Вертолёт, 2010 № 04, 2011 № 01 - [9]
Дмитрий Петров отметил, что в настоящее время холдинг выполнил важную задачу, увеличив объем реализации вертолетов, и продолжает реализацию ряда программ по разработке новой и модернизации существующей техники. Однако для дальнейшего эффективного развития отрасли необходимо наращивание заказов при государственной поддержке новых проектов. Дмитрий Петров подчеркнул, что в этом вопросе холдинг «Вертолеты России» находит понимание со стороны Правительства России.
В ходе совещания была проведена видеоконференция со всеми предприятиями холдинга. Виктору Христенко были показаны образцы современной вертолетной техники, как боевой, так и гражданской.
Вертоплан – винтокрылый аппарат XXI века
V-22 «Оспри»
В ряде регионов нашей страны транспортная инфраструктура до сих пор находится на самом низком уровне. По данным Министерства транспорта РФ, насчитывается 45 тысяч населенных пунктов, в которых проживают более 12 млн. человек, лишенных нормального сообщения с другими регионами большую часть года. В 5 субъектах России отсутствует железнодорожное сообщение, а в 14 единственным видом транспорта является авиация. По данным ГосНИИ гражданской авиации и ЦАГИ, расстояния между действующими аэропортами в европейской части Крайнего Севера, Сибири и Дальнего Востока составляют в среднем 1200-1400 км. Положение усугубляется еще и тем, что существующие вертолеты с их дальностями полета и высокой стоимостью перевозки пассажиров и грузов не способны обеспечить авиаперевозки в регионах с неразвитой аэродромной сетью.
Вертолет изначально являлся летательным аппаратом, который способен решать задачи, недоступные самолетам. Однако в процессе массовой эксплуатации машин особое значение приобрели проблемы увеличения скорости и дальности полетов вертолетов.
Уровень совершенства самолета для реализации требуемых значений скорости и дальности полета с точки зрения экономической целесообразности может быть оценен аэродинамическим качеством К:
где Y – подъемная сила; X – сила сопротивления аппарата; C>y и С>х – соответственно коэффициенты этих сил. Для винтокрылого летательного аппарата эквивалентное аэродинамическое качество К>в определяется следующей зависимостью:
где G>взл – взлетный вес ЛА; V>кр – крейсерская скорость полета; N>кр – потребная мощность силовой установки для полета со скоростью V>кр ; Y = Y>НВ ~ С>взл – подъемная сила несущего винта.
У современных транспортно-пассажирских вертолетов с хорошими аэродинамическими формами максимум К>в находится в пределах от 3,5 до 4,5 единиц. Пассажирские дозвуковые самолеты благодаря рациональной компоновке несущих и ненесущих элементов планера и силовой установки имеют уже 15-20 единиц в зависимости от назначения аппарата. Так, К>макс у самолетов Ил-86 и Ту-154 составляет 15, а у Ил-96 – 19 единиц.
Максимальное значение аэродинамического качества у транспортно-пассажирских самолетов примерно в 4 раза больше, чем у вертолетов аналогичного назначения. Вредная пластинка (CxS) у вертолетов больше, чем у самолетов, при одинаковом взлетном весе. Следовательно, вертолету требуется большая потребная мощность силовой установки на одинаковых скоростях полета. За счет этого у вертолета будет выше километровый расход топлива и меньше дальность полета.
Вес пустого вертолета примерно на 17% выше, чем самолета одинаковой с ним весовой категории. Это обусловлено тем, что для передачи крутящего момента от двигателей на несущий винт и уравновешивания его реактивного момента требуется относительно тяжелая, громоздкая трансмиссия. Непроизводительные затраты мощности двигателей на обеспечение функционирования трансмиссии и ее систем составляют около 4%, на уравновешивание реактивного момента несущего винта – 10-12%. Поэтому вес коммерческой нагрузки и топлива у вертолета окажется значительно меньше, чем у самолета. Эти показатели еще более ухудшаются за счет установки на вертолете более мощных и тяжелых двигателей с повышенными расходами топлива.
Основным критерием экономичности транспортно-пассажирских ЛА является себестоимость тонно-километра и пассажиро-километра. Обобщенные стоимостные критерии зависят от аэродинамического качества аппарата, крейсерской скорости и дальности полета. По этим показателям вертолет существенно уступает самолету.
Все перечисленное в совокупности и является платой за то, что вертолет в отличие от самолета может взлетать и садиться вертикально, осуществлять висение и перемещения на малых скоростях полета. Именно поэтому борьба за повышение скорости и дальности полета винтокрылых ЛА была и остается весьма актуальной. Однако конструкторы вертолетов до настоящего времени не могут преодолеть проблему существенного роста аэродинамического сопротивления несущего винта при скорости более 300 км/ч.
Несущий винт вертолета проектируется, в первую очередь, для обеспечения висения, перемещений у земли с небольшими скоростями и достижения необходимых величин статического и динамического потолка. По результатам исследований, у современных вертолетов заданные летные данные могут быть получены, если скорость обтекания потоком воздуха концевых сечений скоростных профилей лопастей будет равна 220-230 м/с. Для реализации такой скорости на несущем винте требуется почти в 100 раз уменьшить частоту вращения свободных турбин двигателей. Это обеспечивается механической трансмиссией и выбором передаточного отношения ее главного редуктора.
