Краткая характеристика вертолетов, находящихся. в эксплуатации

Для современного этапа развития вертолетов характер­но большое разнообразие их конструктивных схем. Это сви­детельствует о том, что практика эксплуатации вертолетов не смогла еще отобрать наилучшие из них и доказать абсо­лютное их превосходство. Очевидно, это дело будущего.

Однако уже в настоящее время на опыте создания, до­водки и эксплуатации того или иного образца вертолетов ‘ удается подметить особенности в их применении и превос­ходство одного образца над другим.

Вертолеты можно было бы классифицировать по их на­значению, так как они применяются, как и самолеты, для связи, перевозки пассажиров, эвакуации больных и ране­ных, транспортирования различных грузов и т. п. В зависи­мости от назначения вертолеты строятся легкими и тяжелы­ми, с одним и несколькими двигателями, с одним несущим винтом и несколькими несущими винтами.

Но такая классификация была бы не совсем удобна в связи с тем, что она не раскрывает принципиальных конст­руктивных отличий одного вертолета от другого.

Наиболее правильной классификацией вертолетов мож­но считать классификацию по способу погашения реактив­ного момента несущего винта, что и является определяю­щим в той или иной схеме.

Поскольку несущий винт является обязательной частью конструкции каждого вертолета, неизбежно и возникнове­ние реактивного момента от вращения несущего винта. Сле­довательно, перед конструктором вертолета всегда стоит за­дача погашения этого момента тем или иным способом.

Следует оговориться, что указанные выше рассуждения не относятся к вертолетам с реактивными двигателями, установленными на лопастях несущего винта, которые не

создают реактивного момента, передаваемого на всю кон­струкцию вертолета. Но в подавляющем большинстве кон­струкций вращение несущего винта обеспечивается двига­телями, установленными в фюзеляже вертолета, и способ погашения реактивного момента от несущего винта можно считать основным критерием в классификации вертолетов.

Из всего многообразия схем вертолетов наибольшее рас­пространение получили:

— вертолеты с одним несущим и одним рулевым (хво­стовым) винтом, который и гасит реактивный момент несу­щего винта;

— вертолеты с двумя несущими винтами, расположен­ными соосно, где гашение реактивного момента достигается различным направлением вращения несущих винтов;

— вертолеты с двумя несущими винтами, расположен­ными один за другим по продольной оси (продольная схе­ма);

— вертолеты с двумя несущими винтами, расположен­ными по поперечной оси (поперечная схема).

В продольной и поперечной схемах гашение реактивного момента достигается различным направлением вращения несущих винтов.

Наиболее распространенными в эксплуатации как в Со­ветском Союзе, так и за границей являются вертолеты с одним несущим и одним рулевым винтами (рис. 1). Впервые подобная схема вертолета была предло­жена русским ученым Б. Н. Юрьевым в 1910 г.

Благодаря простоте конструкции и системы управления одновинтовые вертолеты первыми начали производиться се­рийно. В настоящее время наибольший опыт эксплуатации накоплен по вертолетам именно этой схемы.

Несмотря на ряд существенных недостатков вертолетов с одним несущим винтом — узкий диапазон возможных центровок, несимметричность конструкции, необходимость введения в конструкцию хвостовой балки и рулевого винта, на вращение которого затрачивается значительная часть мощности силовой установки (примерно 7—10%), — эти вертолеты получили в настоящее время очень широкое рас­пространение.

Одновинтовые вертолеты продолжают конструировать и сейчас, постоянно улучшают их и совершенствуют. Верто­леты с одним несущим винтом имеют полетный вес от 1000 кг и более. В настоящее время эти вертолеты выпус­каются С одним двигателем и с несколькими двигателями,

передача мощности от которых осуществляется на один несущий винт.

Несущие винты строятся двух-, трех-, четырех — и пяти­лопастные. Применяются самые различные конструкции вту­лок несущих винтов, автоматов перекоса и способов управ­ления общим и циклическим шагом несущего винта.

В настоящей книге будет в основном рассматриваться эксплуатация вертолетов с одним несущим винтом, как наи-

Рис. 1. Вертолет с одним несущим и одним рулевым винтами

более распространенных. Если описание правил эксплуата­ции тех или иных агрегатов и узлов вертолетов будет при­суще другим видам вертолетов, авторы будут в этом случае делать оговорки в тексте.

Попытка применения вертолетов для транспортирования тяжелых и крупногабаритных грузов, естественно, потребо­вала увеличения грузоподъемности вертолетов и расшире­ния полезного объема их грузовых кабин.

Создание вертолета с одним несущим винтом большой грузоподъемности и обладающего достаточно большим объ­емом грузовой кабины сопряжено с рядом серьезных конст­руктивных затруднений.

В первую очередь эти затруднения касаются необходи­мости создания несущего винта большого диаметра, что за­висит не только от умения авиационных конструкторов, но во многом и от уровня развития металлургии, наличия вы­сокопрочных материалов и высокого класса технологии их

б

обработки. Кроме того, одновинтовой вертолет должен иметь хвостовую балку, размеры которой, учитывая боль­шую грузовую кабину, обязательно увеличивают габариты и вес конструкции вертолета в ущерб полезной загрузке.

Эти и другие трудности заставили конструкторов заду­маться над разработкой других схем вертолетов, обеспечи­вающих большую грузоподъемность. Решение было найдено в постройке вертолетов с двумя несущими винтами и более,

Рис. 2. Вертолет с двумя несущими винтами продоль­ной схемы

обладающими способностью в сумме создавать большую силу тяги. Несмотря на значительные сложность и вес трансмиссии, в этом случае более удачно, чем на одновин­товом вертолете, решается вопрос об увеличении полезного объема грузовой кабины. Ведь на двухвинтовом или много­винтовом вертолете, где реактивный момент уравновеши­вается самими винтами, отпадает необходимость в рулевом винте, а следовательно, и в хвостовой балке, что позволяет лучше использовать полезный объем фюзеляжа.

Вертолеты с двумя несущими винтами как продольной (рис. 2), так и поперечной схем (рис. 3) строятся серийно и находят широкое приме­нение в эксплуатации.

Например, в эксплуатации имеются двухвинтовые верто­леты продольной схемы с полетным весом от 2600 кг и бо­лее. По количеству выпущенных в эксплуатацию вертолетов продольная схема занимает второе место после вертолетов с одним несущим винтом. Эта схема обладает широким диапазоном центровок, что очень важно для загрузки вер­толета, достаточной продольной устойчивостью и удовлетво — ригельной грузоподъемностью наряду с большой полезной емкостью фюзеляжа.

Вертолеты двухвинтовой поперечной схемы, обладая большинством достоинств продольной схемы, все же имеют существенный недостаток, заключающийся в значительном увеличении лобового сопротивления такого вертолета по сравнению с одновинтовым и вертолетом продольной схемы.

Рис. 3. Вертолет с двумя несущими винтами попереч­ной схемы

Однако такая схема в варианте комбинированного вер­толета (при наличии крыла и несущих винтов) может ока­заться наиболее рациональной, так как позволит увеличить скорость полета. Кроме того, поперечная схема является аэродинамически симметричной, что дает возможность улучшить характеристики устойчивости и управляемости вертолетов этой схемы.

Несколько особое место занимают вертолеты двух­винтовой соосной схемы (рис. 4), т. е. такие верто­леты, которые имеют два винта, расположенных на одной оси и вращающихся в разных направлениях с одинаковой скоростью.

Несмотря на то что теоретически возможно создание тя­желых грузоподъемных вертолетов по этой схеме, в эксплуа­тации таких вертолетов еще мало. Большинство выпущенных промышленностью вертолетов этой схемы имеют малый по­летный вес. Дело в том, что создание втулки для соосных несущих винтов весьма сложная задача, особенно втулки большого размера, так как из-за опасности столкновения

лопастей верхнего винта с нижним приходится значительно увеличивать расстояние между ними. Кроме того, большие затруднения возникают при устранении вибраций соосных

Рис. 4. Вертолет с двумя несущими вин­тами соосной схемы

винтов. Вместе с тем благодаря малым габаритам и хоро­шей управляемости небольшие вертолеты соосной схемы от­лично зарекомендовали себя в эксплуатации.