Автожир¶

Автожир — это летательный аппарат тяжелее воздуха, у которого подъёмная сила создаётся несущим винтом, вращающимся в режиме авторотации под действием набегающего потока воздуха, а поступательное движение обеспечивается воздушным или реактивным винтом (толкающим или тянущим). В отличие от вертолёта, несущий винт автожира не соединён с двигателем в полёте (за исключением предстартовой раскрутки), что делает конструкцию проще, дешевле и безопаснее на малых скоростях, но ограничивает возможности висения и вертикального взлёта.

¶История

¶Ранние разработки

Идея использования авторотации для создания подъёмной силы была впервые реализована в начале XX века. В 1919 году испанский инженер Хуан де ла Сьерва (Juan de la Cierva) начал эксперименты с роторами для предотвращения сваливания самолётов на малых скоростях. В 1923 году он построил первый действующий автожир — C.4, который совершил успешный полёт 9 января 1923 года в Хетафе (Испания). Аппарат имел четырёхлопастный ротор, шарнирно закреплённый на фюзеляже, и толкающий винт от двигателя «Ле Рон» (Le Rhône) мощностью 60 л. с. Позднее, в 1925 году, Сьерва создал модель C.6, которая стала первой серийной машиной.

¶Развитие в 1920–1930-х годах

В 1920-х годах автожиры активно совершенствовались. В 1928 году британская компания «Авро» (Avro) выпустила модель Avro 671 Cierva C.30, которая стала одной из самых массовых: построено около 150 экземпляров. В 1930-х годах в СССР под руководством Николая Камова и Николая Скржинского были созданы первые советские автожиры — КАСКР-1 (1929 год) и ЦАГИ-1-ЭА (1931 год). В 1935 году в Германии фирма «Фокке-Вульф» (Focke-Wulf) разработала автожир Fw 61, который, однако, часто ошибочно считают вертолётом из-за возможности висения.

¶Спад интереса и возрождение

После Второй мировой войны интерес к автожирам снизился из-за развития вертолётов, способных зависать и взлетать вертикально. Однако в 1950–1960-х годах в США и Европе появились лёгкие спортивные автожиры, такие как Bensen B-8 (1955 год, США) — простой одноместный аппарат, который можно было построить из набора деталей. В 1970–1980-х годах в СССР выпускались экспериментальные модели, например, А-1 (1970 год) и А-2 (1975 год). В 1990-х годах автожиры пережили второе рождение как ультралёгкие летательные аппараты для любительской авиации.

¶Конструкция и принцип работы

¶Основные элементы

Автожир состоит из следующих ключевых частей:

• Несущий винт (ротор) — лопасти, закреплённые на втулке с шарнирами (горизонтальными и вертикальными), что позволяет им свободно махать и менять угол атаки. В полёте ротор вращается за счёт авторотации — набегающий поток воздуха создаёт подъёмную силу, а лопасти работают как крылья.
• Двигатель — обычно поршневой или турбовинтовой, мощностью от 50 до 300 л. с., расположенный в передней или задней части фюзеляжа. Он приводит в движение толкающий или тянущий винт.
• Воздушный винт — создаёт тягу для поступательного движения. В большинстве современных автожиров используется толкающий винт (сзади), что улучшает обзор пилота.
• Фюзеляж — обычно открытая или закрытая кабина с местом для пилота и пассажира (в двухместных моделях).
• Хвостовое оперение — киль и стабилизаторы для обеспечения устойчивости и управляемости.
• Шасси — колёсное (трёх- или четырёхстоечное) или лыжное.

¶Принцип авторотации

Авторотация — это режим вращения несущего винта без подвода мощности от двигателя. Лопасти ротора имеют положительный угол установки (обычно 2–5 градусов). При движении автожира вперёд воздух набегает на лопасти снизу, создавая подъёмную силу и вращающий момент. Вращение поддерживается за счёт того, что набегающий поток воздуха действует на лопасти, как на ветряк. Скорость вращения ротора зависит от скорости полёта и угла атаки лопастей. В отличие от вертолёта, автожир не может зависать, так как для авторотации требуется поступательное движение.

¶Управление

Управление автожиром осуществляется с помощью:

• Ручки циклического шага — изменяет угол атаки лопастей, что позволяет наклонять ротор и менять направление полёта.
• Педалей — управляют рулём направления на хвостовом оперении.
• Ручки газа — регулирует мощность двигателя.

¶Классификация

¶По типу двигателя

• Поршневые автожиры — наиболее распространённые, используют авиационные бензиновые двигатели (например, Rotax 912, Lycoming O-320).
• Турбовинтовые автожиры — редкие, применяются в экспериментальных моделях (например, CarterCopter).
• Электрические автожиры — прототипы, разрабатываемые с 2010-х годов (например, Volocopter — гибрид автожира и мультикоптера).

¶По назначению

• Спортивные и любительские — одноместные или двухместные, массой до 500 кг, предназначенные для полётов в хорошую погоду. Примеры: Bensen B-8, Magni M-16 (Италия), AutoGyro MTOsport (Германия).
• Транспортные и грузовые — более крупные, с закрытой кабиной, массой до 1000 кг. Примеры: Carter Aviation Technologies C-1 (США), Air Command Commander (США).
• Учебные — двухместные с двойным управлением, например, AutoGyro Cavalon.
• Военные и разведывательные — в 1930-х годах использовались в СССР (например, А-7) и Великобритании для корректировки артиллерийского огня. В настоящее время применяются в отдельных странах для патрулирования.

¶По типу взлёта и посадки

• Классические — взлёт с разбегом (50–200 м) и посадка с пробегом (10–50 м).
• С укороченным взлётом (STOL) — за счёт предварительной раскрутки ротора от двигателя или специального привода (например, AutoGyro Calidus).
• С вертикальным взлётом (VTOL) — гибридные модели, способные зависать за счёт дополнительных винтов (например, CarterCopter).

¶Применение

¶Гражданская авиация

Автожиры используются в основном в любительской авиации, авиационных клубах и для частных полётов. Их преимущества — низкая стоимость (от 1 до 5 млн рублей за новый аппарат), простота пилотирования (не требуется сложная подготовка, как для вертолёта) и высокая безопасность при отказе двигателя (автожир может планировать с авторотацией). В России автожиры популярны в авиационных клубах (например, «Авиатор» в Московской области, «Аэроград» в Татарстане).

¶Сельское хозяйство

В некоторых странах (США, Австралия, Бразилия) автожиры применяются для авиахимработ — опрыскивания полей, так как они могут летать на малых высотах (5–20 м) и имеют низкую скорость сваливания (около 30 км/ч). Однако из-за малой грузоподъёмности (до 200 кг) их использование ограничено.

¶Патрулирование и мониторинг

Автожиры используются для патрулирования линий электропередач, нефте- и газопроводов, а также для наблюдения за лесными пожарами. В России в 2010-х годах такие полёты проводились в Сибири и на Дальнем Востоке.

¶Военное применение

В 1930-х годах автожиры состояли на вооружении в СССР (модель А-7, 1934 год) и Великобритании (модель Cierva C.30). Они использовались для разведки и корректировки артиллерии. В настоящее время военные автожиры не производятся серийно, но отдельные модели (например, CarterCopter) рассматриваются для разведывательных миссий.

¶Преимущества и недостатки

¶Преимущества

• Безопасность при отказе двигателя — автожир может безопасно снижаться с авторотацией, в отличие от самолёта, который требует планирования, и вертолёта, который может потерять управление.
• Простота конструкции — меньше движущихся частей, чем у вертолёта, что снижает стоимость и сложность обслуживания.
• Низкая скорость сваливания — около 30–40 км/ч, что позволяет выполнять полёты на малых высотах.
• Короткий разбег и пробег — взлётная дистанция 50–200 м, посадочная — 10–50 м.

¶Недостатки

• Невозможность висения — автожир не может зависать в воздухе, что ограничивает его применение в условиях ограниченного пространства.
• Чувствительность к ветру — при сильном боковом ветре (более 15 м/с) управление затруднено.
• Ограниченная грузоподъёмность — обычно до 250–300 кг, включая пилота и топливо.
• Шум — несущий винт создаёт значительный уровень шума (до 90–100 дБ), что ограничивает использование в городских условиях.

¶Интересные факты

• В 1931 году советский автожир ЦАГИ-1-ЭА установил рекорд высоты — 4000 м.
• В 1935 году автожир Cierva C.30 стал первым летательным аппаратом, совершившим посадку на палубу авианосца (HMS «Furious»).
• В 2000-х годах компания Carter Aviation Technologies (США) разработала прототип CarterCopter, который мог разгоняться до 500 км/ч и зависать за счёт складывающегося ротора.
• В России автожиры производятся малыми сериями компаниями «Авиатех» (модель А-2М) и «АэроКомпозит» (модель АК-1).

¶Источники

• Хуан де ла Сьерва. «The Autogiro» (1931).
• Николай Камов. «Автожиры» (1936).
• Федеральное агентство воздушного транспорта РФ. «Сертификационные требования к автожирам» (2020).
• Журнал «Авиация и космонавтика» (статьи за 2010–2023 годы).
• «Jane's All the World's Aircraft» (издания 1925–2023 годов).