Вертолёт как винтокрылый летательный аппарат¶
Вертолёт (от греч. ἕλιξ — «спираль» и πτερόν — «крыло»; в русскоязычной традиции также распространено заимствованное написание «хеликоптер») — это винтокрылый летательный аппарат тяжелее воздуха, у которого подъёмная сила и тяга создаются одним или несколькими несущими винтами, вращаемыми силовой установкой. В отличие от самолёта, вертолёт не нуждается в разбеге и пробеге: взлёт и посадка выполняются вертикально, а движение возможно в любом направлении, включая полёт назад и вбок, а также висение на месте. Эти свойства определяют особую нишу аппарата — работы, где требуется точное маневрирование в ограниченном пространстве.
¶Принцип работы
Несущий винт вертолёта выполняет одновременно функции движителя и крыла. Лопасти, вращаясь, отбрасывают воздух вниз и создают реактивную подъёмную силу. Управление достигается изменением угла установки лопастей (шаг винта): общий шаг меняет величину подъёмной силы, а циклический шаг наклоняет плоскость вращения винта, задавая направление полёта. Для компенсации реактивного момента на большинстве одновинтовых схем служит рулевой винт на хвостовой балке; в соосных, продольных и поперечных схемах применяются два несущих винта, вращающихся навстречу друг другу.
Авторотация — режим, при котором при отказе двигателя винт раскручивается набегающим потоком воздуха, позволяя совершить планирующий спуск и посадку. Это одна из ключевых особенностей, отличающих вертолёт от других летательных аппаратов.
¶История
Первые идеи винтокрылого аппарата высказывал ещё Леонардо да Винчи в XV веке, однако практическая реализация стала возможной лишь с появлением лёгких и мощных двигателей. В 1907 году француз Поль Корню поднял свой аппарат на высоту около полуметра, а в 1920-е годы испанский инженер Хуан де ла Сиерва создал автожир — промежуточную конструкцию с свободно вращающимся несущим винтом.
Подлинный прорыв совершил Игорь Сикорский, эмигрировавший в США российский авиаконструктор. В 1939 году его аппарат VS-300 впервые поднялся в воздух в одновинтовой схеме с рулевым винтом, а в 1942 году начался серийный выпуск вертолёта R-4. Эта компоновка стала классической и доминирует до сих пор.
В СССР работы велись в ЦАГИ под руководством Б. Н. Юрьева, а также в ОКБ Миля и Камова. В 1948 году совершил первый полёт Ми-1, затем появились Ми-4, Ми-6, Ми-8 — самый массовый вертолёт в мире, выпущенный в количестве свыше 17 тысяч экземпляров. Соосная схема Камова (Ка-15, Ка-27, Ка-52) позволила создать компактные машины для корабельного базирования.
¶Классификация
Вертолёты различают по нескольким признакам.
По компоновке несущей системы:
| Схема | Особенности | Примеры |
|---|---|---|
| Одновинтовая с рулевым винтом | Наиболее распространённая | Ми-8, Robinson R44 |
| Соосная | Компактность, отсутствие рулевого винта | Ка-27, Ка-52 |
| Продольная | Большая грузоподъёмность, два винта по оси | CH-47 Chinook |
| Поперечная | Два винта на крыльях | V-22 Osprey (конвертоплан) |
По назначению выделяют транспортные, боевые (ударные), многоцелевые, поисково-спасательные, санитарные, сельскохозяйственные, разведывательные и специальные машины.
По массе: лёгкие (до 2 тонн), средние, тяжёлые и сверхтяжёлые, к которым относится, например, Ми-26 грузоподъёмностью до 20 тонн.
¶Применение
Вертолёт незаменим там, где нет оборудованных аэродромов. Основные сферы:
- Транспортные перевозки — доставка грузов и пассажиров в труднодоступные районы, на месторождения, в Арктику.
- Военное дело — огневая поддержка, высадка десанта, эвакуация раненых, противолодочная и поисковая работа.
- Медицина — санитарная авиация, срочная транспортировка больных и пострадавших.
- Спасательные операции — поиск и эвакуация людей при наводнениях, пожарах, в горах.
- Строительство и монтаж — подъём конструкций, установка опор ЛЭП, работа на высотных объектах.
- Сельское хозяйство — авиаопрыскивание, обработка полей.
- Мониторинг — патрулирование трубопроводов, линий электропередачи, лесных пожаров.
¶Особенности эксплуатации
Вертолёт сложнее в управлении, чем самолёт, из-за необходимости постоянно балансировать между тягой, креном и курсом. Расход топлива выше, дальность и скорость уступают самолётам: крейсерская скорость большинства машин составляет 200–300 км/ч. Ограничения накладывают вибрации, износ трансмиссии и повышенные требования к квалификации пилотов. Тем не менее именно эти аппараты обеспечивают доступ туда, где другие виды транспорта бессильны.
¶Источники
- Авиационная энциклопедия «Уголок неба».
- Материалы ЦАГИ по истории винтокрылой авиации.
- Технические описания ОКБ Миля и ОКБ Камова.
- Общие сведения о вертолётах в авиационных справочниках.