Повноцінним запуском першого у світі вертольота, нехай і військового, можна вважати подію 13 січня 1942 року, коли в повітря було піднято вертоліт Сікорського, призначений для військових цілей. Вчений-авіаконструктор почав розробки вертольотів в дореволюційній Росії, продовживши їх в еміграції у США. З тих пір пройшло багато часу, пристрій вертольотів зазнало значних змін, але цілі застосування техніки залишилися колишніми.
Конструкція вертольотів
У всіх схемах вертольотів виділяють одні й ті ж основні частини:
- Несучий гвинт. Створює пропульсивную і підйомну сили і управляє вертольотом. Конструктивно він складається з лопатей і втулки, передавальної від головного валу редуктора крутний момент до лопат.
- Рульовий гвинт. Компенсує реактивний крутний момент несучого гвинта шляхове управління одновинтового вертольота. В його конструкцію входять закріплена на валу хвостового редуктора втулка і лопаті.
- Автомат перекосу. Керує циклічним і спільним кроком несучого гвинта, передає сигнали від ланцюга управління до осьового шарніру втулки, а після – до лопат.
- Система управління. Вертольоти оснащуються трьома незалежними системами управління: дорожній, поздовжньо-поперечної і управляє спільним кроком гвинта. Такі системи включають важелі в кабіні, механізми градієнта зусиль, гойдалки і тяги, автомат перекосу і гідропідсилювачі.
- Трансмісія. Передає потужність гвинтів і допоміжних агрегатів від двигунів. Кількість і розміщення двигунів, а також схема вертольота визначають конструкцію трансмісії.
- Фюзеляж. До нього кріпляться основні вузли вертольота. Призначений для розміщення пасажирів і вантажів, палива, обладнання.
- Крило. Формує додаткову піднімальну силу, знижуючи навантаження на несучий гвинт і збільшуючи швидкість вертольота. В крилах також можуть розміщуватися обладнання, паливні баки і ніші для приховування шасі. Несучі гвинти у вертольотах поперечної схеми підтримуються крилом.
- Оперення. Забезпечує балансування, стійкість і керованість вертольота. Ділиться на два типи – вертикальне, або кіль, і горизонтальне, або стабілізатор.
- Злітно-посадкові деталі вертольота. Призначені для стоянки вертольота, гасіння кінетичної енергії при посадці і пересування по землі. У багатьох вертольотів шасі забираються в польоті.
- Двигун вертольота. Створює потужність, необхідну для живлення допоміжних агрегатів, несучого приводу і рульових гвинтів. Силова установка поєднує кілька двигунів з системами, що забезпечують їх стабільну роботу в різних режимах.
Типи вертольотів
Вертольоти поділяються на кілька видів. Кожен з типів має свої особливості, сильними і слабкими сторонами.
Одновинтовые вертольоти
Найбільш поширений тип пристрою вертольотів – одновинтовая машина з хвостовим гвинтом. Перевага такої конструкції полягає в простоті – одна трансмісія, один гвинт, легке управління. Близько 8-10 % потужності двигуна йдуть на роботу хвостового гвинта при зависанні в повітрі, близько 3-4 % – при поступальному польоті. Відносно невелика вага і простота конструкції покривають такі втрати потужності. Недолік такого пристрою вертольотів – небезпека, що загрожує наземному персоналу від хвостового гвинта.
Жиродин
Вісь гвинта таких вертольотів, компенсуюча крутний момент, спрямована по польоту. Така конструкція дозволяє створювати тягу, не вдаючись до використання несучого гвинта. Це підвищує його ефективність, оскільки відсутня необхідність в його нахилі вперед. Гвинт, що компенсує крутний момент несучого гвинта, розміщується таким чином, щоб не формувати лобового опору і збільшувати потужність, що подається компенсирующему гвинту.
Реактивний вертоліт
Пристрій такої моделі – простий спосіб усунення проблеми крутного моменту. Він створюється розташованими на кінці лопатей двигунами, але не передається через вал. На фюзеляж передається тільки момент тертя підшипників.
Реактивні двигуни створюють реактивну тягу. Несучий гвинт такого типу має просту конструкцію, що є його перевагою; серед недоліків – висока витрата палива.
Співвісний вертоліт
Два гвинти співвісного вертольота, розташовані один над одним і обертаються в протилежних напрямках, гасять момент, переданий на фюзеляж. Єдиною вимогою до гвинтів є однаковий крутний момент.
Співвісні вертольоти поступаються одновинтовым в габаритах, але при цьому крутний момент не компенсується за рахунок потужності, що можливо завдяки пристрою вертольотів.
Вертольоти з поперечно розташованим несучим гвинтом
Перевага такого вертольота криється в зниженні потужності, необхідної для поступального руху. Це особливо важливо в багатомоторних вертольотах, які повинні продовжувати рухатися в горизонтальному напрямку при зупиненому двигуні.
Недолік таких машин – високий опір силу лобового опору конструкції, на яку спираються несучі гвинти. Обтічність і зниження габаритів конструкції збільшує вагу вертольота.
Вертоліт з поперечним розташуванням гвинтів оснащений більш складною трансмісією і володіє великими габаритами, хоча на них впливає ступінь перекриття несучого гвинта. Одним з найбільш великих і важких вертольотів такої конструкції є Мі-12.
Вертоліт з поздовжнім розташуванням гвинта
Місткий фюзеляж і можливість зміщення центру ваги – переваги такої конструкції вертольотів. Корисна навантаження розподіляється між несучими гвинтами. Ускладнена трансмісія і її велика вага – основні недоліки, характерні для вертольотів з поперечним розташуванням гвинтів.
Другий недолік – зменшена ефективність гвинтів, оскільки струменя їх роботи перетинаються. При поступальному польоті втрата якості скорочується через те, що задній гвинт розташований вище переднього. Скільки лопатей у вертольотів такої конструкції? Діаметр гвинтів і кількість лопатей можуть змінюватись для поліпшення керованості і стійкості машини.
Многовінтовие вертольоти
Проекти многовинтовых вертольотів, розробляються авіаконструкторами, передбачали створення важких моделей машин. За рахунок кількох несучих гвинтів спрощується управління, оскільки вертоліт допомогою підвищення тяги конкретного гвинта може повертатися щодо будь-якої з трьох осей. Многовинтовая схема важких вертольотів дозволяє зберігати діаметр гвинтів в певних межах.
