Геликоптер — винтокрылый летательный аппарат¶
Геликоптер — винтокрылый летательный аппарат (ВС), подъёмная сила которого создаётся одним или несколькими вращающимися несущими винтами, а не неподвижным крылом, как у самолёта. Термин «геликоптер» происходит от греческих слов helix (винт) и pteron (крыло). В русскоязычной технической традиции чаще используется синоним вертолёт (от «вертикальный» и «лёт»), введённый в оборот в СССР в 1930-е годы; оба слова обозначают один и тот же класс летательных аппаратов.
¶Принцип действия
Основу геликоптера составляет несущий винт — большая «вертушка» с наклонными лопастями. При вращении каждая лопасть работает как маленькое крыло: набегающий поток воздуха создаёт на ней подъёмную силу. Направляя винт вниз, геликоптер отталкивает воздух к земле, а воздух, в соответствии с третьим законом Ньютона, толкает аппарат вверх. Изменение шага лопастей (угла их атаки) позволяет плавно менять тягу — разгоняться, подниматься, опускаться и зависать в воздухе.
Главная сложность конструкции — реактивный момент. Лопасти, вращаясь, стремятся развернуть фюзеляж в противоположную сторону. Для компенсации применяются:
- соосные несущие винты — два винта на одной оси, вращающихся навстречу друг другу (схема М.Л. Миля);
- буксировочный винт («хвостовой») — уравновешивает момент и одновременно обеспечивает управление по курсу;
- векторно-реактивные сопла — струи сжатого воздуха на концах лопастей, применявшиеся на некоторых машинах (например, на Орион);
- разнесённые винты — два винта на разных концах балки.
¶Классификация
По компоновке несущих винтов различают:
| Схема | Описание | Примеры |
|---|---|---|
| Классическая | Один несущий винт и хвостовой винт | Ми-8, Robinson R44 |
| Соосная | Два соосных винта, хвостовой не нужен | Ка-26, Ка-52 |
| Тандемная | Два винта вдоль фюзеляжа | CH-47 Chinook, Ка-29 |
| Трёхвинтовая | Один несущий и два рулевых винта | V-22 Osprey (конвертоплан) |
По назначению геликоптеры делятся на транспортные, пассажирские, санитарные, противолодочные, боевые, спасательные, противопожарные, коммунальные и учебные.
¶История
Идея винтового полёта стара сама по себе: в XV веке Леонардо да Винчи нарисовал проект «воздушного винта» — завитую ленту, приводимую в действие человеком. Однако первые работающие геликоптеры появились лишь в XX веке.
В 1907 году французы Поль Корню и братья Луи и Жак Бреге подняли аппараты в воздух на несколько десятков секунд. В 1911-м русский инженер-самоучка Иван Сикорский построил «Русский витязь» — первый в мире четырёхмоторный самолёт, а в 1913-м — «Илью Муромца». В том же 1913 году русский изобретатель Борис Юрьев, ученик Н.Е. Жуковского, запатентовал схему современного геликоптера с рулевым винтом и автоматом перекоса — она и применяется до сих пор.
В 1939 году в США первый полёт совершил Sikorsky VS-300 конструкции Игоря Сикорского (эмигрировавшего из России), ставший прообразом серийных машин. В СССР первым массовым геликоптером стал Ми-1 (1948), а Ми-4 и Ми-6 вывели страну в мировые лидеры по вертолётостроению. ОКБ Михаила Миля и ОКБ Николая Камова создали десятки типов машин, многие из которых производились по лицензии за рубежом.
¶Устройство
Основные элементы геликоптера:
- Фюзеляж — несущая конструкция, в которой размещают экипаж, пассажиров или груз.
- Несущий винт с редуктором, приводимым в действие газотурбинными (реже поршневыми) двигателями.
- Хвостовая балка с рулевым винтом и редуктором.
- Шасси — колёсное, лыжное или поплавковое.
- Система автоматического управления — в современных машинах полностью электронная, с fly-by-wire.
¶Применение
Геликоптеры незаменимы там, где нужны вертикальный взлёт и посадка, зависание в воздухе и работа на малых высотах. В России они широко используются в МЧС, медицине (санитарная авиация), нефтегазовой отрасли (доставка персонала на морские платформы), сельском хозяйстве (опрыскивание), геологоразведке, армии и на Крайнем Севере, где аэродромная сеть разрежена. Крупнейший в мире грузовой вертолёт — Ми-26, способный поднять до 20 тонн.
¶Интересные факты
- Рекорд высоты для геликоптеров с несущим винтом принадлежит машине Aérospatiale AS 350 B3 — 12 954 м, установлен в 2005 году.
- Геликоптеры способны выполнять полёт задним ходом и боком — за счёт наклона плоскости винта.
- Вертолёт может безопасно сесть с остановленным двигателем, выполнив авторотацию — раскрутку винта набегающим потоком.
¶Источники
- Жуковский Н.Е. «Винтовое движение»
- Милич М.Л. «Вертолёт. Теория и конструкция»
- Камов Н.К. «Конструкция вертолётов»
- «Авиация и космонавтика», журнал
- Энциклопедия «Кругосвет»