Вертолёт

Вертолёт, летательный аппарат тяжелее воздуха с вертикальными взлётом и посадкой, подъёмная сила в котором создаётся одним или несколькими (чаще двумя) несущими винтами. Слово «вертолёт» введено вместо иностранного «геликоптер». В. взлетает вертикально вверх без разбега и совершает вертикальную посадку без пробега, неподвижно «висит» над одним местом, допуская поворот вокруг вертикальной оси в любую сторону, производит полёт в любом направлении со скоростями от нуля до максимальной. При вынужденной остановке двигателей в полёте В. может совершить планирующий спуск и посадку, используя самовращение (авторотацию) несущих винтов. Во избежание срыва потока с лопастей и для увеличения скорости полёта некоторые В. имеют небольшое крыло, разгружающее несущие винты.

В зависимости от способа уравновешивания реактивного момента несущего винта различают В.: одновинтовые (с хвостовым винтом или с реактивным приводом несущего винта), двухвинтовые (соосные; продольной схемы; с перекрещивающимися осями несущих винтов; с поперечным расположением несущих винтов, или поперечной схемы) и многовинтовые. Из них получили распространение В.: одновинтовые с хвостовым винтом (без крыла и с крылом); двухвинтовые соосные (рис. 1 ) и В. продольной схемы.

В. любой схемы состоит из планёра, аналогичного самолётному (фюзеляж, шасси, органы управления, электро-, радио- и навигационное оборудование и т.д.), винтовой несущей системы (несущих винтов), двигательной (силовой) установки (см. Вертолётный двигатель ), трансмиссии (привода). Одновинтовые В. с механическим приводом, кроме того, имеют хвостовой винт и систему управления им.

Подавляющее большинство конструкций несущих винтов В. выполнено с шарнирной подвеской лопастей. Такая подвеска даёт возможность лопастям совершать маховое движение, обеспечивающее балансировку В. во всём диапазоне скоростей полёта. В то же время маховое движение лопастей ставит предел увеличению скорости полёта В. свыше 350—370 км/ч из-за срыва потока на них. В 1965 появились В. американской фирмы «Локхид» с бесшарнирными полужёсткими винтами, у которых маховое движение концов лопастей осуществляется вследствие упругого изгиба лопастей. В 60-е гг. 20 в. начались разработки конструкций жёстких винтов, у которых практически устранено маховое движение. Такие винты могут быть применены только в двухвинтовой соосной системе, обеспечивающей балансировку и управление В. Жёсткие соосные винты, не имея срыва потока, позволят довести скорость полёта до 500—600 км/ч. Основные три типа конструктивного выполнения лопастей — смешанная конструкция со стальным трубчатым лонжероном , цельнометаллическая конструкция с прессованным из алюминиевого сплава лонжероном; цельно-стеклопластиковая лопасть. Аэродинамическая компоновка лопасти зависит от назначения В. и определяется условиями взлёта, значением максимальной скорости конца лопасти при максимальной скорости полёта.

Управление несущими винтами состоит из двух систем: циклического управления шагом лопастей и управления общим шагом лопастей. Циклическое управление шагом лопастей выполняется автоматом перекоса, изобретённым Б. Н. Юрьевым в 1911. Автомат перекоса (рис. 2 ) расположен на оси винта двух колец, подвешенных на кардане к неподвижной опоре. Внутреннее кольцо соединено с тягами продольного и поперечного управления; внешнее кольцо — с тягами, управляющими лопастями. Под действием тяг управления внутреннее кольцо автомата перекоса наклоняется, вызывая синусоидальное изменение углов установки лопастей в осевом шарнире и появление горизонтальной составляющей тяги несущего винта, которая вызывает поступательное движение В. и наклоняет его в сторону движения. Управление общим шагом лопастей осуществляется одновременным поворотом их в осевом шарнире относительно продольной оси лопасти посредством рычагов и тяг и служит для изменения вертикального режима полёта: при одновременном увеличении угла установки всех лопастей В. поднимается; при одновременном уменьшении углов — опускается. Продольное и поперечное управление В. осуществляется через автоматы перекоса; путевое управление — изменением шага лопастей хвостового винта (на одновинтовых В.) или одновременным изменением общего шага лопастей в противоположных направлениях (на соосных В.). При переходе на режим безмоторного планирования (режим самовращения несущих винтов) опусканием рычага общего шага уменьшают угол установки лопастей до 3—5°.

Наибольшего развития вертолётостроение достигло в СССР (научно-конструкторские коллективы под руководством М. Л. Миля и Н. И. Камова), в США фирмы «Сикорский», «Боинг», «Белл», «Каман»), Франции («Сюд-авиасьон»), Англии («Уэстленд») и Италии («Агута»). В. широко применяют в народном хозяйстве СССР: на работах по борьбе с с.-х. вредителями и болезнями садов, виноградников и ценных технических культур, а также по подкормке посевов (Ка-15, Ка-26, Ми-1, Ми-2); для транспортных (Ми-4, Ми-6) и пассажирских (Ми-8) перевозок; при проведении геологоразведочных работ (Ка-26); для гравиметрической съёмки (Ка-18); для разведки ледовой обстановки (Ми-1, Ка-15); для патрулирования линий высокого напряжения, газо- и нефтепроводов (Ка-18, Ка-26); для перевозки и монтажа крупногабаритного оборудования, установки мачт и др. монтажных работ (Ми-10); для санитарных и спасательных работ (Ка-18) и т.д.

В. входят в состав вооружённых сил всех крупных государств и применяются в зависимости от их назначения: для переброски тактических воздушных десантов, перевозки войск и грузов, эвакуации с поля боя раненых и поврежденной боевой техники (военно-транспортные В., рис. 3 ), для поражения огневых средств, открыто расположенной живой силы и техники, а также постановки минно-взрывных противотанковых и противопехотных заграждений и дымовых завес (В. непосредственной поддержки войск); для поиска и уничтожения подводных лодок (противолодочные, корабельные и базовые В.); для ведения радиационной, химической, инженерной разведки, наблюдения за полем боя и корректировки артиллерийского огня (В. воздушной разведки). Кроме того, В. применяют для траления мин и буксировки тралов, лодок и т.д.; для осуществления спасательных операций на море и на суше; для обеспечения связи командования и в качестве воздушных командных пунктов; для наведения наплавных мостов и переправ через водные преграды; для постановки радиопомех и т.д.

Серийное производство отечеств. В. было начато в 1951 выпуском трёхместного В. Ми-1. В 1954 был выпущен В. Ми-4, в 1958 — двухмоторный турбовинтовой В. Ми-6 (рис. 4 ) с грузоподъёмностью, превышающей 6 т, и. пассажировместимостью 70—80 чел., а в 1965 — В. Ми-10 (рис. 5 ). С 1953 по 1968 был налажен серийный выпуск двухвинтовых соосных вертолётов Ка-10, Ка-15, Ка-18, Ка-25 (рис. 6 ), Ка-26 (рис. 7 ). В 1968 был создан самый грузоподъёмный В. В-12 с поперечным расположением винтов (конструкции М. Л. Миля), поднявший в марте 1969 коммерческий груз 31130 кг на высоту 2950 м (о др. рекордах В. см. Вертолётный спорт ). См. также Авиация.

Лит.: Изаксон А. М., Геликоптеры, 2 изд., М., 1947: Камов Н. И., Винтовые летательные аппараты, М., 1948: Братухин И. П., Проектирование и конструкции вертолетов, М., 1955; Юрьев Б. Н., Аэродинамический расчет вертолетов, М., 1956: Изаксон А. М., Советское вертолетостроение, М., 1964; Вертолеты, т. 1—2, М., 1966—67.

Н. И. Камов.

Рис. 1. Компоновочная схема двухвинтового соосного вертолёта Ка-18: 1 — лопасти несущих винтов; 2 — носовая часть фюзеляжа; 3 — приборная доска; 4 — педали путевого управления; 5 — приемник воздушного давления; 6 — переднее шасси; 7 — подножка; 8 — кресла; 9 — передний бензиновый бак; 10 — главное шасси; 11 — задний бензиновый бак; 12 — радиооборудование; 13 — хвостовая балка; 14 — хвостовая опора; 15 — вертикальное оперение; 16 — стабилизатор; 17 — двигатель; 18 — колонка несущих винтов; 19 — рычаг управления двигателем и несущими винтами; 20 — ручка продольно-поперечного управления.