Вертолёт

Вертолёт, летательный аппарат, у которого подъёмная сила, а также пропульсивная сила для горизонтального полёта создаются одним или несколькими вращающимися несущими винтами (НВ). Вертолёт может зависать неподвижно в воздухе, перемещаться в пространстве в любом направлении благодаря возможности изменения величины и направления равнодействующих аэродинамических сил, создаваемых НВ. Эти свойства позволяют вертолёту совершать вертикальный взлёт и посадку на неподготовленные площадки ограниченных размеров (крыша дома, палуба корабля и т. п.). При отказе двигателей вертолёт может продолжать полёт, снижаясь с небольшой вертикальной скоростью в режиме авторотации (при этом лопасти НВ вращаются за счёт энергии набегающего потока).

Вертолёты классифицируют: по назначению (многоцелевые, пассажирские, транспортные, боевые, вертолёты-краны и др.) и взлётной массе (сверхлёгкие, лёгкие, средние, тяжёлые); по типу привода НВ; по числу НВ (одно-, двух- и многовинтовые) и их взаимному расположению (продольные, соосные, поперечные), от чего зависит тип управления и балансировки вертолёта; по типу взлётно-посадочных устройств (сухопутные, амфибии). Уникальные лётные характеристики вертолёта обусловили их широкое применение в военных и гражданских целях. Вертолётный парк мира к 2019 г. насчитывал свыше 70 тыс. шт.

Гражданские вертолёты предназначены для перевозки пассажиров и грузов, выполнения строительно-монтажных и сельскохозяйственных работ, обеспечения медицинской помощи и общественной безопасности, проведения аварийно-спасательных работ, мониторинга окружающей среды, аэрофотосъёмок, тушения пожаров, патрулирования дорог, нефтегазопроводов, проведения антитеррористических операций, ледовой разведки при проводке судов и др.

Военные вертолёты состоят на вооружении армейской и морской авиации 140 стран мира. Широко используются для десантирования войск, перевозки военной техники и различных грузов, поражения бронетанковой техники, наземных укреплений, живой силы, для боевой поддержки войск, проведения воздушной разведки, эвакуации раненых, обеспечения связи и управления войсками, борьбы с подводными лодками, проведения радиолокационного надзора. Беспилотные вертолёты служат для проведения наблюдения, разведки, мониторинга и других задач.

Различают вертолёты с механическим и реактивным приводами НВ. На вертолётах с механическим приводом крутящий момент, необходимый для преодоления сопротивления вращающихся лопастей, передаётся валу НВ через главный редуктор и трансмиссию от двигателей (газотурбинных или поршневых), установленных в фюзеляже. У вертолёта с реактивным приводом крутящий момент создаётся силой реакции газов, вытекающих из реактивных двигателей или сопел, установленных на концах лопастей. В качестве реактивных двигателей используются прямоточные воздушно-реактивные, пульсирующие, жидкостные, турбореактивные и другие двигатели. К реактивным соплам сжатый воздух подаётся от турбокомпрессора, установленного в фюзеляже, по воздуховодам через вал НВ и лопасти. Система реактивного привода не получила распространения из-за высокого расхода топлива (по сравнению с механическим приводом). С таким приводом строились экспериментальные вертолёты различного назначения, в том числе винтокрылы, а также выпускались малые серии лёгких вертолётов. Наиболее распространены вертолёты одновинтовой схемы с механическим приводом, составляющие свыше 90 % от всех вертолётов.

В России такие вертолёты выпускаются Московским вертолётным заводом имени М. Л. Миля (Ми-34, Ми-8, Ми-17, Ми-24, Ми-26, Ми-28, Ми-38), фирмой «Камов» (Ка-60, Ка-62), Казанским вертолётным заводом «Ансат»; за рубежом – фирмами: Bell Helicopter Textron, Inc., Boeing Helicopter Co., Construzione Aeronautiche Giovanni Agusta SpA, Eurocopter, Robinson, Sikorsky Aircraft, Westland Aircraft Ltd.

У двухвинтовых вертолётов винты вращаются в противоположных направлениях и реактивные крутящие моменты уравновешиваются, что не требует (в отличие от одновинтовых вертолётов) дополнительных затрат мощности на привод рулевого устройства.

На вертолётах соосной схемы НВ расположены на разных уровнях для предотвращения схлёстывания лопастей. Такие вертолёты имеют меньшие габаритные размеры по сравнению с вертолётами других схем, что обусловило их применение в качестве корабельных вертолётов.

Серийно выпускаются отечественные вертолёты соосной схемы различных весовых категорий (взлётная масса до 12,6 т), разработанные на фирме «Камов» (Ка-226, Ка-27, Ка-31, Ка-32, Ка-50, Ка-52).

У вертолётов продольной схемы (например, Chinook-46) при горизонтальном полёте задний НВ находится в потоке, создаваемом передним НВ, что ухудшает лётно-технические характеристики вертолёта; для уменьшения этого воздействия задний винт вертолёта расположен выше переднего.

Первым отечественным вертолётом продольной схемы был Як-24 («Летающий вагон»), созданный в ОКБ А. С. Яковлева в начале 1950-х гг. В поперечной двухвинтовой схеме (близка к схеме самолёта) НВ расположены на поперечной относительно фюзеляжа оси и соединены с ним с помощью крыльев или ферм. По этой схеме были построены вертолёты конструкции Г. Фокке (Германия), И. П. Братухина (СССР), а также самый тяжёлый в мире вертолёт Ми-12 (грузоподъёмность до 40 т, взлётная масса 97 т). Двухвинтовая схема с перекрещивающимися винтами (синхроптер) является предельным вариантом поперечной схемы – с минимальным расстоянием между винтами. Вертолёты такой схемы выпускаются небольшой серией фирмой Kaman Aerospace Corp. (США); их взлётная масса не превышает 5,2 т. Многовинтовые вертолёты (от 3 до 20 винтов) разрабатывались и испытывались на раннем этапе развития вертолётостроения. Конструкторов привлекала возможность использования однотипных конструктивных элементов для создания вертолёта большой грузоподъёмности.

Типы управления вертолёта.

Управление вертолётом осуществляется НВ посредством автомата перекоса (АП), позволяющего изменять величину и направление тяги НВ, а также изменением тяги рулевого винта (или другого рулевого устройства). Для улучшения динамической устойчивости полёта на вертолёте устанавливается хвостовое оперение (кили, стабилизаторы и др.). Максимальная скорость горизонтального полёта вертолёта достигает 400 км/ч, крейсерская – 290 км/ч; дальность полёта до 800 км; статический потолок до 4 км и более, динамический – до 12 км. Полезная нагрузка серийных вертолётов составляет от 0,4 т (лёгкие вертолёты) до 25 т (тяжёлые вертолёты).

Первый вертолёт, способный совершать поступательный полёт, построен П. Корню (Франция) в ноябре 1907 г. В 1912 г. Б. Н. Юрьевым впервые создан вертолёт одновинтовой схемы и изобретён автомат перекоса. В СССР научно-исследовательские и экспериментальные работы по созданию вертолёта проводились с 1926 г. в ЦАГИ под руководством Юрьева. В 1930 г. создан вертолёт ЦАГИ 1-ЭА конструкции А. М. Черёмухина, достигший в 1932 г. рекордной высоты полёта 605 м. Первый отечественный вертолёт, предназначенный для серийного производства (вертолёт «Омега» конструкции И. П. Братухина), построен в 1941 г. в МАИ. Крупное серийное производство вертолётов в СССР началось с выпуска Ми-1 (1948) и Ми-4 (1952). В России серийное производство вертолётов осуществляют Казанский вертолётный завод, ОАО «Роствертол» (г. Ростов-на-Дону), Улан-Удинский авиационный завод, Кумертауское авиационное производственное предприятие, Арсеньевская авиационная компания «Прогресс» и ПО «Стрела» (г. Оренбург).