се счита за превишаване на разрешената скорост на пикиране, която за Fl.282 е 175 км/ч. Ако възникне такава необходимост, синхроптерът може да кацне в режим на авторотация, без да използва автоматичен контрол на стъпката на витлото, въпреки че по време на едно от тези кацания опашката на самолета е повредена.
Новият хеликоптер се оказа доста маневрена машина и беше стабилен в полет. При скорост на полета от 60 км/ч пилотът можеше да си позволи да се откаже от управлението. При по-ниски скорости на полета се отразява известна надлъжна нестабилност на хеликоптера, особено при скорост от 40 km/h. Незначителните недостатъци на този синхротер включват наличието на лека вибрация на земята, която изчезва веднага след излитане. Въпреки че дизайнът на някои компоненти на Fl.282 по това време беше прекалено тежък и сложен, като цяло този хеликоптер се оказа добре обмислен самолет. По време на тестването един от образците летя 95 часа без подмяна на компоненти. А двигателят, монтиран на синхроптера Fl.282, имаше експлоатационен живот от 400 часа между преградите.
Успехът на тестовете на Hummingbird позволи на военните незабавно да поръчат 1000 от тези превозни средства. Но съюзническата бомбардировка, която дезактивира фабриките на BMW и Flettner, разположени в Йоханистал, позволи сглобяването само на 24 от тези експериментални серии хеликоптери. От тях след войната съюзниците получават 3 от тези превозни средства. Хеликоптери Fl.282-V15 и V23 бяха пленени от американците, а третият отиде в СССР. За известно време заловеният автомобил е използван като урокв катедрата по хеликоптерна техника на Московския авиационен институт.
Модерен синхроптер K-Max
Съвременните модели синхроптери включват разработката на американската компания Kaman Aerospace - K-Max. През юни 2015 г. се появи информация, че компанията е готова да възобнови производството на своя синхротер, съобщи Aviation Week. Предстоящата производствена линия на компанията ще се използва за серийно производство както на пилотирани, така и на безпилотни версии на този хеликоптер. Очаква се първите синхроптери от новия монтаж да бъдат доставени на клиентите през 2017 г. Според Kaman Aerospace вече са получени поръчки от две компании. По-конкретно, поръчка за две машини направи швейцарската компания Rotex Hellicopters. Тази компания вече има подобни машини във флота си, швейцарците ги използват за разчистване на отломки. Вторият клиент на тези необичайни хеликоптери беше американска компания Helicopter Express, който използва K-Max за борба с пожари и превоз на товари.
Синхронизаторите K-Max, известни още като K-1200, са произведени от Kaman Aerospace от 1991 до 2003 г. През 1994 г. хеликоптерът получава сертификат за летателна годност от Федералната авиационна администрация на САЩ. През това време компанията произвежда приблизително 40 от тези самолети, повечето от тях са закупени от Корпуса на морската пехота на армията на САЩ (MCC). Освен това хеликоптери бяха доставени на колумбийските сухопътни сили и цивилни компании от Швейцария, Германия, Перу и Нова Зеландия. Характеристика на хеликоптера K-Max, както може би се досещате, е напречното разположение на два ротора, чиито равнини на въртене са разположени под ъгъл една спрямо друга и се пресичат. Въртенето на винтовете е синхронизирано и се извършва в противоположни посоки.
Синхронизаторът K-Max с дължина 15,8 метра и височина 4,14 метра е оборудван с витла с диаметър 14,7 метра. Собственото тегло на хеликоптера K-MAX е 2334 кг, а максималното тегло при излитане е 5443 кг. Хеликоптерът може да транспортира до 2720 кг различни товари, което е повече от теглото на самата машина. В същото време K-Max може да развива скорост до 185 км/ч по време на полет и да лети на разстояние до 500 км. В момента на базата на това превозно средство се създава товарен дрон, който USMC тества от 2011 г. в Афганистан. В същото време основните версии на хеликоптера K-MAX бяха предназначени за гасене на пожари, използване в горското стопанство и други задачи.
Възобновеното производство на хеликоптери ще се извършва в съоръженията на Kaman Aerospace, разположени в Джаксънвил, Флорида и Блумфийлд, Кънектикът. Производителят изчислява, че продажбите на първите 10 от тези хеликоптери ще генерират приходи от $75 до $85 милиона. Съобщава се, че възобновяването на производството няма да изисква значителни финансови инвестиции от компанията и клиентите ще започнат да получават нови машини през 2017 г.
Според ЦАМТО още през март 2007 г. Kaman и Lockheed Martin подписаха споразумение за създаване на съвместно предприятие за разработване на дрон на базата на синхротер K-MAX. В същото време Lockheed Martin действа като главен изпълнител и интегратор на системите за управление на машината, а компанията Kaman отговаря за производството на платформата. От ноември 2011 г. до май 2014 г. две безпилотни машини, базирани на K-MAX, бяха доста успешно тествани в Афганистан. Общо те изпълниха 2000 мисии там, като прекараха 2150 часа във въздуха. През това време с помощта на безпилотни K-MAX американските военни доставиха 2,04 милиона килограма различни товари на морската пехота на САЩ.
Източници на информация:
http://www.airwar.ru/enc/oh/fl282.html
http://www.airwar.ru/enc/oh/fl265.html
https://nplus1.ru/news/2015/06/08/kaman
http://panzerbar.livejournal.com/2095959.html
Материали с отворен код
Отзад напоследъкВ света на хеликоптерните технологии се случиха няколко значими събития. Американската компания Kaman Aerospace обяви намерението си да възобнови производството на синхроптери, Airbus Helicopters обеща да разработи първия граждански хеликоптер с кабелно управление, а германската e-volo обеща да тества 18-роторен двуместен мултикоптер. За да не се объркаме в цялото това разнообразие, решихме да съставим кратка образователна програма за основните диаграми на хеликоптерната технология.
Идеята за самолет с основен ротор се появява за първи път около 400 г. сл. н. е. в Китай, но не отива по-далеч от създаването на детска играчка. Инженерите започнаха сериозно да създават хеликоптер в края на 19 век, а първият вертикален полет на нов тип самолет се състоя през 1907 г., само четири години след първия полет на братя Райт. През 1922 г. авиоконструкторът Георгий Ботезат тества хеликоптер квадрокоптер, разработен за американската армия. Това беше първият постоянно контролиран полет на този тип оборудване в историята. Квадрокоптерът на Ботезат успя да излети на пет метра височина и прекара няколко минути в полет.
Оттогава хеликоптерната технология е претърпяла много промени. Появи се клас вертолети, които днес се разделят на пет типа: автожир, хеликоптер, роторкрафт, наклонен самолет и X-wing. Всички те се различават по дизайн, метод на излитане и полет и управление на ротора. В този материал решихме да говорим конкретно за хеликоптерите и техните основни видове. В същото време за основа беше взета класификацията, основана на разположението и разположението на роторите, а не традиционната - според вида на компенсацията на реактивния момент на ротора.
Хеликоптерът е летателно средство с въртящи се крила, в което подемната и задвижващата сила се създават от един или повече ротора. Такива витла са разположени успоредно на земята и техните лопатки са монтирани под определен ъгъл спрямо равнината на въртене, а ъгълът на монтаж може да варира в доста широк диапазон - от нула до 30 градуса. Настройката на лопатките на нула градуса се нарича празен ход на витлото или оперение. В този случай главният ротор не създава повдигане.
Докато лопатките се въртят, те улавят въздух и го изхвърлят в посока, обратна на движението на витлото. В резултат на това се създава зона пред винта ниско кръвно налягане, а зад него - повишена. В случай на хеликоптер това създава повдигане, което е много подобно на повдигането, генерирано от неподвижно крило на самолет. Колкото по-голям е ъгълът на монтиране на лопатките, толкова по-голяма е повдигащата сила, създадена от ротора.
Характеристиките на главния ротор се определят от два основни параметъра - диаметър и стъпка. Диаметърът на витлото определя възможностите на хеликоптера за излитане и кацане, както и отчасти количеството повдигане. Стъпката на витлото е въображаемото разстояние, което витлото ще измине в несвиваема среда при определен ъгъл на лопатката за един оборот. Последният параметър влияе върху повдигането и скоростта на въртене на ротора, които пилотите се опитват да запазят непроменени през по-голямата част от полета, променяйки само ъгъла на лопатките.
Когато хеликоптерът лети напред и главният ротор се върти по посока на часовниковата стрелка, входящият въздушен поток има по-силен ефект върху лопатките от лявата страна, поради което тяхната ефективност се увеличава. Като резултат лява половинаКръгът на въртене на витлото създава по-голяма повдигаща сила от десния и възниква момент на наклон. За да компенсират това, дизайнерите измислиха специална система, която намалява ъгъла на лопатките отляво и го увеличава отдясно, като по този начин изравнява повдигането от двете страни на витлото.
Като цяло хеликоптерът има няколко предимства и няколко недостатъка пред самолета. Предимствата включват възможността за вертикално излитане и кацане на площадки, чийто диаметър е един и половина пъти по-голям от диаметъра на главния ротор. В същото време хеликоптерът може да транспортира едрогабаритни товари на външна подвеска. Хеликоптерите се отличават и с по-добра маневреност, тъй като могат да висят вертикално, да летят настрани или назад и да се обръщат на място.
Недостатъците включват по-голям разход на гориво в сравнение със самолетите, по-голяма инфрачервена видимост поради горещите изгорели газове на двигателя или двигателите и повишен шум. Освен това хеликоптерът като цяло е по-труден за управление поради редица характеристики. Например, пилотите на хеликоптери са запознати с явленията на земния резонанс, трептене, вихров пръстен и ефект на заключване на ротора. Тези фактори могат да причинят счупване или падане на машината.
Хеликоптерното оборудване от всякакъв тип има режим на авторотация. Отнася се за аварийни режими. Това означава, че ако например двигателят се повреди, главният ротор или витлата се изключват от трансмисията с помощта на изпреварващ съединител и започват да се въртят свободно с входящия въздушен поток, забавяйки падането на машината от височина. В режим на авторотация е възможно контролирано аварийно кацане на хеликоптер, а въртящият се основен ротор продължава да върти опашния ротор и генератора през скоростната кутия.
Класическа схема
От всички видове дизайни на хеликоптери днес най-често срещаният е класическият. При този дизайн машината има само един основен ротор, който може да се задвижва от един, два или дори три двигателя. Този тип например включва ударните AH-64E Guardian, AH-1Z Viper, Ми-28N, транспортно-бойните Ми-24 и Ми-35, транспортните Ми-26, многоцелевите UH-60L Black Hawk и Ми- 17, лек Bell 407 и Robinson R22.
Когато главният ротор се върти на класическите хеликоптери, възниква реактивен въртящ момент, поради което тялото на машината започва да се върти в посока, обратна на въртенето на ротора. За да компенсира момента, на опашната стрела се използва кормилно устройство. По правило това е опашен ротор, но може да бъде и фенестрон (витло в пръстеновиден обтекател) или няколко въздушни дюзи на опашната стрела.
Характеристика на класическата схема е напречните връзки в каналите за управление, поради факта, че опашният ротор и главният ротор се задвижват от един и същ двигател, както и наличието на люлееща се шайба и много други подсистеми, отговорни за управлението на електроцентрала и ротори. Кръстосаното свързване означава, че ако някой параметър от работата на витлото се промени, всички останали също ще се променят. Например, с увеличаване на скоростта на главния ротор, скоростта на управление също ще се увеличи.
Управлението на полета се осъществява чрез накланяне на оста на въртене на ротора: напред - машината ще лети напред, назад - назад, настрани - настрани. Когато оста на въртене е наклонена, възниква движеща сила и повдигащата сила намалява. Поради тази причина, за да поддържа височината на полета, пилотът трябва да промени и ъгъла на лопатките. Посоката на полета се задава чрез промяна на стъпката на опашния ротор: колкото по-малък е той, толкова по-малко се компенсира реакционният момент и хеликоптерът се завърта в посока, обратна на въртенето на главния ротор. И обратно.
В съвременните хеликоптери в повечето случаи хоризонталният контрол на полета се извършва с помощта на накланяща се плоча. Например, за да се движи напред, пилотът, използвайки автоматична машина, намалява ъгъла на лопатките за предната половина на равнината на въртене на крилото и го увеличава за задната. По този начин подемната сила се увеличава отзад и намалява отпред, поради което наклонът на витлото се променя и се появява движеща сила. Тази схема за управление на полета се използва на всички хеликоптери от почти всички типове, ако имат наклонена плоча.
Коаксиална схема
Вторият най-разпространен дизайн на хеликоптера е коаксиален. Той няма опашен ротор, но има два основни ротора - горен и долен. Те са разположени на една и съща ос и се въртят синхронно в противоположни посоки. Благодарение на това решение винтовете компенсират реактивния въртящ момент, а самата машина се оказва малко по-стабилна в сравнение с класическия дизайн. В допълнение, коаксиалните хеликоптери практически нямат кръстосани връзки в каналите за управление.
Повечето реномиран производителКоаксиалните хеликоптери се произвеждат от руската компания Камов. Произвежда корабни многоцелеви хеликоптери Ка-27, щурмови Ка-52 и транспортни Ка-226. Всички те имат два винта, разположени на една и съща ос, един под друг. Машините с коаксиален дизайн, за разлика от хеликоптерите с класически дизайн, са способни например да правят фуния, т.е. да летят около целта в кръг, оставайки на същото разстояние от нея. В този случай лъкът винаги остава обърнат към целта. Управлението на въртене се осъществява чрез спиране на един от главните ротори.
Като цяло, коаксиалните хеликоптери са малко по-лесни за управление от конвенционалните, особено в режим на висене. Но има и някои особености. Например, когато изпълнявате цикъл по време на полет, лопатките на долния и горния ротор могат да се припокриват. В допълнение, при проектирането и производството коаксиалният дизайн е по-сложен и скъп от класическия дизайн. По-специално, поради скоростната кутия, която предава въртенето на вала на двигателя към витлата, както и наклонената плоча, която синхронно задава ъгъла на лопатките на витлата.
Надлъжни и напречни диаграми
Третото най-популярно е надлъжното разположение на роторите на хеликоптера. В този случай витлата са разположени успоредно на земята на различни оси и на разстояние едно от друго - едното е разположено над носа на хеликоптера, а другото е над опашката. Типичен представител на машини от този тип е американският тежък транспортен хеликоптер CH-47G Chinook и неговите модификации. Ако витлата са разположени на върховете на крилата на хеликоптера, тогава това разположение се нарича напречно.
Днес няма серийни представители на напречни хеликоптери. През 1960-1970 г. конструкторското бюро на Мил разработва тежкотоварния хеликоптер V-12 (известен също като Ми-12, въпреки че този индекс е неправилен) с напречен дизайн. През август 1969 г. прототипът B-12 постави рекорд за товароподемност сред хеликоптерите, повдигайки товар с тегло 44,2 тона на височина от 2,2 хиляди метра. За сравнение, най-тежкият хеликоптер в света Ми-26 (класически дизайн) може да повдига товари с тегло до 20 тона, а американският CH-47F (надлъжен дизайн) може да повдига товари с тегло до 12,7 тона.
При хеликоптерите с надлъжен дизайн главните ротори се въртят в противоположни посоки, но това само частично компенсира моментите на реакция, поради което при полет пилотите трябва да вземат предвид произтичащата странична сила, която извежда машината от курса. Страничното движение се задава не само от наклона на оста на въртене на ротора, но и от различни ъгли на монтаж на лопатките, а управлението на отклонението се извършва чрез промяна на скоростта на ротора. Задният ротор на надлъжните хеликоптери винаги е разположен малко по-високо от предния ротор. Това се прави, за да се елиминира взаимното влияние на техните въздушни потоци.
Освен това при определени скорости на полета на надлъжни хеликоптери понякога могат да възникнат значителни вибрации. И накрая, надлъжните хеликоптери са оборудвани със сложна трансмисия. Поради тази причина това разположение на винтовете не е много често срещано. Но хеликоптерите с надлъжен дизайн са по-малко податливи на появата на вихров пръстен, отколкото други машини. В този случай, по време на спускане, въздушните течения, създадени от витлото, се отразяват нагоре от земята, изтеглят се от витлото и се насочват отново надолу. В този случай повдигащата сила на главния ротор рязко намалява и промяната на скоростта на ротора или увеличаването на ъгъла на лопатките практически няма ефект.
Synchroptera
Днес хеликоптерите, построени според дизайна на синхронизатора, могат да бъдат класифицирани като най-редките и интересни машини от гледна точка на дизайна. До 2003 г. с производството им се занимава само американската компания Kaman Aerospace. През 2017 г. компанията планира да възобнови производството на такива автомобили под обозначението K-Max. Синхроните могат да бъдат класифицирани като напречни хеликоптери, тъй като валовете на двата им ротора са разположени отстрани на тялото. Но осите на въртене на тези винтове са разположени под ъгъл една спрямо друга и равнините на въртене се пресичат.
Синхронизаторите, подобно на хеликоптерите с коаксиална, надлъжна и напречна конструкция, нямат опашен ротор. Роторите се въртят синхронно в противоположни посоки, а валовете им са свързани помежду си чрез твърда механична система. Това гарантирано предотвратява сблъсъци на лопатки при различни режими и скорости на полет. Синхронизаторите са изобретени за първи път от германците по време на Втората световна война, но масовото производство се извършва в САЩ от 1945 г. от компанията Kaman.
Посоката на полета на синхроптера се контролира единствено чрез промяна на ъгъла на лопатките на витлото. В този случай, поради пресичането на равнините на въртене на витлата и следователно добавянето на подемни сили в точките на пресичане, възниква момент на накланяне, тоест повдигане на носа. Този момент се компенсира от системата за управление. Като цяло се смята, че синхротерът се управлява по-лесно в режим на висене и при скорости над 60 километра в час.
Предимствата на такива хеликоптери включват икономия на гориво поради премахването на опашния ротор и възможността за по-компактно разполагане на единици. В допълнение, синхроптерите се характеризират с голяма част положителни качествакоаксиални хеликоптери. Недостатъците включват изключителната сложност на механичната твърда връзка на винтовите валове и системата за управление на люлеещата се шайба. Като цяло това оскъпява хеликоптера в сравнение с класическия дизайн.
Мултикоптер
Развитието на мултикоптери започна почти едновременно с работата по хеликоптера. Именно поради тази причина първият хеликоптер с контролирано излитане и кацане е квадрокоптерът Ботезата през 1922 година. Мултикоптерите включват машини, които обикновено имат четен брой ротори и трябва да са повече от два. В производствените хеликоптери днес дизайнът на мултикоптер не се използва, но е изключително популярен сред производителите на малки безпилотни превозни средства.
Факт е, че мултикоптерите използват витла с постоянна стъпка и всеки от тях се задвижва от собствен двигател. Реактивният въртящ момент се компенсира чрез въртене на винтовете в различни посоки - половината се върти по посока на часовниковата стрелка, а другата половина, разположена диагонално, в обратна посока. Това ви позволява да се откажете от наклонената плоча и като цяло значително да опростите управлението на устройството.
За излитане на мултикоптер скоростта на въртене на всички витла се увеличава еднакво; за полет настрани въртенето на витлата от едната половина на устройството се ускорява, а от другата се забавя. Мултикоптерът се върти чрез забавяне на въртенето, например на винтове, въртящи се по часовниковата стрелка или обратно. Тази простота на дизайна и управлението беше основният тласък за създаването на квадрокоптера Ботезата, но последвалото изобретяване на опашния ротор и люлеещата се шайба на практика забави работата по мултикоптерите.
Причината, поради която днес няма мултикоптери, предназначени за превоз на хора, е безопасността на полета. Факт е, че за разлика от всички други хеликоптери, машините с множество ротори не могат да направят аварийно кацане в режим на авторотация. Ако всички двигатели откажат, мултикоптерът става неуправляем. Въпреки това вероятността от такова събитие е ниска, но липсата на режим на авторотация е основната пречка за преминаване на сертификат за безопасност на полета.
Германската компания e-volo обаче в момента разработва мултикоптер с 18 ротора. Този хеликоптер е проектиран да превозва двама пътници. Очаква се да направи първия си полет през следващите няколко месеца. Според изчисленията на дизайнерите прототипът на превозното средство ще може да остане във въздуха не повече от половин час, но тази цифра се планира да бъде увеличена до поне 60 минути.
Трябва също да се отбележи, че в допълнение към хеликоптерите с четен брой витла, има и дизайни на мултикоптери с три и пет витла. Те имат един от двигателите, разположен на платформа, която може да се накланя настрани. Благодарение на това се контролира посоката на полета. Въпреки това, в такава схема става по-трудно да се потисне реактивният въртящ момент, тъй като два от три или три от пет винта винаги се въртят в една и съща посока. За да се изравни реакционният момент, някои от витлата се въртят по-бързо и това създава ненужна странична сила.
Скоростна схема
Днес най-обещаващата в хеликоптерната технология е високоскоростната схема, която позволява на хеликоптерите да летят със значително по-високи скорости, отколкото могат съвременните машини. Най-често тази схема се нарича комбиниран хеликоптер. Машините от този тип са изградени в коаксиална конструкция или с едно витло, но имат малко крило, което създава допълнителна повдигателна сила. В допълнение, хеликоптерите могат да бъдат оборудвани с тласкащ ротор в опашката или два теглича в върховете на крилата.
Ударните хеликоптери с класически дизайн AH-64E могат да развиват скорост до 293 километра в час, а коаксиалните вертолети Ка-52 - до 315 километра в час. За сравнение, комбинираният технологичен демонстратор Airbus Helicopters X3 с две теглещи витла може да ускори до 472 километра в час, а неговият американски конкурент с тласкащо витло Sikorksy X2 може да ускори до 460 километра в час. Перспективният високоскоростен разузнавателен хеликоптер S-97 Raider ще може да лети със скорост до 440 километра в час.
Строго погледнато, комбинираните хеликоптери не се отнасят за хеликоптери, а за друг тип самолет с ротационен крило - роторкрафт. Факт е, че движещата сила на такива машини се създава не само и не толкова от ротори, а от бутане или теглене. В допълнение, както роторите, така и крилото са отговорни за създаването на повдигане. А при високи скорости на полет, контролиран изпреварващ съединител изключва роторите от трансмисията и по-нататъшният полет протича в режим на авторотация, при който роторите всъщност работят като крило на самолет.
В момента няколко страни по света разработват високоскоростни хеликоптери, които в бъдеще ще могат да развиват скорост над 600 километра в час. Освен Sikorsky и Airbus Helicopters такава работа се извършва от руските Камов и КБ Мил (съответно Ка-90/92 и Ми-Х1), както и американската Piacesky Aircraft. Новите хибридни хеликоптери ще могат да комбинират скоростта на полета на турбовитловите самолети и възможностите за вертикално излитане и кацане на конвенционалните хеликоптери.
Снимка: Официален американски Navy Page / flickr.com