Почему и как летает вертолёт. Что позволяет вертолетам летать? Вертолет который летает

МИ-1. Первый серийный вертолет в СССР.

А действительно интересно, ? Как этот удивительный (без преувеличения) летательный аппарат не только держится в воздухе, но и красиво летает. Еще как красиво! Я неоднократно был свидетелем пилотажа серийного боевого вертолета МИ-24 над аэродромом города Бжег в Польше. Вертолет уже заслуженный ветеран, но грозная боевая машина, отлично зарекомендовавшая себя в Афганистане, и летает так, что дух захватывает, и взгляд оторвать от этого действа невозможно.

Так что же позволяет ей это делать? Ведь вроде бы несуразный по сравнению с самолетом летательный аппарат. Рискуя в который раз повторить самого себя скажу, что на самом деле принцип полета вертолета достаточно прост. И кое-что для его объяснения мы уже знаем.

Слышали, наверное, расхожее выражение «винтокрылая машина»? Оно достаточно правильное. Самолет держит в воздухе крыло, а у вертолета эти функции выполняет винт большого диаметра. Его называют несущим винтом. Каждая лопасть несущего винта представляет собой, по сути дела, крыло, имеющее аэродинамический профиль, и движущееся при вращении винта в воздушном потоке. Вот, пожалуй, принципиально и все:-). Что при этом происходит с крылом мы с Вами уже разобрались и . Возникает аэродинамическая сила, приложенная к каждой лопасти и, как их сумма, общая сила приложенная к винту и через него ко всему вертолету. Сила эта всегда перпендикулярна плоскости вращения винта.

Силы, действующие на вертолет.

Если она направлена вверх и больше веса вертолета, то он поднимается вертикально, если она равна весу, то он зависает в воздухе. Просто, неправда ли? Но теперь Вы вправе спросить, а как же вертолет двигается вперед? Ведь никакого горизонтального винта, как, например у винтового самолета у него нет и реактивного двигателя тоже. Что же создает ему тягу?

Как всегда все элементарно:-). Эту роль выполняет все тот же несущий винт. Если плоскость вращения винта наклонить, то вместе с ней наклонится и суммарная аэродинамическая сила. И теперь ее можно будет разложить на две составляющие: вертикальную, которая поднимает вертолет вверх и держит его в воздухе и горизонтальную, которая заставляет его двигаться вперед. Хотя правильней сказать не вперед, а туда, куда она направлена. Можно и вбок или назад, что вертолет с успехом и делает, кстати.

Вот, собственно, и все. На вопрос о том, мы ответили. Конечно теория и практика этого вопроса значительно сложнее, но общий принцип полета именно таков.

Скажу, что на самом деле несущий винт вместе с массивной осью и тяжелыми сопутствующими механизмами никуда не отклоняется. Это, мягко говоря, трудно осуществимо и технически нецелесообразно. И тем не менее плоскость вращения винта наклоняется. Говоря вертолетным языком создается «перекос винта». Достигается он за счет изменения положения лопастей, которые подвешены к оси на специальных шарнирах, а управляет этим процессом специальное устройство, называемое « ». Все, вертолет полетел… И именно туда, куда нам нужно.

КА-52 Аллигатор. Хвостового винта нет.

Всех эти заумных понятий мы еще очень популярно (и незаумно:-))коснемся в дальнейших наших разговорах, а сейчас я напоследок еще упомяну об одной необходимой вещи. Вы наверняка все видели у вертолетов маленький хвостовой винт и задавали себе вопрос: «Для чего он?». Отвечаю. Я думаю все, даже ярые нелюбители физики слышали про три закона Ньютона. А если не слышали, то поверьте мне на слово, я знаю, что говорю:-). Так вот третий закон в популярной форме гласит: «Каждое действие равно противодействию.» Именно согласно этому выражению возникает так называемый реактивный момент. То есть если несущий винт вертолета вращается, например, вправо, этот момент будет стремиться повернуть корпус вертолета влево (или же наоборот). Чтобы устранить эту совсем ненужную тенденцию и существует хвостовой винт. Он работает, как обычный тянущий и, создавая тягу, обратную реактивному моменту просто его уравновешивает. А если вертолету нужно повернуть, то тяга этого винта меняется за счет поворота его лопастей.

Есть достаточно вертолетов без хвостового винта. Это, например, всем известные КА-50 и КА-52 . Но у них на одной оси как бы два несущих винта. И вращаются они в разные стороны, тем самым уравновешивая вредный реактивный момент.

Все. Сказано уже более чем достаточно. Теперь если Вас спросят , Вы без труда сможете на этот вопрос ответить. И я Вам советую присмотреться к современным типам этого летательного аппарата. Они сейчас развились в некий тип, стоящий в определенном смысле особняком от традиционной авиации и иной раз просто завораживают своим видом и своими возможностями… Хотя, впрочем, продолжение следует…

P.S. Напоследок маленький ролик с участием МИ-24 . Не российского, к сожалению. Вот так люди заботятся о технике, тем более такой заслуженной. Второй ролик – пилотаж Ми-24.

Фото и картинки кликабельны.

Многие дети хоть раз в жизни видели в небе летящий вертолет. А у кого-то может быть есть вертолет на радиоуправлении. Вертолет может быть транспортом для быстрого передвижения и участником боевых действий на войне. Он летает так, что дух захватывает и невозможно оторвать взгляд. Но как же такая тяжелая железная машина может оторваться от земли и лететь в нужном направлении?

Давайте разбираться. На крыше вертолета закреплен огромный крутящийся винт с лопастями . Он выполняет функцию крыльев. Этот винт, вместе с еще одним винтом, поменьше способен поднять вертолет вверх, задержать его в воздухе и заставить лететь. Когда винт крутится, лопасти с силой захватываю поток воздуха и, при помощи аэродинамической силы, вертолет летит.

Аэродинамическая сила – это сила, с которой воздух действует на поверхность вертолета. Благодаря вращению лопастей винта над вертолетом создается зона пониженного давления, и частички воздуха как бы выталкивают его вверх. Загребая лопастями воздух, вертолет мчится вперед. Главный винт помогает вертолету лететь прямо вперед.

А при наклоне винта изменяется аэродинамическая сила. Благодаря этому вертолет может лететь не только вперед, но и вбок или даже назад. Но как же наклонить винт, чтобы заставить вертолет лететь вбок? Для этого надо изменить угол атаки. Что такое угол атаки? Каждая лопасть винта может оборачиваться вокруг своей оси (стержня). Угол атаки – это величина, на которую может «задраться» лопасть навстречу воздуху. Когда пилот увеличивает угол атаки сразу у всех лопастей, вертолет взлетает вверх, а когда угол атаки уменьшается – вертолет опускается. Если растет угол атаки лопасти, когда она будет находиться над носом вертолета, то сзади соответственно он уменьшится и вертолет полетит назад. А если растет угол атаки у лопасти пролетающей над левым бортом – вертолет полетит направо.

Если за рычагом управления опытный пилот, вертолет может даже летать вверх ногами, то есть вверх колесами. Вернее летать он так не сможет, а сможет только делать фигуры в воздухе. Для того, чтобы «кувыркнуться» вертолету хватит аэродинамической силы. Но летать вниз лопастями долго вертолет не может. Если сравнивать вертолет с самолетом, можно найти много отличий. Самолету нужно разогнаться, чтобы взлететь и он не может держаться вертикально в воздухе, ему нужно все время лететь вперед. А вертолет может подняться вверх, например, с крыши дома, и висеть в воздухе столько времени, сколько надо. Это позволило вертолету найти применение в разных областях нашей жизни.

Подъемная сила и тяга для поступательного движения у вертолета создается с помощью несущего винта. В работе несущего винта вертолета и воздушного винта самолета есть много общего, но имеются и отличия. Сравнивая их работу, можно заметить, что при одинаковой мощности двигателя тяга несущего винта вертолета всегда больше, благодаря тому что74 диаметр несущего винта вертолета во много раз больше диаметра воздушного винта самолета. Тяга несущего винта в значительной степени зависит от его диаметра и числа оборотов.

Так, при увеличении диаметра винта вдвое тяга его увеличивается приблизительно в 16 раз; при увеличении числа оборотов вдвое - примерно в 4 раза.Несущий винт вертолета обладает исключительно важным свойством - способностью создавать подъемную силу в режиме самовращения (авторотации) в случае остановки двигателя, что позволяет вертолету совершать безопасный планирующий или парашютирующий (вертикальный) спуск и посадку. При висении и при вертикальном подъеме несущий винт (ротор) вертолета работает подобно воздушному винту. При поступательном полете ось его вращения наклоняется вперед и он работает в режиме косой обдувки

(рис. 155)
а-режим косой обдувки, б-пропеллерный режим

Когда лопасти вращаются, подъемная сила заставляет их подниматься, в то время как центробежная сила препятствует их чрезмерному закидыванию вверх, поэтому диск ротора принимает коническую форму. Скорость движения лопасти относительно воздуха неодинакова. Она меньше у оси вращения и больше у конца лопасти и, кроме того, меняется в зависимости от положения лопасти по отношению к направлению полета. Так, при вращении винта скорость лопасти, движущейся вперед, слагается из скоростей от ее вращения и поступательного движения вертолета. Для лопасти же, движущейся назад, скорость будет определяться разностью между скоростью от вращения винта и поступательного движения всей машины. Из-за меньшей скорости у лопасти, движущейся назад, будет меньше и подъемная сила. Чтобы этого не произошло, увеличивают ее угол атаки для сохранения равновесия.

При остановке мотора вертолет становится автожиром. В этом случае ротор вращается без подвода мощности в результате действия аэродинамических сил. Последние обеспечивают необходимую тягу ротора и поддерживают его вращение. Но это превращение зависит от многих факторов. Основной из них - направление обдувки ротора воздушным потоком. При моторном полете воздушный поток набегает на ротор вертолета сверху, в режиме авторотации - снизу. Для обеспечения авторотации необходима определенная скорость потока (прямого или косого), т. е. вертолет должен перемещаться относительно потока. Так, для безопасной авторотирующей посадки с режима висения аппарат должен иметь запас высоты.

По числу несущих винтов вертолеты принято классифицировать на одновинтовые, двухвинтовые и многовинтовые. Наиболее распространена одновинтовая схема. Кроме несущего, одновинтовой вертолет обычно имеет хвостовой винт. Основное назначение хвостового винта состоит в том, что он гасит реактивный момент, который стремится развернуть вертолет в полете в сторону, противоположную вращению несущего винта. Чтобы понять это явление, представим себе человека, плывущего на плоту

(рис. 156)

При попытке развернуть плот он стремится повернуться в сторону, противоположную направлению движения весла. Для того чтобы вертолет в полете не вращался, необходимо приложить к нему такой же момент, как и к несущему винту, но противоположного направления. Такой момент относительно центра тяжести вертолета и создает хвостовой винт. Момент равен произведению силы на плечо, поэтому хвостовой винт стараются расположить на хвосте так, чтобы увеличить плечо приложения силы, развиваемой этим винтом.

Вторая функция хвостового винта - путевое управление вертолетом. Это достигается путем изменения установочных углов лопастей хвостового винта, приводимого во вращение из кабины пилота с помощью ножных педалей. С изменением углов установки меняется тяга рулевого винта и нарушается равновесие реактивного момента и момента тяги хвостового винта, действующих на вертолет, что позволяет поворачивать машину в нужном направлении. Двухвинтовые вертолеты подразделяются на несколько подгрупп. К ним относятся вертолеты соосной схемы

(рис. 157, а)

При которой на одной оси расположены один над другим два несущих винта, вращающихся в противоположные стороны; вертолеты продольной схемы (рис. 157, б) с расположением несущих винтов на концах фюзеляжа; вертолеты поперечной схемы (рис. 157, в) с расположением двух несущих винтов по бокам фюзеляжа.При Двувинтовой схеме вертолета реактивные моменты одинаковых несущих винтов взаимно уравновешиваются, потому что винты вращаются в противоположные стороны с одинаковой скоростью (поэтому на таких вертолетах нет хвостовых винтов). Вертолеты многовинтовой схемы могут иметь три, четыре и более несущих винтов.

Они обладают большой грузоподъемностью.Однако подобные вертолеты строят очень редко из-за сложности системы управления и устройства трансмиссии. Горизонтальный полет является основным режимом полета вертолета, так как он обычно занимает наибольшую часть времени полета. Необходимая тяга для поступательного горизонтального или наклонного движения вертолета создается наклоном плоскости вращения винта. При этом соответственно наклоняется и равнодействующая аэродинамических сил R на винте. В горизонтальном полете вертикальная составляющая силы R дает подъемную силу Y, уравновешивающую силу тяжести G, а горизонтальная составляющая - тягу P для движения по горизонту, уравновешивающую лобовое сопротивление X вертолета

(рис. 158)
А-плоскость вращения винта при висении, Б- при горизонтальном полёте

Что выбрать
Если сравнивать покупку автомобиля и покупку вертолета, то здесь есть как различия, так и общие моменты. Как и автомобиль, винтокрылую машину можно купить и новую, и бывшую в употреблении. К слову, вертолет, уже эксплуатировавшийся ранее, называется ресурсным. Есть и третий вариант - приобретение так называемого kit-комплекта, то есть набора узлов и агрегатов, включая двигатель, предназначенных для самостоятельной сборки. Собрать его можно самому, либо доверить сборку профессионалам в сервисном центре.

Пойти и купить новый вертолет сразу получится не всегда. Как правило, новые вертолеты поставляются под заказ. Так, популярный в России американский вертолет Robinson R44 придется ждать от 3 до 6 месяцев, французский Eurocopter ЕС-130 Т2 - до одного года. Правда, у официальных дилеров всегда есть собственные, заранее заказанные вертолеты с близким сроком поставки. Что касается ресурсного вертолета, то его преимущество в том, что ждать его не надо. Поэтому вертолет возрастом 1-3 года стоит почти как новый. Но и в дальнейшем цена на машины падает достаточно медленно.

Eurocopter EC-130

Кроме этого, предстоит выбрать между поршневым вертолетом и газотурбинным.

Плюсом первого будут его невысокие топливные запросы. Поршневой Robinson заправляется авиационным бензином, но используют и автомобильный Аи-95, главное, чтобы качество топлива не подвело. Газотурбинные вертолеты летают на авиационном керосине, а он существенно дороже. Помимо этого при выборе надо учитывать цели, для которых приобретается вертолет. Поршневые машины предназначены в первую очередь для пилотов-любителей, летающих ради собственного удовольствия. Газотурбинные предполагают полеты в различных погодных условиях и высокую интенсивность эксплуатации. Но они и существенно дороже.

Регистрацией вертолетов занимается Федеральное агентство воздушного транспорта - Росавиация. Вертолеты, так же как и самолеты, подлежат регистрации в Государственном реестре гражданских воздушных судов Российской Федерации.

Небесные «Робинзоны» и другие
Так уж сложилось, что основными машинами в этом сегменте, представленными в России, являются вертолеты американской компании Robinson Helicopter. В арсенале компании три типа винтокрылых машин - двухместный R22, четырехместный R44 и пятиместный R66. Кроме этого, компания производит вертолетные площадки Robinson Helipad, предназначенные для установки на крышах зданий. Доля нашей страны в продажах компании составляет примерно 15%. Всего же в год компания производит 800 машин.

Robinson R22 - легкий однодвигательный вертолет. Оснащен поршневым бензиновым четырехцилиндровым двигателем Lycoming O-360. Вертолет двухместный, рассчитан на пилота и одного пассажира. Выпускается с 1975 года. Начальная цена R22 Beta II в стандартной комплектации - 288 000 долларов. Но это в США. Транспортировка и растаможка увеличит цену примерно в полтора раза. Анонсированный в конце прошлого года R44 Cadet тоже двухместный, но, в отличие от других вертолетов 44-й серии, стоит от 339 000 долларов. Судя по всему, он идет на замену R22. R44 Cadet имеет те же габаритные размеры, что и четырехместный R44 Raven II, но в отличие от него вместо задних сидений имеет просторный грузовой отсек.

Robinson R44 впервые поднялся в воздух в 1990 году. Это один из наиболее популярных вертолетов в своем классе. Как и R22, он также оснащен поршневым двигателем. Рассчитан вертолет на 4-х человек. Цена вертолета R44 Raven II в стандартной комплектации составляет 461 000 долларов.

Robinson R66 - первый газотурбинный вертолет Robinson Helicopter. Поставляется с 2010 года. Он оснащен турбовальным двигателем Rolls-Royce RR300. Имеет пять мест и отдельный грузовой отсек. Потребляет уже не бензин, а авиационный керосин. Цена вертолета R66 Turbine в базовой комплектации - 869 000 долларов.

Robinson R44 Raven II

Rotorway A600 Talon - легкий двухместный поршневой вертолет производства американской компании RotorWay International. Модель производится с 2007 года. Поставляется в разобранном виде. На полную сборку уходит около 450 часов. В качестве топлива используется обычный автомобильный 92-й бензин. Заводская стоимость комплекта - 98 000 долларов. Российская цена будет включать НДС, таможенную пошлину и, если собирать будете не сами, то и стоимость сборки.

Rotorway A600

Итальянский Heli-Sport CH-7 производится компанией Heli-Sport aircraft с 2009 года. Это также двухместный поршневой вертолет с тандемным расположением сидений. Цена набора для самостоятельной сборки составит 115 000 долларов. Сиденья пилота и пассажира расположены как и на мотоцикле - друг за другом. Есть версия с классическим рядным расположением сидений - HeliSport CH77.

Heli-Sport CH-7

При наличии достаточных финансовых средств можно присмотреться к вертолетам Eurocopter от Airbus Helicopters, дочерней компании известного концерна Airbus Group и Bell от американской Bell Helicopter входящей в конгломерат Textron. Но их стоимость будет существенно выше.

Из отечественных вертолетов для личного пользования пока сложно что-то выбрать. «Вертолеты России» - основной отечественный производитель гражданских и военных вертолетов - в относительно легком сегменте может предложить «Ансат» и Ка-226Т. В перспективе, возможно, и Ка-62, который первый раз поднялся в небо в апреле этого года. Легкие отечественные вертолеты - казанский «Актай» и тольяттинский «Беркут» - в серию так и не пошли.

Ансат

Где хранить и где летать
Так как вертолету не нужна взлетно-посадочная полоса, то, в отличие от самолета, его можно хранить дома. Разумеется, если это загородный дом. Но для этого требуется зарегистрировать вертолетную площадку. Для этого необходим ровный участок земли площадью 35 на 35 метров. И по курсу взлета под углом 45 градусов не должно быть никаких препятствий. Можно хранить и на вертодроме. В зависимости от вида хранения, уличного или ангарного, и перечня сопутствующих услуг будет зависеть и цена хранения. Как и самолет, вертолет в промежутках между полетами можно сдавать в аренду, что может окупить его хранение и обслуживание.

Воздушное пространство России поделено на зоны трех классов: А, С и G. Для полетов малой авиации, в том числе и вертолетов, используются зоны С и G. В первом случае требуется диспетчерское разрешение (это, например, полеты в зоне аэродромов), во втором случае разрешение не нужно. Есть также зоны, где полеты запрещены, например в пределах МКАД. Для полетов в воздушном пространстве класса G установлен уведомительный порядок полетов. Уведомление можно подать не ранее чем за 5 суток и не позже чем за час до вылета. Такое уведомление можно подать как по телефону или факсу, так и через Интернет.

Обучение управлению вертолетом
Вертолеты по сравнению с самолетами сложнее в управлении. И обучение управлению вертолетом тоже обойдется дороже. Если за курс обучения на пилота-любителя придется заплатить от 300 000 рублей, то цены на вертолетные курсы начинаются от 800 000 рублей. В цену обучения, как правило, входят затраты на аренду вертолета и инструктора, а также на авиатопливо. К слову, потребляют вертолеты больше топлива по сравнению аналогичными по массе самолетами, это тоже влияет на стоимость обучения. Кроме того, за отдельную плату инструктора можно вызвать на дом.

В процессе обучения курсантам необходимо прослушать теоретические курсы и налетать более 42 часов. В теоретический курс входит: изучение конструкции вертолета, двигателя, приборного и радиооборудования, аэродинамики, метеорологии, навигации и вертолетовождения. Практическая часть обучения включает в себя: полеты по кругу и по маршруту, висение, перемещения и развороты у земли. По окончании обучения курсант должен будет сдать экзамен и получить свидетельство частного пилота.

А может быть гирокоптер?
Мир легкой авиации не ограничен только вертолетами и самолетами. Есть еще и гирокоптеры, другие названия: автожир и гироплан. Внешне схожий с вертолетом (геликоптером), гирокоптер, тем не менее, устроен иначе. У гирокоптера, как и у вертолета, несущий винт предназначен для создания подъемной силы. Однако винт гирокоптера свободно вращается в режиме авторотации под действием аэродинамических сил. Он только создает подъемную силу. Движущая сила создается пропеллером, который сообщает автожиру горизонтальную скорость. У вертолета, наоборот, подъемная и движущая сила создается несущим винтом.

В отличие от вертолета, гирокоптеру для взлета требуется взлетная полоса. Кроме того, гирокоптер не сможет зависать в воздухе. Но при необходимости он может приземляться в любом месте. Так как гирокоптер постоянно находится в режиме авторотации, то при отказе двигателя во время полета он способен без проблем опуститься на землю. Кроме этого, цена летного часа в разы меньше, чем у вертолета, за счет меньшего расхода топлива. Цены на гирокоптеры (автожиры) тоже заметно ниже, чем на вертолеты. Российские стоят от 2 миллионов, зарубежные - от 4 до 7 миллионов рублей.

Вертолет летает потому, что сверху у него крутится большой несущий винт. У винта есть лопасти. Они по форме напоминают крылья самолета. И когда лопасти быстро крутятся на винте, возникает сила, которая поднимает эту машину в воздух.

У разных вертолетов на несущем винте – по-другому он называется ротором – может быть разное количество лопастей.

У вертолета средних размеров обычно бывает три лопасти.

Самые большие вертолеты, у которых четыре лопасти на несущем винте, могут одновременно перевозить много людей или большие грузы.
Они могут летать в разных направлениях.
Пилот, управляя вертолетом, может наклонить несущий винт влево. И тогда его воздушная машина начнет двигаться в сторону левого бока. А стоит наклонить несущий винт вправо, и машина станет двигаться в сторону правого бока.
Если наклонить ротор вперед или назад, то и вертолет будет двигаться вперед или назад – вот такая это послушная машина.
Вертолеты умеют даже зависать в воздухе. Такое свойство очень полезно для разных дел. И оно недоступно другим крылатым машинам.

Это интересно:
На самом верху вертолета укреплен большой пропеллер – ротор. Если ротор из горизонтального положения наклонить в ту или иную сторону, что может с помощью рычагов управления сделать пилот, то вертолет начнет двигаться именно в сторону наклона ротора. Потому что к подъемной силе вращающихся лопастей прибавляется еще и сила их поступательного горизонтального движения. На хвосте у каждого вертолета есть дополнительный маленький пропеллер. Он расположен вертикально и нужен для того, чтобы вертолет не закручивало при работе главного несущего винта.