ВЕРТОЛЕТЫ

Вертолеты ** представляют собой летательные аппараты, способные совершать вертикальный и горизонтальный полеты. Вертолет способен взлетать с места вертикально и садиться без пробега, может парить, или, как говорят, «висеть» в воздухе на одном месте.
Схема вертолета впервые была предложена известным итальянским художником и ученым Леонардо да Винчи еще в 1473 г. в виде летательного аппарата с воздушным винтом на вертикальной оси. В 1739 г. великий русский ученый М. В. Ломоносов создал действующую модель вертолета.
Большой вклад в развитие вертолетостроения внес советский академик Б. Н. Юрьев. Ему принадлежит схема одновинтового вертолета с хвостовым винтом (1910 г.), которая и до наших дней является самой распространенной.
В СССР достигнуты большие успехи в вертолетостроении и созданы различные образцы вертолетов от легкого одноместного («летающего мотоцикла») до гигантского турбовинтового вертолета, способного перевозить до 100 пассажиров.
Существует несколько основных схем вертолетов, отличающихся количеством и расположением несущих винтов:
— одновинтовая с рулевым винтом (рис. 1.30);
— двухвинтовая с продольным расположением винтов (рис. 1.31);
— двухвинтовая с поперечным расположением винтов;
— двухвинтовая с соосными винтами.
Рассмотрим одну из распространенных схем — одновинтовую схему с хвостовым винтом.
* Под остойчивостью гидросамолета понимается способность его возвращаться в положение равновесия на воде по прекращении действия силы, вызвавшей отклонение его от этого положения.
** В иностранной литературе такой аппарат называют геликоптером (gelicos— винт и pteron — крыло).
 

Рис. 1.30. Советский одновинтовой вертолет Ми-4 конструктора. М. Л. Миля:
/—стартер для запуска двигателя; 2—двигатель; 3—масляный бак; 4—кабина летчика; 5—вал привода несущего винта; 6—автомат-перекос; 7—вертикальный шарнир; 8—фрикционные демпферы, 9—горизонтальный шарнир* 10—редуктор несущего винта* 11—рычаг управления шагом лопасти; 12—лопасть; /3—гндробак; 14—топливный бак; 15—бачок с противообледенительной жидкостью для лопастей несущего и рулевого винтов; 16—радиооборудование; 17—универсальный шарнир*. 18—опора; 19—вал привода рулевого винта; 20—стабилизатор; 21—костыль; 22—угловой редуктор; 23—концевой вал; 24—редуктор рулевого винта; 25—рулевой винт; 26—антенна; 27—антенна радиовысотомера; 28— створки грузового люка; 29—стрела с лебедкой для подъема грузов на борт вертолета; 30—бортовая дверь; 31— колесо; 32—главная нога шасси; 33—откидные сиденья пассажиров; 34—рычаг управления общим шагом; 35—маслорадиатор; 36—гондола штурмана; 37—носовое колесо; 38—выхлопной патрубок

Такой вертолет имеет фюзеляж, внутри которого размещаются экипаж, пассажиры, двигатели и грузы; над фюзеляжем устанавливается несущий винт для создания подъемной силы. У вертолета такой схемы реактивный крутящий момент вращающегося несущего винта парируется моментом силы тяги специального рулевого винта, устанавливаемого в хвостовой части фюзеляжа.
 

Рис. 1.31. Двухвинтовой вертолет продольной схемы

Несущий винт (рис. 1.32,а), состоящий из втулки 1 и лопастей 2, является специфическим агрегатом вертолета. Лопасти несущего винта по профилю и конструкции напоминают крыло самолета и крепятся к втулке при помощи трех шарниров (рис. 1.32, б): осевого 3, вертикального 4 и горизонтального 5.
Управление вертолетом осуществляется путем изменения величины и направления тяги несущего винта, для чего применяется специальный механизм — автомат перекоса (рис. 1.32,а). Автомат имеет неподвижную муфту 6, на которой с помощью карданной подвески установлено внутреннее кольцо 7 с посаженным на нем на шариках внешним кольцом 8. Последнее вращается вместе с втулкой винта 1 благодаря связывающему их двухзвеннику 9. При помощи поводков 10 внешнее кольцо 8 связано с каждой лопастью так, что перемещение или наклон кольца вызывает соответствующее изменение угла установки каждой лопасти.

Рис. 1.32. Автомат перекоса:
а—конструктивная схема втулки несущего виита и автомата перекоса; б—конструктивная схема
шарниров и движений лопастн

Карданная подвеска позволяет наклонять под любым углом внутреннее невращающееся кольцо 7, а с ним и внешнее вращающееся кольцо 8 при помощи ручки управления вертолетом. При наклоне внешнего кольца автомата перекоса угол установки каждой лопасти изменяется циклически, т. е. в течение одного оборота винта.
В последние годы вертолеты получили широкое и разнообразное применение в народном хозяйстве и в военных целях в качестве транспортного средства, особенно в трудно доступных для других видов транспорта местностях.
 

Рис. 1.33. Схема тяжелого комбинированного вертолета с реактивным компрессорным приводом несущего винта:
1—кабина экипажа; 2—воздушные винты; 3—втулка несущего винта; 4—руль высоты; 5—стабилизатор; 6—грузовой люк: 7—руль исправления; <5—килевая шайба; 9—реактивная горелка; 10—эле-роны; И—воздухозаборник вспомогательного компрессора; 12—вспомогательный компрессор; 13— турбовинтовой двигатель; 14—канал для подвода сжатого воздуха; 15—пассажирская кабина
 

Существенным недостатком вертолета является малая скорость и высота полета. Создание комбинированных вертолетов (винтокрылов), т. е. вертолетов с крылом, несущим винтом и силовой установкой, создающей тягу при горизонтальном полете (как у самолета), дает возможность увеличить скорость, высоту и дальность полета.
На рис. 1.33 показана компоновочная схема пассажирского комбинированного вертолета с реактивным компрессорным приводом несущего винта. Вертолет имеет высокорасположенное крыло с установленными на нем турбовинтовыми двигателями. Последние вращают тянущие винты и с помощью гидравлических муфт приводят в действие компрессоры.
Сжатый воздух подводится к реактивным горелкам, расположенным на концах лопастей; туда же впрыскивается топливо. Тяга, развиваемая горелками, создает момент, вращающий несущий винт.