Схемы вертолетов

Одновинтовые вертолеты

Знакомство с вертолетами целесообразно начинать с наиболее простого вертолета одновинтовой схемы, предложенной Б. Н. Юрьевым еще в 1910 г.

Вертолет с одним несущим винтом и двигателем, расположенным в фюзеляже, нуждается в специальном устройстве для компенсации реактивного момента несущего винта.

Вертолет с одним несущим винтом и двигателем

Напомним немного о реактивном моменте. Если человек прыгает из лодки на берег, то лодка отплывает от берега. Это происходит в строгом соответствии с третьим законом Ньютона — действие равно противодействию.

Подобное явление наблюдается с фюзеляжем вертолета при вращении несущего винта двигателем, установленным в фюзеляже: какой крутящий момент передается через трансмиссию к несущему винту, такой же по величине крутящий момент, но обратный по знаку, т. е. реактивный, стремится вращать фюзеляж вертолета в сторону, обратную вращению несущего винта.

Пока вертолет находится на земле, реактивный момент егo винта уравновешивается моментом трения шасси о земную поверхность. После взлета вертолета, когда прекращается его связь с землей, для предотвращения вращения фюзеляжа под действием реактивного момента необходима установка специального устройства.

На одновинтовых вертолетах чаще всего для компенсации реактивного момента несущего винта на специальной хвостовой балке устанавливается дополнительный небольшой винт, называемый хвостовым, или рулевым, винтом, тяга которого горизонтальна и перпендикулярна продольной оси вертолета и создает момент, уравновешивающий реактивный момент несущего винта  (рис. 4).

Установка дополнительного рулевого винта, отбирающего часть мощности у двигателя вертолета и вместе с тем не дающего ни подъемной силы, ни тяги, направленной вперед, является некоторым недостатком этой схемы вертолета.

Для устранения этого недостатка на некоторых одновинтовых вертолетах компенсационный винт располагают иногда так, чтобы его тяга была направлена вперед (рис. 5).

Одновинтовой вертолет с компенсационным винтом

 

Выражаю благодарность за поддержку моего сайта магазину «Куплю дрова».

Магазин располагает достаточно широким ассортиментом продукции, начиная от осиновых дров и заканчивая продажей опилок. Мы продаем дрова с доставкой и доставляем дрова во все регионы России.

Мы напилим для Вас дрова любого размера и под любые нужды!

 

С точки зрения рациональности конструкции более выгодными являются многовинтовые вертолеты, т. е. вертолеты с несколькими несущими винтами. На многовинтовых вертолетах реактивные моменты несущих винтов могут быть взаимно уравновешены за счет противоположного их вращения или соответствующим наклоном их плоскостей вращения.

Рассмотрим существующие схемы вертолетов с двумя несущими винтами. В настоящее время известны четыре схемы вертолетов с двумя несущими винтами, или, как их часто называют, двухвинтовые вертолеты.

Первая схема двухвинтового вертолета — соосного типа с винтами противоположного вращения (рис. 6).

Двухвинтовой вертолет с соосными винтами

Достоинствами вертолета этого типа являются:

—минимальные габаритные размеры;

  сравнительная простота трансмиссии;

  малый относительный вес конструкции. Недостатками вертолета этого типа следует считать:

  ухудшение коэффициента полезного действия несущих винтов из-за взаимного влияния их на различных режимах полета;

  сравнительно большую высоту вертолета вследствие большого расстояния между винтами;

  недостаточную управляемость в путевом отношении при планировании на режиме самовращения несущих винтов.

Вертолеты подобного типа строились как с шарнирно-подвешенными к втулке лопастями винтов, так и с лопастями, жестко закрепленными на ней.

Следующий тип двухвинтового вертолета — это вертолет с несущими винтами, расположенными по бокам фюзеляжа, или вертолет поперечной схемы (рис. 7).

Двухвинтовой вертолет поперечной схемы

 Достоинством такой схемы вертолета являются:

  высокий коэффициент полезного действия несущих винтов вследствие отсутствия взаимного влияния их;

  наиболее выгодная схема с точки зрения устойчивости и управляемости вследствие полной аэродинамической симметрии,

К недостаткам этой схемы следует отнести:

  сложную трансмиссию;

— повышенный вес конструкции;

  повышенное лобовое сопротивление.

Вертолеты подобного типа строились как с шарнирными, так и с жесткими лопастями несущих винтов, а также как с полностью разнесенными несущими винтами (в этом случае расстояние между осями винтов превышало их диаметр) так и с частично перекрывающимися винтами (в этом случае расстояние между их осями было меньше диаметра).

Третий тип двухвинтового вертолета можно считать средним между соосной и поперечной схемами. Это — вертолет с несущими винтами, расположенными по бокам фюзеляжа с очень большим перекрытием; расстояние между втулками винтов составляет менее 0,1 Д. Лопасти одного винта проходят над втулкой соседнего винта за счет значительного наклона осей винтов во внешние стороны (рис. 8). Этот тип называют вертолетом с перекрещивающимися винтами.

Двухвинтовой вертолет с перекрещивающимися винтами

 Вертолет такой схемы обладает многими положительными свойствами вертолетов соосной и поперечной схем, и в то же время он свободен от большинства их недостатков. Так, например, из положительных качеств он имеет:

  минимальные габаритные размеры;

  простую и легкую трансмиссию;

  малый относительный вес конструкции;

  симметричность в отношении аэродинамики.

Из недостатков этого типа вертолета следует отметить лишь ухудшение коэффициента полезного действия несущих винтов вследствие взаимного влияния их друг на друга.

Эта схема может найти широкое применение при строительстве легких и средних вертолетов.

Самым интересным и перспективным типом двухвинтового вертолета является, конечно, вертолет продольной схемы (рис. 9).

Многовинтовой вертолет продольной схемы

 Положительными сторонами этой схемы вертолета являются:

  малое лобовое сопротивление;

  малый относительный вес конструкции;

  большой объем грузового помещения;

  большой допустимый диапазон эксплуатационных центровок.

К недостаткам продольной схемы вертолета относятся:

  некоторое ухудшение коэффициента полезного действия заднего несущего винта;

  некоторая несимметричность устойчивости и управляемости в путевом отношении;

  сложная трансмиссия.

Двухвинтовые-двухмоторные вертолеты продольной схемы найдут широкое применение в качестве тяжелых грузовых и пассажирских вертолетов, так как они имеют большой полезный объем фюзеляжа, широкий диапазон допустимых эксплуатационных центровок и, самое главное, безопасны в полете в случае отказа одного из двигателей.

Для сверхтяжелых вертолетов наиболее выгодными, как это доказал теоретически академик Б. Н. Юрьев, являются вертолеты с большим числом несущих винтов, т. е. многовинтовые вертолеты  (рис. 10).

Многовинтовой вертолет

Количество несущих винтов у них может быть 4, 6 и более. Серьезным недостатком многовинтовых вертолетов при современном развитии техники являются большой вес и сложность их трансмиссии.

Из всех перечисленных схем вертолетов наибольшее распространение во всем мире получили одновинтовые вертолеты с хвостовым винтом схемы академика Б. Н. Юрьева.

Рассматривая существующие типы вертолетов, мы остановились лишь на вертолетах с одним или несколькими двигателями, установленными в фюзеляже и связанными с несущим винтом специальной трансмиссией.

Вертолеты с двигателями в фюзеляже, помимо большого веса и сложности конструкции вследствие необходимости установки специальной передачи от двигателя к винту, обладают, как мы видели ранее, и реактивным моментом, уравновешивание  которого требует  специальных  мер.

Существуют, однако, вертолеты, не имеющие трансмиссии. Это — вертолеты с двигателями, установленными непосредственно на несущем винте (рис. 26).

Вертолет с реактивным двигателем

 Положительными качествами вертолетов такого типа являются:

  меньший вес и простота конструкции вследствие отсутствия трансмиссии;

  отсутствие реактивного момента несущего винта, что также упрощает конструкцию вертолета, так как передающийся в этом случае на фюзеляж вертолета момент трения в подвеске несущего винта, стремящийся вращать фюзеляж в сторону вращения несущего винта, неизмеримо меньше реактивного момента.

Недостатками вертолетов такого типа являются:

  ухудшение условий работы несущего винта   за   счет установки на нем двигателей;

  большой расход топлива в случае установки на несущем винте реактивных двигателей.

 

Выражаю благодарность за поддержку моего сайта магазину «Куплю дрова».

Магазин располагает достаточно широким ассортиментом продукции, начиная от осиновых дров и заканчивая продажей опилок. Мы продаем дрова с доставкой и доставляем дрова во все регионы России.

Мы напилим для Вас дрова любого размера и под любые нужды!