Лёгкие многоцелевые вертолёты

Курсовая работа

Введение в специальность вертолетостроение

Содержание

1. История освоения воздушного пространства

2. Вклад отечественных ученых

3. Краткая история вертолетов

4. Основные качества вертолета

5. Легкие многоцелевые вертолеты. Назначение, особенности конструкции. Сравнение отечественных и зарубежных вертолетов этого класса

6. Современное название вертолетостроения

1. История освоения воздушного пространства

История развития авиации и история воздухоплавания фактически являются двумя составляющими одного целого - истории покорения человеком воздушного пространства.

Согласно словаря Ожигова воздухоплавание - это теория и практика передвижения по воздуху на аппаратах легче воздуха. Что касается слова «авиация» то оно было позаимствовано в начале двадцатого века из французского, в который, в своё время, пришло из латинского языка, где avis означало «птица» и используется в значении теория и практика передвижения в атмосфере на летательных аппаратах тяжелее воздуха;

Истории покорения человеком воздушного пространства насчитывает много веков. Условно её можно разбить на следующие основные вехи:

К первым в истории беспилотным летательным аппаратам можно отнести:

- летающий фонарик, изобретение которого приписывается китайскому генералу Чжугэ Ляну жившему в 180-234 г. н. э., (хотя есть данные, что они были известны в Китае ещё в третьем веке до н.э.). Фонарик представлял собой бумажную емкость, в которую устанавливался горящий масляный светильник. Под действием нагретого огнём воздуха светящийся фонарь поднимался вверх, наводя ужас на суеверных врагов генерала. Фактически современные воздушные шары - это результат модернизации летающего фонарика.

В IX веке в мусульманской Испании - Андалусии ученый и изобретатель по имени Аббас ибн Фирнас в возрасте 65 лет разработал и успешно испытал летательный аппарат, состоящий из обтянутых материей корпуса и крыльев. Конструкция аппарата впервые в истории позволила изменять высоту и направление полёта (фактически это был первый в мире дельтаплан). Аббас ибн Фирнас не только сумел продержаться в воздухе около 10 минут, но и осуществил первый в истории управляемый полёт.

В 1763 г. немецкий изобретатель по фамилии Бауэр создал проект первого в истории летательного аппарата с неподвижным крылом и пропеллером, приводимым в действие мускульной силой пилота. До Бауэра изобретатели разрабатывали летательные аппараты с подвижными крыльями (по образцу птиц). Однако этот проект реализован не был.

Первая в мире документированная практическая разработка летательного аппарата тяжелее воздуха была выполнена великим русским ученым М.В. Ломоносовым (1711 - 1765 г.)

Первый в истории воздушный шар, наполненный горячим дымом, поднялся на высоту около 300 м. 5 июня 1783 г. Запуск осуществили французы, братья Жак Этьен и Жозеф Мишель Монгольфье. В их честь шар был назван «монгольфьер». 19 сентября того же года братья подняли в воздух очередной шар. На этот раз на нём поднялись баран, петух и утка. Полет длился 10 мин. При приземлении петух повредил крыло. 21 ноября 1783 г. в окрестностях Парижа в воздух вновь поднялся огромный монгольфьер высотой более 20 м. с двумя людьми на борту. Полет на воздушном шаре продолжался около 40 мин. Шар достиг высоты 1000 м., а затем плавно опустился на землю на расстоянии 9 км от места старта. Первыми воздухоплавателями стали физик Жан Франсуа Пилатр де Розье и маркиз Франсуа Лорен д`Арланд, друзья братьев Монгольфье. С этого момента полёты на воздушном шаре прочно вошли в жизнь покорителей неба.

В 1794 г. французский физик Кутель поднялся на аэростате над укреплениями австрийцев, на недосягаемую для ружей высоту, и составил подробный план вражеских позиций. Это был первый случай использования летательных аппаратов в военных целях.

22 октября 1797 г. над парком Монсо в Париже был совершен первый прыжок с парашютом. Француз Андре-Жак Гарнерен прыгнул с воздушного шара, находящегося на высоте около 800 м.

Первый полет на аэростате, оснащённом паровым двигателем, совершил француз Анри Жиффар в 1852 г. Наличие двигателя в определённой степени позволило влиять на движение аэростата. Таким образом, воздухоплавание перевернуло очередную страницу своей истории. Возник новый вид воздушных аппаратов - дирижабль. К стати это название произошло от французского dirigeable - управляемый.

20 июля 1882 г. самолет Александра Федоровича Можайского с двумя паровыми машинами мощностью 20 и 10 л. с. отделился от земли. Он продержался в воздухе несколько секунд, затем накренился и упал на крыло, что послужило поводом для оспаривания его права считаться родоначальником мировой авиации.

В 1887 г. русский учёный К.Э. Циолковский разработал первый проект жёсткого цельнометаллического дирижабля.

Первым в истории профессиональным пилотом принято считать немецкого инженера Отто Лилиенталя (1848-1896 г.) В период с 1891 по 1896 г. им было совершено около 2000 вылетов. Для полётов он использовал модели планеров собственной конструкции. В августе 1896 г. Лилиенталь во время одного из полетов сломал себе позвоночник и в тот же день умер.

2 июля 1900 г. совершил первый полет дирижабль, созданный немецким конструктором Ф. фон Цеппелином. Дирижабли этой конструкции были известны под названием «Цеппелин» и использовались как транспортные и пассажирские воздушные средства, а так же в военных целях. В 1936 г был построен последний пассажирский цеппелин «Гинденбург». Совершив 63 полета, через год эксплуатации он сгорел при посадке в течение 10 сек.

14 декабря 1903 г. состоялся первый успешный полет самолета «Флайер» сконструированного американскими конструкторами братьями Уилбуром и Орвиллом Райт, с двигателем внутреннего сгорания. Продолжительность первого полёта составила всего 3,5 секунды. 17 декабря самолёт произвёл 4 взлёта. Во время самой удачной попытки «Флайер» пролетел около 250 м., продержавшись в воздухе уже 59 сек. Уилбер и Орвилл Райты вошли в историю авиации как пионеры воздушного пространства, положившие начало освоению неба пилотируемыми летательными аппаратами тяжелее воздуха. С этого момента полёты на летательных аппаратах легче воздуха стали постепенно отходить на второй план.

В ноябре 1906 г. братья Габриэль и Шарль Вуазен во Франции открыли первое в мире предприятие по выпуску летательных аппаратов с двигателями. Первый заказ был на аппарат с машущими крыльями. Опыт оказался неудачным. Но, начиная с 1907 г. фирма стала выпускать самолёты собственной конструкции и в конечном итоге они составили основу французский авиации.

14 мая 1908 братья Райт совершили первый полёт самолёта с двумя людьми на борту, пассажиром был Чарли Фёрнас, а 8 июля 1908 г. в Милане в воздух поднялась в Тереза Пельте. Она и стала первой женщиной-пассажиром поднявшаяся на борт самолёта. Пилота звали Леон Делагранж.

В начале 1910 г. В воздух поднялся двухмоторный аэроплан, создателем которого являлся русский инженер Б. Г. Луцкой. Это было первое в истории удачное испытание многомоторного самолёта.

В 1913 г. американцем Элмером Сперри был изобретен автопилот.

В этом же году русский инженер Игорь Иванович Сикорский создал первый в мире 4 моторный, тяжелый бомбардировщик «Илья Муромец».

В 1915 году Игорь Иванович Сикорский создал истребитель С XVI - который стал первым в мире серийно выпускаемым истребителем.

15 сентября 1956 г. советская компания «Аэрофлот» первой в мире приступила к регулярным перевозкам пассажиров и грузов на реактивных самолётах Ту-134.

В 1956 г. на Парижском авиасалоне был представлен первый в мире реактивный транспортный самолет Do.31 с вертикальным взлетом.

На этом история авиации не завершена. Я уверен, что в неё будет вписано еще много замечательных страниц.

2. Вклад отечественных ученых

В создании и развитии аэродинамики большую роль {3} сыграли отечественные ученые. Основы этой науки были заложены в нашей стране работами М.В. Ломоносова и других выдающихся ученых.

Великий русский ученый академик М.В. Ломоносов (1711—1765) успешно разрабатывал кинетическую теорию газов и начал делать опыты в области, которую мы теперь называем аэродинамикой. Так, в феврале 1754 г. он доложил конференции Академии наук в Петербурге об изобретенной им летательной машине, о которой в протоколе конференции от 1 июля того же года было записано: «Высокопочтенный советник Ломоносов показал машину, названную аэродромической*, выдуманную им и имеющую назначением при помощи крыльев, приводимых в движение заведенной часовой пружиной, нажимать воздух (отбрасывать его вниз) и подниматься в верхние слои атмосферы для того, чтобы исследовать состояние верхнего воздуха метеорологическими приборами, прикрепленными к этой аэродромической машине». Таким образом, Ломоносов первый построил летательный аппарат тяжелее воздуха типа вертолета (геликоптера), который только в наше время получил широкое распространение.

В 1871 г. русский морской офицер М.А. Рыкачев, впоследствии академик, опубликовал статью под заглавием «Первые опыты над подъемной силой винта, вращаемого в воздухе». Эти опыты, предпринятые с целью получения исходных данных для расчета вертолета, блестяще подтвердили закон пропорциональности сопротивления воздуха квадрату скорости и характерной площади тела, сформулированный основоположником механики Ньютоном (1643—1727).

Вопросами сопротивления воздуха движущимся в нем телам с успехом занимался великий русский химик Д.И. Менделеев (1834—1907). Он опубликовал в 1880 г. свой замечательный для того времени труд «О сопротивлении жидкостей и воздухоплавании», в котором на основе опытов, проведенных в лаборатории Петербургского университета, был-экспериментально подтвержден квадратичный закон сопротивления и пропорциональность силы сопротивления плотности среды при падении тел.

Самый плодотворный период в развитии аэродинамики в нашей стране связан с именем профессора Н.Е. Жуковского (1847—1921) — великого ученого, автора более 200 научных работ по механике, математике, астрономии, гидравлике, гидродинамике и аэродинамике. Особенно большие результаты дала деятельность Жуковского в области аэродинамики и ее технического приложения — авиации. Гениальный ученый и замечательный инженер, Н.Е. Жуковский сумел объединить тонкие теоретические исследования с научным экспериментом, что и привело его к поразительным достижениям в науке и технике.

Н.Е. Жуковский блестяще решил ряд задач, связанных с теорией крыла и воздушного винта. В своем труде «О присоединенных вихрях» (1906 г.) Жуковский первый создал законченную теорию образования подъемной силы крыла и вывел теорему для вычисления ее величины. Эта теория легла в основу всех позднейших теорий о работе крыла самолета. В другом выдающемся труде «Вихревая теория гребного винта» (1912 г.) Н.Е. Жуковский решил и другую основную проблему авиации, создав теорию, позволившую найти рациональные формы и методы расчета воздушных винтов. Этот труд Жуковского составил эпоху в развитии теории воздушных винтов.

Б.Н. Юрьев нашел способ управлять лопастями несущего винта. Он изобрел "автомат перекоса" - один из самых замечательных в истории вертолетостроения устройств.

3. Краткая история вертолетов

Первые идеи

Известны проекты различных летательных аппаратов, не являющиеся вертолётами, начиная с летательного аппарата Леонардо да Винчи (1475 год) и далее до, например, автожира Хуана де ла Сиервы (1920 год).

Действующий физический прибор (1754)

Независимо от идеи летательного аппарата Леонардо да Винчи, труды которого были найдены много позже, М.В. Ломоносов пытался создать летательный аппарат вертикального взлёта, который должны были обеспечивать спаренные винты (на параллельных осях), однако это устройство не подразумевало пилотируемых полётов — основным предназначением данного прибора были метеорологические исследования — всяческие измерения на разных высотах (температура, давление и т. д.). Из документов можно понять, что идея эта не нашла воплощения, в то же время можно сделать вывод о том, что этот был первый настоящий прототип вертолёта. Учёному удалось только сделать физический прибор для демонстрации принципа вертикального полёта. Вот что сказано в протоколе конференции Академии Наук (1754, июля 1; перевод с латинского) и в отчёте М.В. Ломоносова о научных работах в 1754 году (1755)

...Высокопочтенный советник Ломоносов показал изобретённую им машину, называемую им аэродинамической (воздухобежной), которая должна употребляться для того, чтобы с помощью крыльев, движимых горизонтально в различных направлениях силой пружины, какой обычно снабжаются часы, нажимать воздух (отбрасывать его вниз), отчего машина будет подниматься в верхние слои воздуха, с той целью, чтобы можно было обследовать условия (состояние) верхнего воздуха посредством метеорологических машин (приборов), присоединённых к этой аэродинамической машине. Машина подвешивалась на шнуре, протянутом по двум блокам, и удерживалась в равновесии грузиками, подвешенными с противоположного конца. Как только пружина заводилась, (машина) поднималась в высоту и потом обещала достижение желаемого действия. Но это действие, по суждению изобретателя, ещё более увеличится, если будет увеличена сила пружины и если увеличить расстояние между той и другой парой крыльев, а коробка, в которой заложена пружина, будет сделана для уменьшения веса из дерева. Об этом он (изобретатель) обещал позаботиться... / № 5 ...Делал опыт машины, которая бы, поднимаясь кверху сама, могла поднять с собою маленький термометр, дабы узнать градус теплоты на вышине, которая хотя с лишком на два золотника облегчилась, однако к желаемому концу не приведена.

Проект д’Амекура (ок.1860)

В 1853—1860 годах во Франции Понтон д’Амекур разработал проект летательной машины — «аэронефа». Аэронеф должен был подниматься вверх с помощью двух винтов, насаженных на одну вертикальную ось и вращающихся в противоположные стороны.

Вертикальный полёт (29 сентября 1907)

Первый в истории вертикальный полет состоялся 24 августа (по другим источникам, 29 сентября) 1907 года и продолжался одну минуту. Вертолёт, построенный братьями Луи и Жаком Бреге (Louis & Jacques Bréguet) под руководством профессора Шарля Рише (Charles Richet), поднялся в воздух на 50 см. Аппарат имел массу 578 кг и был оснащён двигателем Antoinette мощностью 45 л.с. Gyroplane имел 4 несущих винта диаметром 8,1 м, каждый винт состоял из восьми лопастей, попарно соединённых в виде четырёх вращающихся бипланных крыльев. Суммарная тяга всех винтов составляла 560—600 кг. Максимальная высота полёта на режиме висения — 1,525 м была достигнута 29 сентября. Также существуют данные о том, что в 1905 году француз М. Леже создал аппарат с двумя противоположно вращающимися винтами, который мог на некоторое время отрываться от земли.

Первый лётчик (13 ноября 1907)

Первым человеком, поднявшимся в воздух на вертолёте, был французский производитель велосипедов Поль Корню (Paul Cornu). 13 ноября 1907 он построил вертолёт, поднявший его вертикально в воздух на высоту 50 см и провисевший в воздухе 20 секунд. Основное достижение Корню состояло в попытке сделать вертолёт управляемым (нельзя сказать, правда, что эта попытка увенчалась полным успехом), для чего изобретатель установил под винтами специальные поверхности, которые, отражая поток воздуха от винтов, давали аппарату определённый запас манёвренности. Но и этот вертолёт был плохо управляемым.

Схема с автоматом перекоса (1911)

До изобретения автомата перекоса ни о каком управляемом полёте на вертолёте не могло быть и речи. 18 мая 1911 года выдающийся инженер Б. Н. Юрьев опубликовал «схему одновинтового вертолёта с рулевым винтом и автоматом перекоса лопастей». До настоящего времени этот механизм используется на большинстве вертолётов. В 1912 году Юрьев построил первую модель одновинтового вертолёта с рулевым винтом. Однако, из-за отсутствия денег он не смог запатентовать свои изобретения и продолжить разработки.

Устойчиво управляемый полёт (1922)

В 1922 году профессор Георгий Ботезат, эмигрировавший после революции из России в США построил по заказу армии США первый устойчиво управляемый вертолёт, который смог подняться в воздух с грузом на высоту 5 м и находиться в полёте несколько минут.

Россия (1908)

Игорь Сикорский построил в России два вертолёта(11)— в 1908 и 1909 годах. Вертолёт поднимался в воздух, но был недостаточно силён, чтобы поднять пилота. Поэтому Сикорский охладел к вертолёту и занялся конструированием аэроплана. Сикорский вернулся к вертолётам только в 1938 году, пытаясь сохранить свою компанию на плаву. Первый более-менее завершённый летающий образец вертолёта Сикорского VS-300 (S-46) появился в 1939 году. СССР

«Геликоптерная группа» (1926)

В 1926 году в России в ЦАГИ была сформирована «геликоптерная группа», которую возглавил А.М. Черёмухин. Результатом работы этой группы стал первый управляемый вертолёт ЦАГИ-1ЭА, совершивший свой первый полёт в сентябре 1930 года. Силовая установка ЦАГИ-1ЭА включала два РПД М-2 по 120 л. с. каждый. Взлётная масса — 1145 кг. Полёт прошёл на высоте 10—12 м над землей. Позднее на этом аппарате были достигнуты мировые рекорды: высота полёта — 605 м (в 5 раз больше, чем ранее), продолжительность — 14 минут, максимальная дальность — 3 км, скорость полёта — 21 км/ч. Для первых лётных испытаний было предложено прикрепить вертолёт к горизонтальному тросу, чтобы не дать вертолёту взлететь на высоту более нескольких метров и исключить опасность крушения в случае падения его с высоты.

Первый серийный (1952)

Первый серийный советский вертолёт — Ми-1 ОКБ под руководством М.Л. Миля. В 1948 году лётчик-испытатель М.К. Байкалов совершил на Ми-1 первый полёт с поступательной скоростью. В 1950 году были завершены государственные испытания, вертолёт пошёл в серийное производство. Ми-1 начал выпускаться с 1952 года на Казанском вертолётном заводе, что положило начало крупносерийному производству вертолётов в нашей стране. В мае 1954 года вертолёт был введён в эксплуатацию в Гражданской авиации. 8 января 1956 года Ми-1 совершил свой первый полёт в Антарктиде.

4. Основные качества вертолета

Основные принципы

Самолёт способен летать благодаря специальной изогнутой форме крыла, которое движется в потоке набегающего воздуха. Подъёмная сила создаётся за счёт того, что путь, проходимый воздухом над крылом, больше пути потока воздуха под крылом, и, соответственно, скорость верхнего потока выше. Согласно закону Бернулли, на крыло начинает действовать сила, направленная в сторону потока с большей скоростью. Вертолёт использует тот же принцип, но роль крыльев у него играют лопасти несущего винта.

Вращение несущего винта создаёт подъёмную силу, но оно же создаёт вращательный (реактивный) момент, стремящийся закрутить фюзеляж вертолёта в обратном направлении. Чтобы компенсировать реактивный момент, обычно используется дополнительный вертикальный рулевой винт (схема с рулевым винтом). Поскольку ЛА такой схемы появились первыми, такая схема называется классической. Если рулевой винт выполнен в виде вентилятора, встроенного в вертикальное хвостовое оперение, то его называют фенестроном.

Другим вариантом компенсации реактивного момента является два несущих винта, вращающихся в противоположных направлениях на одной оси (соосная схема). Второй винт называется аэродинамически симметричным соосным несущим винтом. Этот вариант использован, например, в российском Ка-50. Вертолёты такой схемы обладают меньшей эффективностью, по сравнению с одновинтовыми схемами, за счет интерференции винтов. Но у вертолета с соосной схемой диаметр несущих винтов примерно в два раза меньше, чем у вертолета с классической схемой (при сравнимой механической мощности на валу). Это обусловило применение таких вертолетов в условиях стесненного пространстра, например, для палубной авиации. Нельзя забывать, что у соосной схемы есть неустранимый конструктивный порок — повышенная вероятность схлёстывания лопастей винтов при резком манёвре. Это связано с тем, что гироскопические моменты винтов разнонаправлены. Легко видеть, что при любом маневре (например, переводе вертолета Ка-50 из горизонтального полета в кабрирование), конус лопастей верхнего винта заваливается в правую сторону, а нижнего — в левую. При достаточно резком маневре лопасти перехлестываются.

Очень интересны вертолёты, которые для компенсации реактивного момента используют эффект Коанды. Эти вертолеты обходятся вообще без дополнительных винтов (проект NOTAR). Вкратце: эффект Коанды состоит в том, что струя жидкости или газа «прилипает» к обтекаемой твердой поверхности. На вертолетах такой схемы часть реактивного момента компенсируется за счет взаимодействия струи от несущего винта со струей воздуха, выпускаемой через узкую щель, проходящую по всей длине хвостовой балки, часть — за счет реактивной тяги щелевого сопла, расположенного в конце хвостовой балки. Пример такого вертолета — MD 500.

Максимальная скорость вертолёта ограничена ввиду недопустимости постоянного достижения скорости звука на крайних участках лопастей (общая максимальная скорость на краю лопасти равна радиусу диска вращения ротора, умноженному на обороты в секунду + скорость самого вертолёта), что привело бы к разрушению конструкции.

Когда вертолёт летит вперёд, лопасти, движущиеся вперёд, имеют бо́льшую скорость относительно воздуха, чем движущиеся назад. В результате одна из половин винта создаёт бо́льшую подъёмную силу, чем другая, и возникает дополнительный кренящий момент. Чтобы этого не происходило, используется механизм компенсации, встроенный в автомат перекоса, чтобы угол наклона лопастей в левой и правой половине винта различался.

Кроме того, для снижения этого эффекта применяют дополнительные крылья — аэродинамическая схема «винтокрыл» (например, на Ми-6 и частично на Ми-24 — у этого вертолета роль дополнительных крыльев выполняют пилоны подвесного оружия). За счет дополнительной подъёмной силы на крыльях удается разгрузить несущий винт, снизить общий шаг винта и несколько снизить интенсивность эффекта кренения, а максимальную скорость — увеличить.

Кроме того, винт создаёт вибрацию, угрожающую разрушением конструкции. Поэтому в большинстве случаев применяется активная система гашения возникающих колебаний.

Преимущества и недостатки

Главным достоинством вертолётов является их манёвренность: вертолёты способны к вертикальному взлёту, вертикальной посадке, зависанию в воздухе и даже к полёту «задом наперёд». Вертолёт может приземлиться (и взлететь) в любом месте, где есть ровная площадка размером в полтора диаметра винта. Кроме того, вертолёты могут перевозить груз на внешней подвеске, что позволяет транспортировать очень громоздкие грузы, а также выполнять монтажные работы.

К недостаткам вертолётов по сравнению с самолётами можно отнести меньшую максимальную скорость, сложность в управлении, высокий удельный расход топлива и, как следствие, более высокую стоимость полёта в расчёте на пассажирокилометр или единицу массы перевозимого груза.

Классификация вертолётов

Вертолёты обычно разделяют по аэродинамической схеме, по грузоподъёмности, по назначению. По аэродинамической схеме:

Одновинтовые с рулевым винтом. Для компенсации реактивного момента используется рулевой винт, создающий тягу в направлении вращения НВ. Традиционно эту схему называют «классической схемой». По этой схеме построено большинство существующих вертолётов;

Одновинтовые со струйной системой управления. Для компенсации реактивного момента используется система управления погранслоем на хвостовой балке и реактивное сопло на конце. На Западе известна как NOTAR, англ. No Tail Rotor — «без хвостового винта», что несколько некорректно ввиду наличия множества схем, подпадающих под это определение. Пример: MD 520N; MD 900 Explorer.

Одновинтовые с реактивным принципом вращения лопастей. Также именуются реактивными вертолётами. Двигатели расположены на лопастях и на вал несущего винта не передается сильных моментов, как в случае расположения двигателей в фюзеляже. Такая схема исключает наличие реактивного момента от несущего винта . Существуют различные варианты этой схемы: с установкой прямоточных воздушно-реактивных двигателей на законцовках лопастей (собственно реактивный вертолёт), либо с соплами на законцовках лопастей и подачей горячего выхлопа на них от расположенного в фюзеляже газотурбинного двигателя («привод горячего цикла»), либо компрессорный привод «холодного цикла»: газотурбинный двигатель в корпусе вертолёта приводит компрессор, а сжатый воздух от него подводится через трубопроводы к соплам на законцовках лопастей. Было построено несколько экспериментальных машин с реактивным приводом. Пример: вертолёт ОКБ Миля В-7, Hiller YH-32 Hornet.

Только привод компрессорного типа использовался на серийно строившемся вертолёте. Пример: Sud-Ouest SO.1221 «Djinn».

Двухвинтовые продольной схемы. Компенсация реактивного момента происходит за счёт наличия двух одинаковых винтов, вращающихся в противоположные стороны и расположенных в передней и задней частях фюзеляжа. Данную схему называют также «летающий вагон». Пример: CH-47 Chinook, Як-24.

Двухвинтовые поперечной схемы. Аналогична предыдущей, но винты расположены на фермах либо крыльях по бокам фюзеляжа. Пример: В-12 (самый крупный из когда-либо взлетавших вертолётов).

Двухвинтовые соосной схемы. Компенсация реактивного момента происходит за счёт наличия двух одинаковых винтов вращающихся в противоположные стороны и расположенных на одной оси. Пример: Большинство вертолётов УВЗ им. Камова.

Двухвинтовые с перекрещивающимися плоскостями роторов. Также именуются синхроптерами. Оси вращающихся в противоположные стороны роторов наклонены по отношению друг к другу, плоскости вращения роторов пересекаются, для исключения столкновения лопастей вращение их синхронизировано. Пример: Kaman HH-43 Huskie.

Многовинтовые (вертолётные платформы). Компенсация происходит за счёт наличия равного количества противоположно вращающихся винтов.

Винтокрылы. Эта схема отличается от вышеперечисленных тем, что для создания пропульсивной тяги используется тянущий/толкающий винт или реактивный двигатель. Тут название «винтокрыл» означает, что при горизонтальном полёте винт используется как крыло (не создаёт пропульсивную силу). Пример: Ка-22, Fairey Rotodyne.

Конвертопланы. Эта схема переходного летательного аппарата, который взлетает как вертолёт с помощью винта, а в горизонтальном полете летит как самолёт, используя винты как пропеллеры. Конвертопланы разделяются на аппараты:

с поворотной винтомоторной группой (тилтротор) — крыло неподвижно, поворачивается двигатель (если он расположен на крыле) с винтом (Пример: V-22 Osprey);

с поворотным крылом (тилтвинг) — поворачивается крыло вместе с расположенной на нём винтомоторной группой;

вертикальные — элементы конструкции не поворачиваются, но аппарат стоит «на хвосте» (Heinkel Lerche II, Wespe — не построены по причине поражения Германии во Второй мировой войне). Последний тип, однако, скорее можно отнести к самолётам вертикального взлёта и посадки с кольцевым крылом.

По грузоподъемности

лёгкие — регламентируются авиационными правилами АП-27;

средние — регламентируются авиационными правилами АП-29;

тяжёлые.

Вертолет спасательной службы EC 145, базирующийся в Rega

По назначению:

Многоцелевые — большинство вертолётов на данный момент подпадают под эту категорию. Это делается из экономических соображений;

Пассажирские/административные — предназначены для перевозки пассажиров на небольшие расстояния (например, аэротакси);

Транспортные — предназначены для перевозки различных грузов в грузовой кабине и на внешней подвеске;

Вертолёты-краны — предназначены для монтирования конструкций в недоступных горных районах и высотных зданиях;

Разведывательные — предназначены для проведения различного рода разведывательных операций, как правило являются барражирующими;

Боевые — предназначенные для проведения военных операций, имеют свою классификацию

Управление

Управление по крену и тангажу на большинстве существующих вертолётов осуществляется с помощью циклического изменения угла установки лопастей (шага) несущего винта, называемого циклическим шагом с помощью автомата перекоса. При изменении циклического шага создаётся момент, наклоняющий вертолёт, в результате чего вектор тяги несущего винта отклоняется в заданном направлении. На конвертопланах управление осуществляется по-самолётному. Также возможны иные методы управления по крену и тангажу, но они не применяются на существующих вертолётах.

Управление по рысканью разнится в зависимости от аэродинамической схемы вертолёта и может быть реализовано с помощью рулевого винта (у вертолётов классической схемы), разницы общего шага винтов (у двухвинтовых вертолётов), с помощью реактивного сопла (у вертолётов со струйной системой), а также при горизонтальном движении с помощью вертикального оперения.

Для управления циклическим шагом в кабине вертолёта установлена вертикальная ручка. Её отклонение вперед/назад обеспечивает управление по тангажу, влево/вправо — по крену. Для изменения общего шага несущего ротора (соответственно, подъёмной силы вертолёта) используется отклоняемая вверх ручка «шаг-газ» под левой рукой лётчика. Управление по рысканью осуществляется педалями.

5. Легкие многоцелевые вертолеты. Назначение, особенности конструкции. Сравнение отечественных и зарубежных вертолетов этого класса

Ми-2 (по классификации НАТО Hoplite) — советский многоцелевой вертолёт, разработанный ОКБ М. Л. Миля в начале 1960-х годов. Широко применяется для выполнения множества гражданских и военных задач. В 1965 году было развёрнуто серийное производство в Польше. Построено свыше 5400 единиц. Даже в настоящее время Ми-2 принимает участие в тендерах, соревнуясь со своими преемниками Ка-226 и «Ансатом».

История

В конце 1950-х годов в Вооружённых силах и народном хозяйстве Советского Союза широкое распространение получил небольшой, лёгкий вертолёт Ми-1, он был оснащён поршневым двигателем АИ-26В, что уже не соответствовало требованиям того периода. Появились проекты усовершенствования вертолёта Ми-1 (в том числе с одним газотурбинным двигателем), однако они не получили одобрения. Во время проектных работ у работников ОКБ-329, руководил которым Михаил Леонтьевич Миль, родилась идея использования на новом вертолёте силовой установки, которая состояла бы из двух газотурбинных двигателей. Это бы значительно повысило надёжность и безопасность во время полёта. Этот проект, позднее стал известен как В-2.

Изначально, самую большую инициативу в работе над В-2 проявляли руководители ГВФ, но позже созданием нового лёгкого вертолёта заинтересовались и военные. В результате 30 мая 1960 года, ОКБ Миля было поручено правительственное задание по созданию вертолёта в сельскохозяйственной, пассажирской, транспортно-санитарной и учебной модификациях. Новый вертолёт курировал заместитель главного конструктора В.А. Кузнецов. Главным конструктором стал А.Х. Серман (позднее его заменил А.А. Бритвин), ведущим инженером по лётным испытаниям был назначен В.В. Макаров. При создании и доводке В-2 работники ОКБ Миля старались как можно больше применять детали и агрегаты Ми-1, такие как: несущий винт, узлы главного редуктора, трансмиссию и т. п.

Работы по проектированию силовой установки для В-2 было поручено ленинградскому ОКБ-117 во главе с конструктором С.П. Изотовым. Для него разработка столь малых газотурбинных двигателей была совершенно непривычной. ОКБ создало двигатель ГТД-350 мощностью 400 л.с. По своим характеристикам ГТД-350 сильно уступал иностранным двигателям, однако его создание дало возможность сотрудникам ОКБ Миля, как можно быстрее спроектировать новый лёгкий вертолёт второго поколения, равный по габаритам Ми-1, однако имевший бо́льшую пассажировместимость (8 человек вместо 3) и в большей степени превосходящий его по лётно-техническим параметрам. В январе 1961 года госкомиссия одобрила макет В-2, и в конце лета этого же года работники сборочного цеха, завода № 329 завершили работы по созданию первого опытного экземпляра.

Испытания

22 сентября 1961 года лётчик-испытатель Г.В. Алфёров совершил на В-2 первое зависание у земли и 15-минутный полёт на небольшой скорости. Уже в следующем месяце этот вертолёт стал тестироваться на государственных испытаниях.

В декабре того же года лётчиком-испытателем В.И. Аноповым был испытан второй опытный В-2, а в начале 1962 года этот вертолёт был отправлен уже на государственные испытания. Во время лётных испытаний 14 мая 1963 года лётчиком-испытателем В.И. Аноповым и инженером-испытателем НИИ ГВФ Л. Бабаджановым на втором прототипе был установлен рекорд скорости среди вертолётов этого класса (253,818 км/ч на расстоянии 100 км). Для рекордного полёта специальное оборудование было удалено, чтобы снизить любое сопротивление, колёса главных стоек шасси были заменены роликами, а носовые колёса — лыжами. Позже, в 1965 году лётчицей Т.В. Русиян на той же машине был поставлен новый рекорд — 269,38 км/ч.

В сентябре 1962 года первый опытный экземпляр был представлен членам советского правительства и представителям Польской Народной Республики. После этой демонстрации было решено начать серийный выпуск Ми-2 в Польше, силами концерна «Пезетел» (PZL — Parlstwowe Zaklady Lotnicze, Государственные авиазаводы). В отличие от другой советской авиатехники, на производство которой Польшей была получена лицензия (Ан-2, МиГ-15бис, МиГ-17Ф/ПФ), эта машина ещё не производилась в СССР.

Массовое производство

Переговоры представителей авиапромышленности обоих государств на счёт серийного изготовления вертолёта Ми-2 были начаты в 1963 году. В начале 1964 года был заключён договор о передаче полякам лицензии на постройку новых вертолётов и двигателей к ним. По этому договору Советский Союз давал гарантию на закупку в Польше достаточного числа этих машин, а также двигателей и запасных частей к ним.

Заводам в Свиднике и Жешуве пришлось в сжатые сроки освоить новые технологии производства. Советский Союз оказывал содействие в организации изготовления поставками оборудования и запчастей. Для работы в Польшу были отправлены советские конструкторы и специалисты.

26 августа 1965 года в Свиднике был поднят в воздух первый серийный Ми-2, изготовленный из советских деталей. Первый полёт Ми-2, который был полностью построен в Польше, состоялся 4 ноября 1965 года; вертолётом управлял экипаж в составе лётчиков В. Мерцика, К. Московича и X. Яровского.

Первые вертолёты были переданы в СССР для тестовых полётов. Внешним видом серийные Ми-2 имели отличия от доработанного второго прототипа (В-2): на них отсутствовала килевая поверхность на хвостовой балке и отличалась форма отверстий в передней части «кабана» под воздухозаборником маслорадиатора (они были не овальными, а прямоугольными). Помимо этого было изменено расположение антенн радиостанции и проблескового огня.

Уже в следующем году серийное изготовление Ми-2 было начато на полную мощность. Первый серийный вертолёт был возвращён ВВС Польши 29 декабря 1966 года после четырёхмесячных заводских тестов. К сожалению, этот экземпляр не сохранился.

За помощь в освоении изготовления Ми-2, работники Московского вертолётного завода получили польские государственные награды, а Генеральный конструктор М.Л. Миль и Н.С. Отделенцев, который внёс значительный вклад при внедрении Ми-2 в производство — Командорские Кресты Возрождения Польши.

Массовое производство вертолётов Ми-2 завершилось в 1992 году, к тому моменту было построено свыше 5400 единиц.

В 1967 году состоялась международная премьера, где представлял новый вертолёт не Советский Союз, а Польша. Серийный Ми-2П польского изготовления (регистрация SP-PSC, зав. № 530322047) был показа