Вертольоти

Характеристика вертольотів

Вертоліт, літальний апарат, важчий за повітря з вертикальними злетом і посадкою, підйомна сила в якому створюється одним або декількома (частіше двома) несучими гвинтами.

Слово "вертоліт" введено замість іноземної "гелікоптер". Вертоліт злітає вертикально вгору без розбігу і здійснює вертикальну посадку без пробігу, нерухомо висить над одним місцем, допускаючи поворот навколо вертикальної осі в будь-яку сторону, виробляє політ в будь-якому напрямку з швидкостями від нуля до максимальної. Під час вимушеної зупинки двигунів у польоті вертоліт може зробити що планує спуск і посадку, використовуючи самовращеніе (авторотації) несучих гвинтів. Щоб уникнути зриву потоку з лопатей і для збільшення швидкості польоту деякі вертольоти мають невелике крило, розвантажує несучі гвинти.

Залежно від способу врівноваження реактивного моменту несучого гвинта розрізняють вертольоти: одногвинтові (з хвостовим гвинтом або з реактивним приводом несучого гвинта), двухвінтовие (співвісні; поздовжньої схеми; з перехрещеними осями несучих гвинтів; з поперечним розташуванням несучих гвинтів, або поперечної схемою) і многовінтовие. З них одержали поширення вертольоти: одногвинтові з хвостовим гвинтом (без крила і з крилом); двухвінтовие співвісні і вертольоти поздовжньої схеми.

Вертольоти будь-який схеми складаються з планера аналогічного літаковому (фюзеляж, шасі, органи управління, електро-, радіо-та навігаційне обладнання тощо), гвинтовий несучої системи (несучих гвинтів), рухової (силовий) установки, трансмісії (приводу). Одногвинтові вертольоти з механічним приводом, крім того, мають хвостовий гвинт і систему управління ім.

Переважна більшість конструкцій несучих гвинтів вертольотів виконано з шарнірної підвіскою лопатей. Така підвіска дає можливість лопатей здійснювати махове рух, що забезпечує балансування вертольота у всьому діапазоні швидкостей польоту. У той же час махове рух лопатей ставить межу збільшення швидкості польоту вертольота понад 350-370 км/год через зрив потоку на них. У 1965 з'явилися вертольоти американської фірми "Локхід" з безшарнірнимі напівжорсткими гвинтами, у яких махове рух кінців лопатей здійснюється внаслідок пружного вигину лопатей. А в 60-ті роки ХХ століття почалися розробки конструкцій жорстких гвинтів, у яких практично усунуто махове рух.

Такі гвинти можуть бути застосовані тільки в двухвінтовой співвісні системи, що забезпечує балансування і керування вертольота. Жорсткі співвісні гвинти не маючи зриву потоку дозволять довести швидкість польоту до 500-600 км/год. Основні три типи конструктивного виконання лопатей - змішана конструкція зі сталевим трубчастим масляним; суцільнометалева конструкція з пресованим з алюмінієвого сплаву масляним; цельностеклопластіковая лопать. Аеродинамічна компановки лопатей залежить від призначення вертольота і визначається умовами зльоту, значенням максимальної швидкості кінця лопаті при максимальній швидкості польоту.

Управління несучими гвинтами складається з двох систем: циклічного управління кроком лопатей і управління спільним кроком лопатей. Циклічний управління кроком лопатей виконується автоматом перекосу, винайденим Б. Н. Юр'євим в 1911 році.

Автомат перекосу розташований на осі гвинта і складається з двох кілець, підвішених на карданом до нерухомої опори. Внутрішнє кільце з'єднане з тягою подовжнього і поперечного управління; зовнішнє кільце - з тягою керуючими лопатями.

Під дією тяг управління внутрішнє кільце автомата перекосу нахиляється, викликаючи синусоїдальну зміна кутів установки лопатей в осьовому шарнірі і появою горизонтально складової тяги несучого гвинта, яка викликає поступальний рух вертольота і схиляє його у бік руху. Управління спільним кроком лопатей здійснюється одночасним поворотом їх в осьовому шарнірі щодо поздовжньої осі лопаті за допомогою важелів і тяг і служать для зміни вертикального режиму польоту: при одночасному збільшенні кута встановлення всіх лопатей вертоліт піднімається; при одночасному зменшенні кутів - опускається. Поздовжнє і поперечне управління вертольотом здійснюється через автомати перекосу; колійне управління - зміною кроку лопатей хвостового гвинта (на одногвинтових вертольотах) або одночасною зміною загального кроку лопатей в протилежних напрямках (на співвісні вертольотах). При переході на режим безмоторних планування (режим самовращенія несучих гвинтів) опусканням важеля загального кроку зменшують кут установки лопатей до 3-5 градусів.

Найбільшого розвитку вертольотобудування досягло в Росії (науково-конструкторські колективи під керівництвом М. Л. Міля і М. І. Камова), у США (фірми "Сікорський", "Боїнг", "Белль", "Каман"). Франції ( "Сюд-Авіас"), Англії ( "Уестленд") та Італії ( "Агусті"). Вертольоти широко застосовуються в народному господарстві, на роботах з боротьби з сільськогосподарськими шкідниками і хворобами садів, виноградників і цінних технічних культур, а також по підгодівлі посівів; для транспортних і пасажирських перевезень, при проведенні геологорозвідувальних робіт, для гравеметріческой зйомки, для розвідки льодової обстановки, для патрулювання ліній високої напруги, газо-і нафтопроводів, для перевезення і монтажу великогабаритного обородуванія, встановлення щогл та інших монтажних робіт, для санітарних і рятувальних робіт і т.д.

Вертольоти "Ми"

Дослідно-конструкторське бюро ім. М. Л. Миля було створено в 1947 році. До цього часу колектив ОКБ завершив роботу над проектом одногвинтової літального апарата. Перший політ вертольота був виконаний в 1948 році. Він успішно витримав льотні і державні випробування: машина добре зависала, продемонструвала високу маневременность і задовільну стійкість. У 1950 році почалося серійне виробництво першого в країні вертольота, який отримав назву МІ-1. І вже в наступному році на повітряному параді, що проходив на Московському аеродромі в Тушино, брала участь група цих машин.

Представляє певний інтерес заява, зроблена у той час англійською пілотом Дж.Фрікером, який порівнював МІ-1 з аналогічними західними вертольотами S-51 та "Сікамор": "МИ-1 в порівнянні з" Сікамором " має в своєму розпорядженні корисним надлишком потужності, що забезпечує гарні льотні показники в тропічних умовах і на великих висотах польоту. "Сікамор" завжди вважався одним з кращих вертольотів через невеликі вібрація6 але мабуть, МІ-1 навіть краще за неї і не має жодної з зазвичай спостерігаються форм вібрацій малих амплітуд ...

МІ-1 також приємний відносно невеликим рівнем шуму: нечутно скреготу трансмііссій і, на відміну від багатьох вертольотів, його двигун працює м'якше. Другий політ на вертольоті підтвердив ці початкові враження про грамотне інженерному рішенні конструкції і про розумне його виконання. У своїй категорії МІ-1 не поступається ні одній із західних машин з льотних характеристик ". ( "Airplane", 1956, N 2346). Вертоліт МІ-1 відразу знайшов широке застосування в народному господарстві: для сільськогосподарських авіахімічних робіт, розвідки з палуб криголамних і китобійний судів, підрахунку запасів лісу, обслуговування геологічних партій, порятунку рибалок і т.д.

Закордонним замовникам було поставлено кілька сотень машин цього типу. З 1957 року їх почали будувати за радянської ліцензії у Польській народній республіці.

ФАЇ офіційно затверджено 23 світові рекорди встановлених на МІ-1 радянськими і польськими вертолітниками.

У 1951 році ОКБ отримало завдання створити вертоліт, який за своїми даними, зокрема з грузопод'енмності і стелі, перевищував б кращі аналоги того часу. У самі стислі терміни колектив ОКБ розробив новий вертоліт і в кінці 1952 почалася підготовка його до серійного виробництва. Це був здобув широку популярність транспортний вертоліт МІ-4, оснащений поршневим двигуном АШ-82В - Вертолітним варіантом відомого двигуна конструкції А. Д. Швецова. Після успішного завершення державних випробувань МІ-4 був прийнятий в експлуатацію.

МІ-4 був першим вертольотом з заднім навантажувальні люком і трапом для навантаження у фюзеляж різної колісної техніки. В даний час таке компановочное рішення, вперше тоді запропоноване в ОКБ, стало загальноприйнятим для транспортних машин.

В процесі розробки МІ-4 був зроблений значний крок вперед у розвитку конструкції основних агрегатів. Вперше в систему управління вертольотом були включені гідробустери. Зокрема, це був перший літальний апарат з повністю незворотнім бустерних управлінням.

Найбільш важкою проблемою було створення надійних лопатей несучого гвинта. Після опрацювання безлічі варіантів ресурс лопатей був доведений з 150 до 2000-2500 годин з одночасним підвищенням їх надійності. Проводилися також дослідження з підвищення ресурсу інших основних життєво важливих агрегатів машини. МИ-4 став одним із самих надійних вертольотів у світі.

У ході доведення і при експлуатації МІ-4 довелося зіткнутися з явищами флаттера і земного резонансу. Під керівництвом і при особистій участі М. Л. Миля ці проблеми були вирішені. Широку популярність здобули теоретичні роботи з цих питань його учнів А. В. Некрасова та Л. Н. Гротко. Розробка теорії флаттера і земного резонансу допомогла виключити можливість їх виникнення в наступних конструкціях вертольотів.

Крім основного транспортного, з'явилися пасажирський, санітарний і сільськогосподарський варіанти. Одна з модифікацій вертольота обладнана поплавковим шасі. Зі спеціальною зовнішньої підвіскою МІ-4 використовувався як літаючого крана.

На вертольотах МИ-4 було встановлено 7 світових рекордів. У 1958 році на Всесвітній виставці в Брюсселі творчу працю творців вертольота був відзначений Золотою Медаллю.

У 1953 році ОКБ приступило до розробки транспортного вертольота для перевезення 6 тонн вантажу на відстань до 600 км. Перший політ нового вертольота одногвинтової схеми МІ-6 з турбогвинтовими двома двигунами відбувся в 1957 році. У тому ж році під час випробувального польоту було встановлено перший світовий рекорд - піднятий вантаж 12 тонн. У 1962 році - вантаж вагою 20,1 тонни. З 1959 по 1964 р.р. на МІ-6 серійного виробництва встановлено ще 12 світових рекордів.

Застосування автопілота, додаткового навігаційного обладнання, електротепловой, антіобледенітельной системи, введення до складу екіпажу штурмана дозволили використовувати МІ-6 практично в будь-який час дня і ночі і в будь-яку погоду.

По суті справи він став першим всепогодним вертольотом і з 1964 року успішно експлуатується в народному господарстві нашої країни.

У 1965 році МІ-6 разом з вертольотом-краном МІ-10 вперше демонструвався на авіаційній виставці в Парижі. Закордонна преса оцінюючи успіх радянського вертольотобудування, констатувало, що при створенні МІ-6 (і МІ-10) "були вирішені такі інженерні проблеми, до яких до цих пір не наважуються наблизитися конструктори західних фірм "(" Interavia ", 1965 рік, N 8). Нагадаємо, що це писалося через 8 років після першого польоту МІ-6. Значення цієї машини не вичерпується її великою вантажопідйомністю і розмірами.

МІ-6 - перша в світі вертоліт переступив рубіж швидкості 320 км/год, який, як вважалося один час, ніколи не буде досягнуто апаратами цього типу.

МІ-6 - перша в світі вертоліт серійного виробництва, оснащений двома турбогвинтовими двигунами з вільною турбіною. Його компановочная схема визнана класичної.

У червні 1960 року МІ-10 здійснив перший політ. У процесі випробувань було встановлено, що вертоліт може транспортувати вантажі довжиною до 20 метрів, висотою до 3,5 метрів, шириною до 5 метрів (при хрестоподібної формі вантажу - до 10 метрів), вагою 12 тонн на відстань до 250 км і вагою 15 тонн - на більш короткі відстані.

У 1965 році на спеціально підготовленому вертольоті МІ-10 з шасі від МІ-6 встановлено два світові рекорди: вантаж 25,1 тонни піднятий на висоту 2840 метрів, а вантаж 5 тонн -- на 7150 метрів.

У наступні роки в ОКБ плідні проводилися роботи зі створення середніх і легких вертольотів з турбінними двигунами. У 1960 році почалася робота над пасажирських вертольотом з турбінної силовою установкою (на базі МІ-4). Перший варіант вертольота мав один двигун з вільною турбіною конструкції ОКБ А. Г. Івченко. У 1961 році ця машина вже брала участь у показі нової авіаційної техніки в Тушино.

Надалі було вирішено застосувати дводвигунових силову установку, що забезпечує нормальне продовження польоту при виході з ладу одного з двигунів. Перший такий вертоліт - МІ-8 з двома двигунами турбогвинтовими конструкції ОКБ С. П. Ізотова в 1965 році поступив в серійне виробництво.

У 1960 році ОКБ початок проектувати легкий вертоліт на базі МІ-1 з двома двигунами конструкції С. П. Ізотова. Створення такого гелікоптера - МІ-2, було кроком вперед у розвитку машин такого класу. Двухтурбінная схема для легких вертольотів, вперше застосована для МІ-2, отримала в даний час загальне визнання. Він має значні переваги перед МІ-1 як за вантажопідйомністю, так і за швидкістю.

Ця машина як б перейшла за своїми даними в клас МІ-4, залишаючись за розмірами і злітно вазі в класі МІ-1. У 1967 році в повітря піднявся найбільший з коли-небудь що існували вертольотів В-12. В одному з випробувальних польотів він підняв вантаж вагою більше 40 тонн. Вертоліт був побудований за поперечною схемою з крилом зворотного звуження. За оцінками фахівців поява такого експериментального вертольота підтвердило можливість переходу до створення гвинтокрилих апаратів з злітною вагою 100 тонн.

Надалі були створені: багатоцільовий вертоліт МІ-17, з успіхом використовується в народному господарстві нашої країни, і вертоліт МІ-26 - найбільш вантажопідйомний серійний вертоліт що створювався для виконання унікальних монтажних робіт.

Вертольоти "КА"

1948 рік. Повітряний парад на Тушинському аеродромі, присвячений Дню Повітряного Флоту. Увага глядачів привертає автомобіль, на вантажній платформі якого розміщується вертоліт. Він злітає, робить коло над аеродромом і знову сідає на платформу. Творець "літаючого мотоцикла" (як його назвали журналісти) - Микола Ілліч Камов, протягом багатьох років конструював автожири. Одномісний вертоліт з мотоциклетним двигуном, з двома співвісні несучими гвинтами, що обертаються в протилежних напрямках, - нова його конструкція.

Після успішної демонстрації вертольота створюється дослідно-конструкторське бюро на чолі з головним конструктором Н. І. Камова, якому доручається розробка одномісного корабельного вертольота для розвідки, зв'язку і спостереження. Новий вертоліт КА-10 мав ту саму принципову схему, що і "літаючий мотоцикл", але більш потужний авіаційний поршневий двигун повітряного охолодження АІ-4Г із злітною потужністю 55 л.с., розроблений в ОКБ А. Г. Івченко.

Випробування КА-10 в 1949-1951 р.р. продемонстрували властиву вертольотах співвісні схеми виняткову маневреність і хорошу керованість. На вертольоті КА-10, а потім і на його модифікованому варіанті КА-10А були відпрацьовані такі принципові конструктивні рішення, як система управління співвісні несучими гвинтами і двокілевим оперення, які в подальшому лягли в основу всіх розроблених ОКБ вертольотів.

З цього часу створення двухвінтових співвісні вертольотів найрізноманітнішого призначення і різних вагових категорій стає головним напрямком творчої діяльності ОКБ Н. І. Камова.

Наступний етап роботи ОКБ - створення сімейства 2-3-х місцевих близьких за характеристиками співвісні вертольотів КА-15, КА-15М, КА-18. Ці багатоцільові вертольоти, маючи загальну несучу систему, редуктор і двигун, відрізнялися один від одного призначенням і конструкцією фюзеляжу. Для них було спроектовано різне знімне обладнання: апаратура для запилення, обприскування, генерації аерозолів, підвісні контейнери для вантажів і пошти, гондоли для перевезення хворих, поплавкові шасі, другий управління в навчальному варіанті.

У результаті пошуку нових більш ефективних компановочних і конструктивних рішень у 1964 і 1965 роках було створено багатоцільовий вертоліт КА-26. На основі схеми "літаючого шасі" була досягнута висока вагова віддача вертольота з двома поршневими двигунами. Комплект швидкоз'ємні навісного устаткування: пасажирська кабіна, вантажна платформа, апарат?? атура для обприскування та внесення мінеральних добрив, прісбособленіе для транспортування вантажів на зовнішній підвісці - дозволяє бригаді з 3 чоловік за 1,5-2,0 години переобладнати вертоліт з одного варіанта в інший.

До конструктивними особливостями вертольота, крім схеми "літаючого шасі", дводвигунових силової установки та системи створення надлишкового тиску в кабіні пілота для захисту від хімікатів на сільгоспроботах слід віднести і широке застосування склопластику. З нього на вертольоті виготовлені не тільки різні обтічники, капоти, підлога кабіни, бункер для хімікатів, а й такі найважливіші елементи конструкції, як лопаті несучого гвинта. У порівнянні з дюралевим такі лопаті практично не мають обмеження ресурсу за умовами втомної міцності, виключається необхідність застосування складної дорогої оснащення та обробки на верстатах.

Спільно з різними дослідницькими інститутами протягом кількох років проводилися експерименти по підбору матеріалу, клею, режимів пресування з відпрацювання конструкції лопатей, по випробуванню відсіків і натурних лопатей. У результаті була розроблена конструкція і технологія серійного виготовлення склопластикових лопатей, несучих гвинтів вертольота КА-15 (діаметром 10 метрів) і гелікоптера КА-26 (діаметром 13 метрів) і вперше у світовій практиці вертольотобудування склопластикові лопаті були впроваджені в широку експлуатацію.

Закордонна преса зазначала, що всі специфічні проблеми вертольотобудування в конструкції вертольота КА-26, який виконує віражі з великим креном, важкоздійсненним на інших гвинтокрилих машинах, вирішені на високому рівні. Пілоти при управлінні цієї машини виявили рідкісні для вертольота стійкість і легкість управління.

Досвід експлуатації показує, що використання вертольотів КА-26 найбільш ефективно на агрохімічних роботах.

Тут в Найбільшою мірою підтверджується перевагу співвісні схеми. З одного боку -- виняткова маневременность співвісні вертольота дозволяє здійснювати польоти в безпосередній близькості від оброблюваних сільськогосподарських угідь складного рельєфу. З іншого боку - кільцеподібні вихори, індуковані співвісні несучої системою, сприяють проникненню хімікатів в густу крону рослин по всій їх висоті. Завдяки цьому КА-26 успішно використовується на виноградних плантаціях, на полях пшениці і бавовнику, цукрового буряка та рису, на гірських пасовищах і в садах. За висновками зарубіжних фахівців, застосування вертольота КА-26 для захисту рослин обходиться значно дешевше, ніж використання будь-яких наземних засобів.

Список літератури

Для підготовки даної роботи були використані матеріали з сайту http://referat2000.bizforum.ru/