Літаючий вертоліт як називається. Чому і як літає гелікоптер. Радіокерований вертоліт якої фірми вибрати
Насамперед цікаво знати, як літає вертоліт? У чому особливість його конструкції?
Не менш цікаво з'ясувати, який шлях у своєму розвитку пройшов цей, один із перших за ідеєю, літальний апарат важчий за повітря.
Саме собою напрошується питання:
Чому ж знадобилися століття для того, щоб ідея вертольота була втілена в життя і з'явився сучасний літальний апарат, придатний для практичних потреб?
Чи може вертоліт бути реактивним?
А хіба не цікаво познайомитися з конструкціями та існуючими схемами вертольотів?
Вертольотом можна поставити тисячу питань, одне цікавіше іншого.
Але найцікавішим є питання про льотні можливості вертольота, які визначають його практичну цінність для творчої діяльності.
Коли потрібно використовувати літак з посадкою на якомусь місці, то перш за все з'ясовують, чи є там аеродром, на який літак міг би здійснити посадку і з якого міг би потім злетіти. Якщо поблизу від наміченого пункту немає аеродрому або хоча б рівного майданчика, придатного для посадки літака, то як би не потребувала літака, питання про його використання відпадає.
Літак приземляється з великою поступальною швидкістю і здійснює по посадковій смузі довгий пробіг до зупинки. Відірватися від землі літак може
тільки тоді, коли, попередньо розбігшись злітною доріжкою, розвине велику швидкість, а для цього літаку треба зробити досить довгий розбіг. Швидкісні літаки для відриву від землі розвивають швидкість понад 200 км/год, а щоб таку швидкість розвинути, літаку необхідний розбіг близько кілометра.
Властивість крила літака полягає в тому, що воно створює достатню для зльоту підйомну силу тільки в тому випадку, якщо обтікається повітрям з великою швидкістю. Якщо швидкість мала, то й підйомна сила мала. Якщо швидкість дорівнює нулю (тобто літак стоїть на місці), то підйомної сили немає. В обох випадках літак не може піднятися у повітря.
В авіаційних колах багатьох країн уже зараз говорять про так звану аеродромну проблему. Насправді, є над чим замислитися, якщо розвиток авіації йде бурхливими темпами, а кожен новий аеродром - це сотні гектарів чудової земної поверхні, що віднімається від сільського господарства, від лук і ріллі. Особливо це стосується країн з гористим рельєфом, територія яких невелика.
Однак якщо неодмінною умовою створення підйомної сили на крилі є обтікання повітрям з великою швидкістю, то чи не можна зробити так, щоб літак стояв на місці, а крило рухалося щодо повітря і створювало підйомну силу?
Достатньо сформулювати завдання, як з'явиться і найпростіше рішення: крила повинні обертатися в горизонтальній площині, при цьому вони описуватимуть коло. Обертання крил змусить повітря обтікати їх із достатньою швидкістю навіть тоді, коли поступальної швидкості всього апарата немає, тобто коли апарат стоїть чи висить дома. Крила стають ніби лопатями повітряного гвинта, що обертається над вертикальної площині, як в літака з поршневим двигуном, а горизонтальній. Таке важливе вирішення аеродромної проблеми.
У вертольота крила обертаються, як лопаті гвинта. Звідси і походить назва цього класу літальних апаратів важчими за повітря - гвинтокрилі апарати.
Таким чином можна легко відповісти на такі питання.
Чому дорівнює злітна швидкість вертольота? – Нулю. Вертоліт може злітати з місця.
Чому дорівнює довжина розбігу вертольота? – Нулю. Вертольоту розбіг не потрібен.
Чи великі посадкова швидкість та довжина пробігу вертольота? - Посадкова швидкість і довжина пробігу також дорівнюють нулю, оскільки вертоліт може опускатися прямовисно вниз.
Отже, потреба у великих аеродромах відпадає.
Величезна перевага вертольота в тому і полягає, що його можна використовувати усюди. Він може «приземлятися» на дах висотної будівлі, на палубу морського корабля або річкового пароплава, на пліт, на залізничну платформу, на гірське плато, на галявину в лісі, автомобіль.
Для вертольота поверхня посадкового майданчика може бути нерівною, трохи похилою, горбистій або горбистій, з пнями або з будівлями, рухомою або нерухомою, - ніщо не завадить гелікоптеру зробити посадку і знову злетіти.
Отже, першим вирішальним фактором, що забезпечує вертольоту широке поширення, є можливість вертикально, без розбігу злітати і прямовисно, без пробігу приземлятися, що не виключає можливості зльоту та посадки вертольота подібно до літака, тобто «по-літаковому».
Другим вирішальним фактором є можливість вертольота нерухомо висіти в повітрі як над поверхнею землі або води, так на висоті кількох кілометрів.
Діапазон швидкостей кожного літака кожної висоти польоту обмежений, з одного боку, максимальної швидкістю, з другого - мінімально допустимою швидкістю. Зважаючи на те, що лобовий опір літака збільшується зі збільшенням швидкості польоту, а двигун не може розвивати потужність, велику його максимальної потужності, існує деяка максимальна швидкість горизонтального польоту, що встановився. Подальше збільшення максимальної швидкості польоту в цьому випадку може статися лише за рахунок зниження літака (втрата висоти). Максимальна швидкість польоту сучасних літаків досягає 1000 і більше кілометрів на годину.
Мінімально допустима швидкість реактивних літаків, т. е. найменша швидкість, де літак здатний здійснювати горизонтальний і криволінійний політ, 200-300 км на годину. Якщо швидкість буде ще меншою, то літак почне втрачати стійкість і впаде на крило з наступним переходом у штопор.
Легкі зв'язкові літаки можуть літати зі швидкістю не менше 50-70 км/год, у вертольота мінімальна швидкість товсту дорівнює нулю, а максимальна горизонтальна швидкість польоту-150-200 км/год. Більше того, гелікоптер може зупинятися в повітрі, повертатися на місці, здійснювати політ убік і навіть назад.
Природно, що такі можливості вертольота відкривають широкі перспективи його використання в різних галузях народного господарства, часом там, де, здавалося б, літальний апарат не може бути використаний.
Всі ці позитивні сторони вертольота не повинні, однак, затуляти собою його негативні якості.
Вертоліт не може літати з великими швидкостями, він має поки що недостатню стійкість, складний в управлінні і більш вразливий від вогню стрілецької зброї, ніж літак.
Вертоліт - це гвинтокрила машина, в якій підйомну силу та силу тяги створює гвинт. Гвинт, що несе, служить для підтримки і переміщення вертольота в повітрі. При обертанні в горизонтальній площині гвинт, що несе, створює тягу(Т) спрямовану вгору, виконує роль підйомної сили(Y). Коли тяга несучого гвинта буде більшою за вагу вертольота(G), вертоліт без розбігу відірветься від землі і почне вертикальний набір висоти. При рівності ваги вертольота і тяги гвинта, що несе, вертоліт буде нерухомо висіти в повітрі. Для вертикального зниження достатньо тягу гвинта, що несе, зробити трохи менше ваги вертольота. Поступальний рух вертольота (P) забезпечується нахилом площини обертання гвинта, що несе, за допомогою системи управління гвинтом. Нахил площини обертання гвинта викликає відповідний нахил повної аеродинамічної сили, при цьому її вертикальна складова утримуватиме гелікоптер у повітрі, а горизонтальна - викликати поступальне переміщення гелікоптера у відповідному напрямку.
Рис 1. Схема розподілу сил
Конструкція вертольота
Фюзеляж є основною частиною конструкції вертольота, що служить для з'єднання в одне ціле всіх його частин, а також розміщення екіпажу, пасажирів, вантажів, обладнання. Він має хвостову і кінцеву балки для розміщення хвостового гвинта поза зоною обертання несучого гвинта і крила (на деяких вертольотах крило встановлюється з метою збільшення максимальної швидкості польоту за рахунок часткового розвантаження несучого гвинта (МІ-24)).є джерелом механічної енергії для приведення в обертання несучого та кермового гвинтів. Вона включає в себе двигуни та системи, що забезпечують їх роботу (паливну, масляну, систему охолодження, систему запуску двигунів та ін.). Несучий гвинт (НВ) служить для підтримки і переміщення вертольота в повітрі, і складається з лопат і втулки несучого гвинта. Рульовий гвинт служить для врівноваження реактивного моменту, що виникає при обертанні гвинта, що несе, і для колійного управління вертольотом. Сила тяги кермового гвинта створює момент щодо центру тяжіння вертольота, що врівноважує реактивний момент несучого гвинта. Для розвороту вертольота достатньо змінити величину тяги кермового гвинта. Рульовий гвинт також складається з лопатей і втулки. Управління гвинтом, що несе, проводиться за допомогою спеціального пристрою, званого автоматом перекосу. Керування кермовим гвинтом проводиться від педалей. Злітно-посадкові пристрої є опорою вертольота при стоянці і забезпечують переміщення вертольота по землі, зліт і посадку. Для пом'якшення поштовхів і ударів вони мають амортизатори. Злітно-посадкові пристрої можуть виконуватися у вигляді колісного шасі, поплавців та лиж.
Рис.2 Основні частини вертольота:
1 - фюзеляж; 2 - авіадвигуни; 3 - несучий гвинт (несуча система); 4 - трансмісія; 5 - хвостовий гвинт; 6 - кінцева балка; 7 - стабілізатор; 8 - хвостова балка; 9 - шасі
Принцип створення підйомної сили гвинтом та система управління гвинтом
При вертикальному польоті полна аеродинамічна сила несучого гвинта висловиться як добуток маси повітря, що протікає через поверхню, що змітається несучим гвинтом за одну секунду, на швидкість струменя, що йде:
де πD 2/4 - площа поверхні, ометаної несучим гвинтом;V-швидкість польоту в м/с; ρ - Щільність повітря;u -швидкість струменя, що йде в м/с.
Насправді сила тяги гвинта дорівнює силі реакції при прискоренні повітряного потоку
Для того щоб вертоліт рухався поступально, потрібен перекіс площини обертання гвинта, причому зміна площини обертання досягається не нахилом втулки гвинта, що несе (хоча візуальний ефект може бути саме такий), а зміною положення лопаті в різних частинах квандрантів описуваного кола.
Лопаті несучого гвинта, описуючи повне коло навколо осі при обертанні, обтікаються зустрічним потоком повітря по-різному. Повне коло - це 360 º. Тоді приймемо заднє положення лопаті за 0 º і далі через кожні 90 º повний оборот. Так ось лопата в інтервалі від 0 до 180 º - це лопата наступаюча, а від 180 º до 360 º - відступає. Принцип такої назви, я гадаю, зрозумілий. Наступна лопата рухається назустріч потоку повітря, що набігає, і сумарна швидкість її руху щодо цього потоку зростає тому що сам потік, у свою чергу, рухається їй назустріч. Адже вертоліт летить уперед. Відповідно зростає і підйомна сила.
Рис.3 Зміна швидкостей потоку, що набігає, при обертанні гвинта для вертольота МІ-1 (середні швидкості польоту).
У лопаті, що відступає, картина протилежна. Від швидкості потоку, що набігає, віднімається швидкість, з якою ця лопата як би від нього «втікає». У результаті маємо підйомну силу менше. Виходить серйозна різниця сил на правій та лівій стороні гвинта та звідси явний момент, що перевертає. За такого стану речей вертоліт при спробі руху вперед матиме тенденцію до перевертання. Такі речі мали місце при першому досвіді створення гвинтокрилих апаратів.
Щоб цього не відбувалося, конструктора застосували одну хитрість. Справа в тому, що лопаті несучого гвинта закріплені втулці (це такий масивний вузол, насаджений на вихідний вал), але не жорстко. Вони з нею з'єднані за допомогою спеціальних шарнірів (або пристроїв, подібних до них). Шарніри бувають трьох видів: горизонтальні, вертикальні та осьові.
Тепер подивимося, що ж відбуватиметься з лопатою, яка підвішена до осі обертання на шарнірах. Отже, наша лопата обертається з постійною швидкістю без будь-яких впливів керуючих ззовні.
Мал. 4 Сили, що діють на лопату, підвішену до втулки гвинта на шарнірах.
Від 0 º до 90 º швидкість обтікання лопаті зростає, значить зростає і підйомна сила. Але! Тепер лопатку підвішено на горизонтальному шарнірі. В результаті надмірної підйомної сили вона, повертаючись у горизонтальному шарнірі, починає підніматися вгору (фахівці кажуть «робить помах»). Одночасно через збільшення лобового опору (адже швидкість обтікання зросла) лопата відхиляється, відстаючи від обертання осі гвинта. Для цього якраз і служить вертикальний шар-нір.
Однак при помаху виходить, що повітря щодо лопаті набуває ще й деякий рух вниз і, таким чином, кут атаки щодо потоку, що набігає, зменшується. Тобто зростання надмірної підйомної сили сповільнюється. На це уповільнення надає додатково вплив відсутність управляючого впливу. Це означає, що тяга автомата перекосу, приєднана до лопаті, зберігає своє положення незмінним, і лопать, змахуючи, змушена повертатися у своєму осьовому шарнірі, що утримується тягою і, тим самим, зменшуючи свій настановний кут або кут атаки по відношенню до потоку, що набігає. (Картина того, що відбувається на малюнку. Тут У – це підйомна сила, Х – сила опору, Vy – вертикальний рух повітря, α – кут атаки.)
Рис.5 Картина зміни швидкості і кута атаки потоку, що набігає при обертанні лопаті несучого гвинта.
До точки 90º надлишкова підйомна сила продовжуватиме зростати, проте через вищесказане з дедалі більшим уповільненням. Після 90º ця сила зменшуватиметься, але через її присутність лопата продовжуватиме рухатися вгору, правда все повільніше. Максимальну висоту помаху вона досягне вже кілька перевалів за точку 180 º. Це відбувається тому, що лопать має певну вагу, і на неї діють ще сили інерції.
При подальшому обертанні лопата стає відступаючою, і на неї діють ті самі процеси, але вже у зворотному напрямку. Величина підйомної сили падає і відцентрова сила разом із силою ваги починає опускати її вниз. Однак при цьому ростуть кути атаки для потоку, що набігає (тепер уже повітря рухається вгору по відношенню до лопаті), і росте настановний кут лопаті через нерухомість тяг автомата перекосу вертольота . Все, що відбувається, підтримує підйомну силу лопаті, що відступає, на необхідному рівні. Лопата продовжує опускатися і мінімальної висоти помаху досягає десь після точки 0º, знову ж таки через сили інерції.
Таким чином, лопаті вертольота при обертанні несучого гвинта як би «махають» або ще кажуть «пурхають». Однак це пурхання ви, так би мовити, неозброєним поглядом навряд чи помітите. Підйом лопат вгору (як і відхилення їх назад у вертикальному шарнірі) дуже незначні. Справа в тому, що на лопаті дуже сильно стабілізує вплив відцентрова сила. Підйомна сила, наприклад, більше ваги лопаті в 10 разів, а відцентрова - в 100 разів. Саме відцентрова сила перетворює на перший погляд «м'яку» лопату, що гнуться в нерухомому положенні, в жорсткий, міцний і відмінно працюючий елемент несучого гвинта вертольота.
Однак незважаючи на свою незначність вертикальне відхилення лопат присутнє, і гвинт, що несе, при обертанні описує конус, правда дуже пологий. Підстава цього конуса і є площина обертання гвинта(див рис1.)
Для надання гелікоптеру поступального руху необхідно цю поверхню нахилити, щоб виникла горизонтальна складова повної аеродинамічної сили, тобто горизонтальна тяга гвинта. Інакше кажучи, потрібно нахилити весь уявний конус обертання гвинта. Якщо вертольоту потрібно рухатися вперед, то конус повинен бути нахилений вперед.
Виходячи з опису руху лопаті при обертанні гвинта, це означає, що лопата в положенні 180 º повинна опуститися, а в положенні 0 º (360 º) повинна піднятися. Тобто в точці 180 º підйомна сила повинна зменшитися, а в точці 0 º (360 º) збільшитися. А це у свою чергу можна зробити зменшивши настановний кут лопаті в точці 180 º і збільшивши його в точці 0 º (360 º). Аналогічні речі мають відбуватися під час руху вертольота в інших напрямках. Тільки при цьому, звичайно, аналогічні зміни положення лопатей відбуватимуться в інших кутових точках.
Зрозуміло, що в проміжних кутах повороту гвинта між зазначеними точками настановні кути лопаті повинні займати проміжні положення, тобто кут установки лопаті змінюється при її русі по колу поступово, циклічно. Він так і називається циклічний кут установки лопаті ( циклічний крок гвинта). Я виділяю цю назву тому, що існує ще й загальний крок гвинта (загальний кут установки лопатей). Він змінюється одночасно на всіх лопатях на однакову величину. Зазвичай це робиться збільшення загальної підйомної сили несучого гвинта.
Такі дії виконує автомат перекосу вертольота . Він змінює кут установки лопатей несучого гвинта (крок гвинта), обертаючи їх в осьових шарнірах за допомогою приєднаних до них тяг. Зазвичай завжди є два канали управління: по тангажу і по крену, а також канал зміни загального кроку гвинта, що несе.
Тангаж означає кутове положення літального апарату щодо його поперечної осі (ніс вгору-вниз), акрен, відповідно, щодо його поздовжньої осі (нахил вліво-вправо).
Конструктивно автомат перекосу вертольота виконаний досить складно, але пояснити його пристрій можна на прикладі аналогічного вузла моделі вертольота. Модельний автомат, звичайно, влаштований простіше за свого старшого побратима, але принцип абсолютно той самий.
Мал. 6 Автомат перекосу моделі вертольота
Це дволопатевий вертоліт. Управління кутовим положенням кожної лопаті здійснюється через тяги6. Ці тяги з'єднані з так званою внутрішньою тарілкою2 (білого металу). Вона обертається разом з гвинтом і в режимі, що встановився паралельна площині обертання гвинта. Але вона може змінювати своє кутове положення (нахил), оскільки закріплена на осі гвинта через кульову опору3. При зміні свого нахилу (кутового становища) вона впливає на тяги6, які, своєю чергою, впливають на лопаті, повертаючи в осьових шарнірах і змінюючи, цим, циклічний крок гвинта.
Внутрішня тарілка одночасно є внутрішньою обоймою підшипника, зовнішня обойма якого - це зовнішня тарілка гвинта1. Вона не обертається, але може змінювати свій нахил (кутове положення) під впливом управління каналом тангажа4 і каналом крена5 . Змінюючи свій нахил під впливом управління зовнішня тарілка змінює нахил внутрішньої тарілки і в результаті нахил площини обертання гвинта, що несе. У результаті вертоліт летить у потрібному напрямку.
Загальний крок гвинта змінюється переміщенням по осі гвинта внутрішньої тарілки2 за допомогою механізму7. В цьому випадку кут установки змінюється відразу на обох лопатях.
Для кращого розуміння розміщую ще кілька ілюстрацій втулки гвинта з автоматом перекосу.
Мал. 7 Втулка гвинта з автоматом перекосу (схема).
Мал. 8 Поворот лопаті у вертикальному шарнірі втулки несучого гвинта.
Мал. 9 Втулка несучого гвинта вертольота МІ-8
Ручка управління визначає циклічний крок несучого гвинта. З її допомогою пілот керує вертольотом по крену та тангажу. Робота з ручкою керування під час висіння нагадує балансування на вістря голки. Практично кожна дія потребує відповідного коригування іншими органами управління. Наприклад, щоб збільшити швидкість, пілот віддає ручку від себе, нахиляючи машину вперед. При цьому вертикальна складова у векторі тяги гвинта зменшується і доводиться збільшувати загальний крок (піднімати важіль «крок-газ»), щоб не втратити висоту.
1.Ручка управління. 2. Важель "крок-газ". 3.Педалі. 4. Управління зв'язком. 5.Компас.
Крок-газ. Піднімаючи важіль «крок-газ», пілот збільшує загальний крок (кут атаки лопатей) гвинта, що несе, тим самим збільшуючи тягу. У разі різкого збільшення кроку реактивний момент гвинта змінюється, і гелікоптер прагне змінити курс. Щоб залишитися на вибраній траєкторії, пілот синхронно працює важелем крок-газ і педалями.
Педалі визначають крок стабілізуючого (хвостового) гвинта. З їхньою допомогою пілот керує курсом машини. Різка робота педалями позначається на реактивному моменті стабілізуючого гвинта і, незважаючи на його незначну масу, впливає на тангаж. «Дослідні тренери іноді показують курсантам фокус, зафіксувавши ручку управління та «крок-газ» і керуючи висотою та швидкістю польоту, лише злегка помахуючи хвостом, — розповідає Сергій Друй, — так з'являються чутки про «радіокеровані гелікоптери» та іншу магію».
6. Варіометр (покажчик вертикальної швидкості). 7.Авіагоризонт. 8. Індикатор повітряної швидкості. 9. Тахометр (зліва - покажчик обертів двигуна, праворуч - гвинта). 10. Висотомір. 11. Покажчик тиску у впускному колекторі (дає уявлення про запас потужності двигуна при даному завантаженні та погодних умовах). 12. Сигнальні лампи. 13. Температура повітря у впускному тракті. 14.Годинник. 15. Прилади двигуна (тиск та температура масла, рівень палива, напруга бортової мережі). 16. Управління освітленням. 17. Вимикач силового приводу муфти (передає момент, що крутить, на гвинт після прогріву двигуна). 18. Головний вимикач. 19. Вимикач запалювання. 20. Обігрів кабіни. 21. Вентиляція кабіни. 22. Мікшер внутрішнього зв'язку. 23. Радіостанція.
Розподіл уваги
Найважливіший досвід управління вертольотом — правильний вибір напряму погляду. Курсантів вчать злітати та сідати, дивлячись на землю на відстані 5-15 м перед собою. Це проста геометрія. Якщо дивитися далі, аж до лінії обрію, можна не помітити значних коливань висоти. Спортсмени-вертольоти дивляться прямо «під обріз кабіни» і помічають міліметрові зміни висоти. Якщо курсант вибере той самий напрям погляду, він побачить невеликі коливання, але не зможе їх скоригувати — не вистачить навичок і дрібної моторики, яка приходить з досвідом. Тому під час навчання тренер пропонує курсанту розпочати з погляду на 15 м, а потім поступово скорочувати цю дистанцію.
"Вентиль" на центральному тунелі управляє фрикціоном ручки управління. З його допомогою пілот може збільшувати опір на ручці аж до її фіксації. Ця функція допомагає у тривалих маршрутних польотах.
Базовий напрямок погляду в польоті маршрутом — «капот-горизонт». Якщо положення горизонту щодо капота не змінюється, то вертоліт летить на заданій висоті з постійною швидкістю. «Клювання», швидше за все, означатиме збільшення швидкості та втрату висоти, нахил лінії горизонту — зміну курсу. «У хорошу погоду можна летіти із заклеєною панеллю приладів, — каже Сергій Друй, — а от із заклеєним склом кабіни далеко не відлетиш».
Крок чи газ?
На більшості сучасних вертольотах є автоматика, яка регулює подачу палива в двигун так, щоб утримувати оберти несучого гвинта у вузькому робочому діапазоні. Повертаючи ручку важеля «крок-газ», пілот може самостійно керувати подачею палива. У польоті пілот може відчувати, як рукоятка сама трохи повертається в руці - це працює автомат. Буває, що новачки в напрузі стискають рукоятку, заважаючи автомату працювати, і лунає звуковий сигнал, що попереджає падіння обертів.
Авторотація
Режим авторотації, при якому гвинт з малим кутом атаки обертається, використовуючи енергію повітряного потоку, що набігає, дозволяє при необхідності вибрати місце посадки і сісти з вимкненим двигуном. Щоб підтримувати режим, пілот дивиться на тахометр. Якщо оберти гвинта падають нижче за робочий діапазон, потрібно плавно зменшити загальний крок гвинта. Якщо обороти зростають, загальний крок потрібно збільшити. При цьому вертоліт залишається повністю керованим за курсом, креном та тангажем.
Як літає вертоліт?
Авіація - скільки в цьому слові чарівного та неймовірного! Чого варті одні лише літаки та вертольоти! А чи замислювалися ви, як літає гелікоптер? Ну, з літаком все зрозуміло, крила дозволяють йому триматися в небі, не падаючи, летіти вперед, убік. "А ось вертоліт таких крил не має" - скажете ви. І будете праві тільки наполовину. Але про це детальніше.
Принцип польоту гелікоптера
Ймовірно, всі бачили гвинт, розташований на даху вертольота. Саме він і відповідає за підняття машини у повітря. Гвинт великих розмірів, що несе, складається з лопатей, які при обертанні і піднімають вертоліт. Вони виконують функцію крила, як у літака, тільки за розміром менше, а кількість їх більша. Коли заводиться двигун, лопаті гвинта починають обертання, змушуючи літальний апарат злітати у небо. Сила, яка застосовується до кожного крила-лопаті, підсумовується у загальну силу, яка застосовується до всієї машини загалом. Саме ця аеродинамічна сила перпендикулярна до площини, що створюється при обертанні всіх лопатей і гвинта в цілому, сприяє підняттю в повітря важкого літального апарату. Якщо сила обертання гвинта більша, ніж вага всього літального апарату, він злітатиме. Якщо сила менша, політ не буде здійснено. А от якщо сила однакова, вертоліт застрягне на місці. Можна переглянути детальніше про те, як літає вертоліт, на відео. Ви помітите, що після того, як лопаті набирають обертів, вертоліт починає злітати, але не відразу. Спершу він трохи зависає, а вже після того, як набирає обертів, злітає.
Паливо для польоту
Для вертольота в основному використовують бензин - авіаційний гас. Але з розвитком технологій починають шукати більш підходяще та менш дороге паливо. Наприклад, метан, вірніше, кріогенне паливо, яке виробляють з метану. Воно стійке до малих температур (-170 градусів). Це природний газ, який можна безпечно транспортувати на тих же гелікоптерах. Також правильною відповіддю на питання про те, на чому літає вертоліт, буде і такий газ як бутан чи пропан. Таке паливо можна перевозити за умов звичайних температур. Воно відмінно підходить для двигуна, не псує якості польоту, вважається практично найкращим паливом для літального апарату.
Варто сказати, що паливо для вертольота може використовуватися зовсім різне, але при цьому псується якість польоту. Як і в машині, якщо залити поганий, неякісний бензин, автомобіль їздить погано, так і з гелікоптерами: погане паливо негативно впливає на роботу гелікоптера.
Другий гвинт
Часто можна побачити гелікоптер із двома гвинтами, один з яких розташовується на хвості. Завдяки йому він і злітає. Хвостовий гвинт створює протидію основному. Його лопаті обертаються не в унісон гвинту, що несе, а навпаки. Таким чином, створюючи тягу, другий гвинт врівноважує силу несучого, чим і змушує гелікоптер злетіти, при цьому захищаючи його від «заносів» ліворуч або праворуч при обертанні великого гвинта.
Але на деяких гелікоптерах немає хвостового гвинта. На моделях такого літального апарату знаходиться ще один гвинт, що несе. Він розташований під верхнім несучим. Його лопаті так само, як і у хвостового, обертаються протилежно. Гелікоптери з таким механізмом злітають швидше, оскільки гвинти мають однакову силу при підйомі. Такі гелікоптери піднімаються в повітря трохи швидше.
Вертольоти
Мал. 1. До пояснення принципу польоту гелікоптера
Гвинт (НВ), що несе, служить для підтримки і переміщення вертольота в повітрі.
При обертанні горизонтальній площині НВ створює тягу (Т), спрямовану вгору і т.о. виконує роль автора підйомної сили (Y). Коли тяга НВ буде більшою за вагу гелікоптера (G), гелікоптер без розбігу відірветься від землі і почне вертикальний набір висоти. При рівності ваги вертольота та тяги НВ вертоліт буде нерухомо висіти у повітрі. Для вертикального зниження достатньо тягу НВ зробити трохи менше ваги вертольота. Сила (P) для поступального руху вертольота забезпечується нахилом площини обертання НВ за допомогою системи керування гвинтом. Нахил площини обертання НВ викликає відповідний нахил повної аеродинамічної сили, при цьому її вертикальна складова утримуватиме гелікоптер у повітрі, а горизонтальна - викликати поступальне переміщення гелікоптера у відповідному напрямку.
Мал. 2. Основні частини вертольота:
1 – фюзеляж; 2 – авіадвигуни; 3 – гвинт, що несе; 4 – трансмісія; 5 – хвостовий гвинт;
6 – кінцева балка; 7 – стабілізатор; 8 – хвостова балка; 9 – шасі
Фюзеляж є основною частиною конструкції вертольота, що служить для з'єднання в одне ціле всіх його частин, а також для розміщення екіпажу, пасажирів, вантажів, обладнання. Він має хвостову та кінцеву балки для розміщення хвостового гвинта поза зоною обертання НВ, та крила (на деяких вертольотах крило встановлюється з метою збільшення максимальної швидкості польоту за рахунок часткового розвантаження – (МІ-24)). Силова установка (двигуни) є джерелом механічної енергії для приведення в обертання несучого і рульового гвинтів. Вона включає в себе двигуни та системи, що забезпечують їх роботу (паливну, масляну, систему охолодження, систему запуску двигунів та ін.).
НВ служить для підтримки та переміщення вертольота у повітрі, і складається з лопатей
та втулки НВ. Трансмісія служить для передачі потужності від двигуна до несучого та рульового гвинтів. Складовими елементами трансмісії є вали, редуктори та муфти. Рульовий гвинт (РВ) (буває тягне і штовхає) служить для врівноваження реактивного моменту, що виникає при обертанні НВ, і для дорожнього керування вертольотом. Сила тяги РВ створює момент щодо центру тяжіння вертольота, що врівноважує реактивний момент від НВ. Для розвороту гелікоптера досить змінити величину тяги РВ. РВ також складається з лопатей і втулки.
Система керування (СіУпр) вертольота складаються з ручного та ножного керування. Вони включають командні важелі (ручку управління, важіль «крок-газ» та педалі) та системи проводки до НВ та РВ. Управління НВ-ом проводиться за допомогою спеціального устрою, званого автоматом перекосу. Управління РВ здійснюється від педалей.
Злітно-посадкові пристрої (ВПУ) служать опорою вертольота при стоянці і забезпечують переміщення вертольота по землі, зліт і посадку. Для пом'якшення поштовхів і ударів вони мають амортизатори. Злітно-посадкові пристрої можуть виконуватися у вигляді колісного шасі, поплавців та лиж.
Мал. 3. Загальний вигляд конструкції вертольота (з прикладу бойового вертольота МІ-24П).
