Гелікоптери

Вертолеты.

Характеристика вертолетов

Вертолет, літальний апарат важче повітря з вертикальними злетом і посадкою, підйомна сила у якому створюється однією або кількома (частіше двома) несучими винтами.

Слово «вертоліт «введено замість іноземного «гелікоптер ». Вертоліт злітає вертикально вгору без розбігу і робить вертикальну посадку без пробігу, нерухомо висить над одним місцем, допускаючи поворот навколо вертикальної осі у бік, виробляє політ у в будь-якому напрямку зі швидкостями від нуля до максимальної. При вимушеної зупинці двигунів в польоті вертоліт може зробити планеруючий спуск й садіння, використовуючи самовращение (авторотацию) несучих гвинтів. Щоб уникнути зриву потоку з лопатей і збільшення швидкості польоту деякі вертольоти мають невеличке крило, разгружающее які мають винты.

В залежності від способу врівноважування реактивного моменту несе гвинта розрізняють вертольоти: одновинтовые (з хвостовим гвинтом чи з реактивним приводом несе гвинта), двухвинтовые (соосные; подовжньої схеми; з перехресними осями несучих гвинтів; з поперечним розташуванням несучих гвинтів, чи поперечної схемою) і многовинтовые. У тому числі набули поширення вертольоти: одновинтовые з хвостовим гвинтом (без крила і з крилом); двухвинтовые соосные і вертольоти подовжньої схемы.

Вертолеты будь-який схеми складаються з планера аналогічного самолетному (фюзеляж, шасі, органи управління, електро-, радіоі навігаційне устаткування тощо.), гвинтовій несучою системи (несучих гвинтів), рухової (силовий) установки, трансмісії (приводу). Одновинтовые вертольоти з механічним приводом, ще, мають хвостовій гвинт і системи управління им.

Подавляющее більшість конструкцій несучих гвинтів вертольотів виконано з шарнірної підвіскою лопатей. Така підвіска дає можливість лопатях здійснювати махове рух, що забезпечує баланс вертольота в усьому діапазоні швидкостей польоту. У той самий час махове рух лопатей ставить межа збільшення швидкості польоту вертольота понад 350−370 км/год через зрив потоку ними. У 1965 року з’явилися вертольоти американської фірми «Локхід «з безшарнирными полужесткими гвинтами, які мають махове рух кінців лопатей здійснюється внаслідок пружного вигину лопатей. На 60-ті роки сучасності почалися розробки конструкцій жорстких гвинтів, які мають практично усунуто махове движение.

Такие гвинти можна буде застосувати лише у двухвинтовой соосной системі, які забезпечують баланс і управління вертольота. Жорсткі соосные гвинти які мають зриву потоку дозволять довести швидкість польоту до 500−600 км/год. Основні три типу конструктивного виконання лопатей — змішана конструкція зі сталевим трубчастим лонжероном; цельнометаллическая конструкція з пресованим з алюмінієвого сплаву лонжероном; цельностеклопластиковая лопата. Аеродинамічна компановка лопатей залежить від призначення вертольота і визначається умовами злету, значенням максимальної швидкості кінця лопаті за максимальної швидкості полета.

Управление несучими гвинтами і двох систем: циклічного управління кроком лопатей та управління загальним кроком лопатей. Циклічне управління кроком лопатей виконується автоматом перекосу, винайденим Б. Н. Юрьевым в 1911 году.

Автомат перекосу розташований на осі гвинта і і двох кілець, підвішених на кардане до нерухомій опорі. Внутрішнє кільце з'єднане з тягами подовжнього і поперечного управління; зовнішнє кільце — з тягами управляючими лопастями.

Под дією тяг управління внутрішнє кільце автомата перекосу нахиляється, викликаючи синусоидальное зміна кутів установки лопатей в осьовому шарнірі і появою горизонтально складової тяги несе гвинта, що викликає поступальний рух вертольота і нахиляє їх у бік руху. Управління загальним кроком лопатей здійснюється одночасним поворотом в осьовому шарнірі щодо подовжньої осі лопаті у вигляді важелів і тяг і служать для зміни вертикального режиму польоту: за збільшення кута установки всіх лопатей вертоліт піднімається; за одночасного зменшенні кутів — опускається. Поздовжнє і поперечне управління вертольотом здійснюється через автомати перекосу; колійне управління — зміною кроку лопатей хвостового гвинта (на одновинтовых вертольотах) чи одночасним зміною загального кроку лопатей в протилежних напрямах (на соосных вертольотах). При переході на режим безмоторного планування (режим самовращения несучих гвинтів) опусканням важеля загального кроку зменшують кут установки лопатей до 3−5 градусов.

Наибольшего розвитку вертолетостроение припав на Росії (науково-конструкторські колективи під керівництвом М. Л. Миля і Н.И.Камова), США (фірми «Сікорський », «Боїнг », «Бьолль », «Каман »). Франції («Сюд-авиасьен »), Англії («Уэстленд ») і («Агуста »). Вертольоти широко застосовують у народному господарстві, на працях з боротьби з сільськогосподарськими шкідниками і хворобами садів, виноградних насаджень та цінних технічних культур, і навіть по підгодівлі посівів; для транспортних і перевезень пасажирів, під час проведення геологорозвідувальних робіт, для гравеметрической зйомки, для розвідки льодовій обстановки, для патрулювання ліній високої напруги, газоі нафтопроводів, для перевезення і монтажу великогабаритного обородувания, установки щогл та інших монтажних робіт, для санітарних й рятувальних робіт і т.д.

Вертолеты «Ми «

Опытно-конструкторское бюро їм. М. Л. Миля було створене 1947 року. На той час колектив ОКБ завершив роботу над проектом одновинтового літального апарату. Перший політ вертольота був виконаний 1948 року. Він успішно витримав льотні і державні випробування: машина добре зависала, продемонструвала високу маневременность і задовільну стійкість. 1950;го почалося серійне виробництво першого країні вертольота, що отримав назву МИ-1. І вже наступного року на повітряному параді, що проходив на Московському аеродромі в Тушино, брала участь група цих машин.

Представляет певний інтерес заявление, сделанное тоді англійським пілотом Дж. Фрикером, який порівнював МИ-1 з західними вертольотами S-51 і «Платан »: «МИ-1 проти «Сикамором «має корисним надлишком потужності, які забезпечують хороші льотні показники у тропічних умовах і великих висотах польоту. «Платан «завжди вважалася однією з найкращих вертольотів через невеликих вибрация6 але мабуть, МИ-1 навіть від його й немає жодній із зазвичай наблюдающихся форм вібрацій малих амплитуд…

МИ-1 також приємний відносно невеликим рівнем шуму: нечутно скреготу трансмииссий і, на відміну багатьох вертольотів, його двигун працює м’якше. Другий політ на вертольоті підтвердив ці початкові враження про грамотному інженерному рішенні конструкції і розумному його виконанні. У своїй категорії МИ-1 не поступається жодній із західних машин по льотним характеристикам ". («Airplane », 1956, N 2346). Вертоліт МИ-1 відразу знайшов широке використання у народному господарстві: для сільськогосподарських авиахимических робіт, розвідки з палуб криголамних і китобійних судів, підрахунку запасів лісу, обслуговування геологічних партій, порятунку рибалок і т.д.

Зарубежным замовникам поставлено кілька сотень машин цього. З 1957 роки їх частка почали будувати за радянською ліцензії Польської народної республике.

ФАИ офіційно затверджено 23 світових рекорду встановлених на МИ-1 радянськими і польськими вертолетчиками.

В 1951 року ОКБ одержало завдання створити вертоліт, що за своїми даним, зокрема у грузоподъенмности і стелі, перевершував найкращі аналоги на той час. У найстисліший термін колектив ОКБ розробив новий вертоліт і наприкінці 1952 року почалося підготування його до серійного виробництва. То справді був який одержав широку популярність транспортний вертоліт МИ-4, оснащений поршневим двигуном АШ-82В — вертолітним варіантом відомого двигуна конструкції А. Д. Швецова. Після завершення державних випробувань МИ-4 було ухвалено эксплуатацию.

МИ-4 був охарактеризований першим вертольотом з заднім погрузочным люком і трапом для навантаження в фюзеляж різної колісної техніки. Нині таке компановочное рішення, вперше тоді запропоноване в ОКБ, стало загальноприйнятим для транспортних машин.

В процесі розробки МИ-4 було зроблено значний крок уперед у розвитку конструкції основних агрегатів. Вперше у систему управління вертольотом було включено гидробустеры. Зокрема, це був першим літальний апарат з цілком необоротним бустерным управлением.

Наиболее важкою проблемою було визнано створення надійних лопатей несе гвинта. Після проробки безлічі варіантів ресурс лопатей було доведено зі 150 до 2000;2500 годинників із одночасним підвищенням їх надійності. Проводилися також підвищення ресурсу інших основних життєво важливих агрегатів машини. МИ-4 став однією з найнадійніших вертольотів в мире.

В ході доводки і за експлуатації МИ-4 довелося зіштовхнутися з явищами флатера і земного резонансу. Під керуванням і за особистій участі М. Л. Миля ці проблеми було вирішені. Широкої популярності отримали теоретичні роботи з цим питанням його учнів А. В. Некрасова і Л. Н. Гротко. Розробка теорії флатера і земного резонансу допомогла виключити можливість їх виникненню у наступних конструкціях вертолетов.

Кроме основного транспортного, з’явилися пасажирський, санітарний і сільськогосподарський варіанти. Один із модифікацій вертольота обладнана поплавковым шасі. З спеціальної наружней підвіскою МИ-4 використовували лише як літаючого крана.

На вертольотах МИ-4 було встановлено 7 світових рекордів. У 1958 року на Всесвітній виставці в Брюсселі творчу працю творців вертольота був відзначений Золотий Медалью.

В 1953 року ОКБ розпочало розробку транспортного вертольота для перевезення 6 тонн вантажу на відстань до 600 км. Перший політ нового вертольота одновинтовой схеми МІ-6 з двома турбовинтовыми двигунами відбувся 1957 року. У тому ж року під час випробувального польоту було встановлено перший світові рекорди — піднято вантаж 12 тонн. У 1962 року — вантаж вагою 20,1 тонни. З 1959 по 1964 рр. на МІ-6 виробництва встановлено ще 12 світових рекордов.

Применение автопілоту, додаткового навігаційного устаткування, электротепловой, антиобледенительной системи, введення до складу екіпажу штурмана дозволили використовувати МІ-6 практично у час дні й ночі й на будь-яку погоду.

По суті він був першим всепогодним вертольотом і з 1964 року успішно експлуатується в народному господарстві нашої страны.

В 1965 року МІ-6 разом із вертолетом-краном МИ-10 вперше демонструвався на авіаційної виставці у Парижі. Зарубіжна преса оцінюючи успіх радянського вертольотобудування, констатувало, що з створенні МІ-6 (і МИ-10) «були вирішені такі інженерні проблеми, яких досі не насмілюються наблизитися конструктори західних фірм «(«Interavia », 1965 рік, N 8). Нагадаємо, що це писалося через 8 багатьох років після першого польоту МІ-6. Значення цієї машини не вичерпується її великий вантажністю і размерами.

МИ-6 — перший світі вертоліт перешагнувший кордон швидкості 320 км/год, який, як вважалося свого часу, ніколи досягнуть апаратами цього типа.

МИ-6 — перший світі вертоліт виробництва, оснащений двома турбовинтовыми двигунами з вільною турбіною. Його компановочная схема визнана классической.

В червні 1960 року МИ-10 зробив перший політ. У процесі випробувань було встановлено, що вертоліт може транспортувати вантажі довжиною до 20 метрів, заввишки до 3,5 метрів, до 5 метрів (при хрестоподібної формі вантажу — до 10 метрів), вагою 12 тонн на відстань до 250 км і вагою 15 тонн — більш короткі расстояния.

В 1965 року на спеціально підготовленому вертольоті МИ-10 з шасі від МІ-6 встановлено два світових рекорду: вантаж 25,1 тонни піднято на висоту 2840 метрів, а вантаж 5 тонн — на 7150 метров.

В наступні роки у ОКБ проводилися плідні робота зі створення середніх і легень вертольотів з турбінними двигунами. У 1960 року почалася робота над пасажирским вертольотом з турбінної силовий установкою (з урахуванням МИ-4). Перший варіант вертольота мав один двигун з вільною турбіною конструкції ОКБ А. Г. Ивченко. У 1961 року ця машину вже брала участь у показі нової авіаційної техніки в Тушино.

В подальшому було вирішено застосувати двухдвигательную силову установку, що забезпечує нормальне продовження польоту на виході з ладу однієї з двигунів. Перший такий вертоліт — Мі-8 з цими двома турбовинтовыми двигунами конструкції ОКБ С. П. Изотова в 1965 року вступив в серійне производство.

В 1960 року ОКБ початок проектувати легкий вертоліт з урахуванням МИ-1 з цими двома двигунами конструкції С. П. Изотова. Створення такого вертольота — МІ-2, було кроком уперед, у розвитку машин такого класу. Двухтурбинная схема для легких вертольотів, вперше застосована для МІ-2, отримало час загальне визнання. Він має значними перевагами перед МИ-1 як у вантажопідйомності, і по скорости.

Эта машина як б перейшла за своїми даними до класу МИ-4, залишаючись за величиною і злітному вазі у п’ятому класі МИ-1. У 1967 року у повітря піднявся найбільший із коли-небудь існували вертольотів В-12. У одному з випробувальних польотів він підняв вантаж вагою понад 40 кримінальних тонн. Вертоліт побудували по поперечної схемою з крилом зворотного звуження. За оцінками спеціалістів поява такого експериментального вертольота підтвердило можливість початку створенню гвинтокрилих апаратів з взлетным вагою 100 тонн.

В подальшому було створено: багатоцільовий вертоліт МІ-17, успішно який використовується в народному господарстві нашої країни, і вертоліт МИ-26 — самий грузоподъемный серійний вертоліт створений до виконання унікальних монтажних работ.

Вертолеты «КА «

1948 рік. Повітряний парад на Тушинському аеродромі, присвячений Дня Повітряного флоту. Увага глядачів приваблює автомобіль, на вантажний платформі якого розміщається вертоліт. Він злітає, робить коло над літовищем і знову сідає на платформу. Творець «літаючого мотоцикла «(як він назвали журналісти) — Микола Ілліч Камов, багато років конструировавший автожиры. Одномісний вертоліт з мотоциклетним двигуном, з цими двома соосными несучими гвинтами, обертовими в протилежних напрямах, — нова його конструкция.

После успішної демонстрації вертольота створюється дослідно-конструкторське бюро на чолі з головним конструктором Н. И. Камовым, якому доручають розробка одномісного корабельного вертольота для розвідки, зв’язку й спостереження. Новий вертоліт КА-10 мав таку ж принципову схему, як і «літаючий мотоцикл », а більш потужний авіаційний поршневий двигун повітряного охолодження АИ-4Г з злітної потужністю 55 к.с., розроблений ОКБ А. Г. Ивченко.

Испытания КА-10 в 1949;1951 рр. продемонстрували властиву вертольотам соосной схеми виняткову маневреність й хороший керованість. На вертольоті КА-10, а відтак його модифікованому варіанті КА-10А відпрацьованих такі принципові конструктивні рішення, як систему управління соосными несучими гвинтами і двухкилевое оперення, які надалі стали основою всіх розроблених ОКБ вертолетов.

С цього часу створення двухвинтовых соосных вертольотів найрізноманітнішого призначення і різних вагових категорій став головним напрямом творчої діяльності ОКБ Н. И. Камова.

Следующий етап роботи ОКБ — створення сімейства 2−3-х місцевих близьких за характеристиками соосных вертольотів КА-15, КА-15М, КА-18. Ці багатоцільові вертольоти, маючи загальну несе систему, редуктор і двигун, різнилися одне від друга призначенням, і конструкцією фюзеляжу. Їх спроектували різне знімне устаткування: апаратура для запилення, обприскування, генерації аерозолів, підвісні контейнери для вантажів і пошти, гондоли для перевезення хворих, поплавковое шасі, друге управління навчальному варианте.

В результаті пошуку нових ефективніших компановочных і конструктивних рішень на 1964 і 1965 роках створили багатоцільовий вертоліт КА-26. За підсумками схеми «літаючого шасі «було досягнуто висока вагова віддача вертольота з двома поршневими двигунами. Комплект быстросъемного навісного устаткування: пасажирська кабіна, вантажна платформа, апаратура для обприскування та внесення мінеральних добрив, присбособление транспортуванню вантажів зовнішньому підвісці - дозволяє бригаді з 3 людина виборює 1,5−2,0 години переобладнати вертоліт вже з варіанти вживляють у інший.

К конструктивним особливостям вертольота, крім схеми «літаючого шасі «, двухдвигательной силовий встановлення і системи створення надлишкового тиску в кабіні пілота захисту від хімікатів на сільгоспроботах слід вважати і широке застосування склопластику. З нього з боку вертольоті виготовлені як різні обтічники, капоти, підлогу кабіни, бункер для хімікатів, але такі найважливіші елементи конструкції, як лопаті несе гвинта. У порівняні з дюралевыми такі лопаті мало мають обмеження ресурсу в умовах усталостной міцності, виключається необхідність застосування складної дорогої оснастки і методи обробки на станках.

Совместно з різними дослідницькими інститутами протягом кілька років проводилися експерименти за підбором матеріалу, клею, режимів пресування для відпрацювання конструкції лопатей, для випробування відсіків і натурних лопатей. Через війну розробили конструкція й технологія серійного виготовлення склопластикових лопатей, несучих гвинтів вертольота КА-15 (діаметром 10 метрів) і вертольота КА-26 (діаметром 13 метрів) і вперше у світовій практиці вертольотобудування склопластикові лопаті було запроваджено у эксплуатацию.

Зарубежная преса відзначала, що це специфічні проблеми вертольотобудування в конструкції вертольота КА-26, який виконує віражі з великим креном, важко здійснюваним інших гвинтокрилих машинах, вирішені високому рівні. Пілоти при управлінні цієї машини виявили рідкісні для вертольота стійкість і легкість управления.

Опыт експлуатації показує, що використання вертольотів КА-26 найефективніше на агрохімічних работах.

Здесь в найбільшою мірою підтверджується перевагу соосной схеми. З одного боку — виняткова маневременность соосного вертольота дозволяє здійснювати польоти в безпосередній близькості до оброблюваних сільськогосподарських угідь складного рельєфу. З іншого боку — кільцеподібні вихори, индуцируемые соосной несучою системою, сприяють проникненню хімікатів в густу крону рослин у всій їх висоті. Завдяки цьому КА-26 успішно використовується на виноградних плантаціях, з полів пшениці і бавовнику, цукрового буряку й рису, на гірських пасовищах й у садах. По висновкам зарубіжних фахівців, застосування вертольота КА-26 за захистом рослин обходиться набагато дешевше, ніж використання будь-яких наземних средств.

Список литературы

Для підготовки даної роботи було використані матеріали із сайту internet.