Пилотирование вертолета - [2]
Такое конструктивное изменение летательного аппарата при одинаковом принципе создания подъемной силы позволяет получать подъемную силу, необходимую для полета, у неподвижного летательного аппарата при вращении его винта.
Наличие вращающихся крыльев — несущего винта — у вертолета (к автожирам, как мы увидим далее, это относится в меньшей степени) по сравнению с неподвижным жестко закрепленным крылом у самолета сообщает ему совершенно новое качество — возможность производить взлет и посадку без разбега и пробега, неподвижно висеть в воздухе и двигаться в любую сторону.
Остановимся на различиях между вертолетом и автожиром. Внешне эта летательные аппараты очень похожи, так как имеют одинаковые несущие винты.
Двигатель вертолета при помощи силовой передачи — трансмиссии — вращает несущий и рулевой винты (на одновинтовом, вертолете). Несущий винт, отбрасывая вниз с какой-то скоростью определенную массу воздуха, создает тягу, направленную вверх. Если диск несущего винта вертолета наклонен вперед, то и его тяга, всегда перпендикулярная к диску винта, наклонится вперед («рис. 2).
Рис. 2.Схема возникновения подъемной силы у вертолета
Горизонтальная составляющая ее будет продвигать вертолет вперед, преодолевая сопротивление воздуха, а вертикальная составляющая будет уравновешивать вес вертолета.
У автожира, который, как мы уже упоминали, очень похож на вертолет, двигатель вращает обычный винт самолетного типа, который двигает автожир вперед. Несущий винт автожира вращается под действием набегающего потока воздуха на так называемом режиме самовращения (авторотации). Следовательно, для полета автожира, как и самолета, обязательно поступательное движение вперед.
У вертолета и автожира, так же как и у самолета, подъемная сила создается за счет изменения направления движения набегающего воздуха, т. е. за счет скоса потока вниз.
Работа несущих винтов вертолета и автожира совершенно различна. Если у вертолета к несущему винту подводится почти вся мощность двигателя и поток воздуха прокачивается через диск несущего винта сверху вниз, то у автожира вся мощность двигателя передается на тянущий (толкающий) винт, а несущий винт вращается набегающим потоком воздуха, проходящим через диск несущего винта снизу вверх (рис. 3).
Рис. 3. Схема возникновения подъемной силы у автожира
Несмотря на свое внешнее сходство с вертолетом, автожир в действительности более близок к самолету, так как может летать только с поступательной скоростью; висеть в воздухе, подобно вертолету, он не может. В свою очередь, не имея особых преимуществ перед самолетом, автожир распространения не получил.
Автожир в свое время явился своеобразной переходной машиной от самолета к вертолету. Авиационные конструкторы, работая над автожирами, накопили большой опыт в вопросах конструирования, аэродинамики и эксплуатации несущих винтов. Таким образом, автожиры сыграли определенную положительную роль в создании современных вертолетов.
В дальнейшем на автожирах больше останавливаться не будем.
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. 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 происходит с фюзеляжем вертолета при вращении несущего винта двигателем, установленным в фюзеляже: какой крутящий момент передается через трансмиссию 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 его винта уравновешивается моментом силы 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 к продольной оси вертолета и создает момент, уравновешивающий реактивный момент несущего винта (рис. 4).
Рис. 4.Одновинтовой вертолет с хвостовым винтом
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 так, чтобы его тяга была направлена вперед (рис. 5).
Рис. 5.Одновинтовой вертолет с компенсационным винтом, создающим тягу вперед
