Геликоптер — вертолёт с несущим винтом¶

Геликоптер — летательный аппарат тяжелее воздуха, подъёмная сила которого создаётся вращающимся несущим винтом, а горизонтальное движение обеспечивается за счёт отклонения вектора тяги винта или вспомогательных устройств. Термин является калькой с французского hélicoptère (от др.-греч. ἕλιξ — «винт, спираль» и πτερόν — «крыло»), в русском языке закрепился вариант «вертолёт», предложенный в 1910-х годах Б.Н. Юрьевым; оба слова обозначают один и тот же класс летательных аппаратов.

¶Принцип полёта

В отличие от самолёта, крыло которого создаёт подъёмную силу только при наличии поступательного движения, несущий винт геликоптера способен генерировать подъёмную силу в режиме висения — без горизонтальной скорости. Лопасть винта представляет собой аэродинамический профиль, вращающийся вокруг вертикальной оси; набегающий поток создаёт на каждой лопасти подъёмную силу, суммарная тяга винта уравновешивает вес машины.

Основная сложность конструкции связана с реакцией корпуса на вращение винта: согласно закону сохранения момента импульса, вращение винта вызывает встречное вращение фюзеляжа. Для компенсации этого эффекта применяются:

• Соосная схема — два винта вращаются навстречу друг другу на одной оси, моменты взаимно уравновешивают себя (Ка-26, Ка-52);
• Классическая схема — горизонтальный несущий винт и рулевой винт на хвостовой балке, создающий встречный момент (Ми-8, Robinson R44);
• Схема с несущим винтом в кольцевом канале (Fan-in-fin) и иные решения.

¶История

Идея летательного аппарата с вращущимися лопастями восходит к проекту винтокрыла, запатентованному в 1754 году М.В. Ломоносовым. В 1843 году английский изобретатель Джордж Кейли построил модель вертолёта с двумя соосными винтами. В 1907 году французские инженеры Поль Корню и братья Луи и Жак Бреге осуществили первые подлёты пилотируемых аппаратов с несущим винтом, хотя управляемым полётом это назвать было нельзя.

Первый полностью управляемый полёт вертолёта выполнил 14 сентября 1907 года француз Шарль Поль Ришар-Гранже на аппарате Gyroplane No. 1 конструкции братьев Бреге. В 1910—1912 годах русский офицер и изобретатель Б.Н. Юрьев создал первый проект одновинтового вертолёта с рулевым винтом и автоматом перекоса — конструкцию, ставшую основой всех последующих одновинтовых машин. В 1912 году русский инженер А.М. Столыпин совместно с Юрьевым запатентовал винтокрыл.

Серийное производство геликоптеров началось в 1940-х годах. В 1942 году немецкий Focke-Achgelis Fa 223 поступил на вооружение люфтваффе, а в 1944-м Sikorsky R-4 стал первым вертолётом, принятым на вооружение армии США. В СССР первым массовым вертолётом стал Ми-1 (1948), затем Ми-4 (1953), а Ми-8 (1961) стал одним из самых массовых вертолётов в истории — выпущено более 17 000 машин, они эксплуатируются в более чем 50 странах.

¶Классификация

По назначению геликоптеры делятся на:

• Гражданские — пассажирские, транспортные, санитарные, патрульные, противопожарные, коммерческие (для нужд нефтегазовой отрасли);
• Военные — транспортные, штурмовые, разведывательные, противолодочные, поисково-спасательные;
• Специальные — для проведения научных исследований, монтажных работ на высоте, сельскохозяйственного опрыскивания.

По схеме несущих систем различают одновинтовые, соосные, двухвинтовые с продольным или поперечным расположением винтов, а также машины с кольцевым винтом.

¶Устройство

Основные элементы геликоптера:

• Несущий винт — главный несущий орган, состоящий из двух-шести (у тяжёлых машин — до восьми) лопастей;
• Автомат перекоса — механизм, изменяющий шаг лопастей в зависимости от их положения в круге вращения, что обеспечивает управление тангажом и креном;
• Силовая установка — авиадвигатели (обычно газотурбинные, на ранних машинах — поршневые);
• Хвостовая балка с рулевым винтом (в классической схеме) — компенсирует момент от несущего винта и обеспечивает управление по курсу;
• Шасси — опорная конструкция, бывает колёсной, лыжной, поплавковой;
• Планер — фюзеляж из алюминиевых сплавов и композитных материалов.

¶Применение

Геликоптеры применяются там, где требуется вертикальный взлёт и посадка, висение и работа на ограниченной площадке. В России вертолёты широко используются в Сибири и на Дальнем Востоке, где отсутствуют дороги и взлётные полосы. Вертолёты выполняют медицинскую эвакуацию, транспортировку грузов к буровым платформам, противопожарные работы (сброс воды с баков типа ВСБ), лесозаготовки, строительство ЛЭП.

В России вертолётостроение представлено компаниями «Вертолёты России» (входит в госкорпорацию «Ростех»), «Камов» (Новосибирск), «Миль» и «Ростсельмаш-Вертолёты» (Ростов-на-Дону). Наиболее известные российские машины: Ми-8/Ми-17, Ми-26 (самый грузоподъёмный вертолёт в мире — до 20 т), Ка-52 «Аллигатор», Ми-28Н «Ночной охотник», Ка-226.

¶Мировые рекорды

Скорость вертолёта с классической схемой ограничена скоростью срыва обтекания лопастей на подветренной стороне. Рекорд скорости для одновинтовых машин принадлежит Sikorsky X2 (2010) — 460 км/ч, а для соосной схемы — Sikorsky X3. Мировой рекорд высоты для вертолётов принадлежит французской машине Aérospatiale SA 315B Lama, поднявшейся 23 июня 1972 года на высоту 12 442 метра.

Источники:

• Балабанов А.О. «Вертолёт. Двигатель. Полёт»
• Гапонов С.В. «Вертолёты России»
• Котельников В.П. «История вертолёта»
• Энциклопедия «Техника молодёжи»
• Справочник «Вертолёты России: 1910—2020»