Почему летит вертолет. Как летает вертолет? Вспомогательный несущий винт

Приобретая все больше поклонников, на сегодня становятся не только проще, но и безопаснее. В нашем топе мы рассмотрим самые маленькие вертолеты в мире .
1 Вертолет GEN H-4 (Япония)

На сегодня это — самый маленький вертолет в мире, что засвидетельствовано даже в Книге Рекордов Гиннеса. GEN H-4, созданный одноименной японской компанией, имеет лопасти длиной 4 метра и вес всего лишь в 70 кг. У этого вертолета нет хвоста, т.к. он оснащен винтами соосного принципа действия, и это позволило значительно уменьшить его размеры. Грузоподъемность этого «малыша» впечатляет – он способен летать с весом в 210 кг (то есть ровно втрое больше собственного весе). Продаваться вертолет будет в разобранном виде, как конструктор, и, по замыслу производителей, будет собираться владельцем за 30 часов. Предложение более чем интересное, а что касается стоимости, то предположительно она будет начинаться с 200 тыс. долларов США.

2 Вертолет

На второе место мы ставим именно этот вертолет. Название уже говорит само за себя – «Москит»! Его разработка велась почти 10 лет, и «Москит» соединил в себе высокую надежность и легкость в управлении с маленькими размерами и очень хорошей маневренностью. Двигатель вертолета мощностью в 60 л.с. и 5-тиметровые лопасти с легкость поднимают в воздух машину и пилота общим весом до 300 кг. При этом сама машина весит всего 115 кг. Стоимость этой машины и ее модификаций стартует от 40 тыс. долларов.

3 Вертолет

Впервые этот вертолет взлетел в 2004 году, и изначально задумывался для экстремальных забав. Но на сегодня он и патрульный, пограничный, почтовый, а также учебный, поскольку, как оказалось, он имеет хорошие летные характеристики и очень надежен в использовании. Вес AirScooter II — всего 136 кг, объем двигателя — 65 л.с., скорость — 90 км/ч, потолок – 3 тыс. метров. На сегодня этот аппарат «разлетелся» (во всех смыслах) в 23 страны по цене в 50 тыс. долларов за единицу.

4 Вертолет

Этот легкий двухместный вертолет впервые поднялся в воздух в 2004 году. Он также мал и максимально удобен в эксплуатации, имеет высокие летные характеристики. Двигатель в 130 л.с. разгоняет машину до 160 км/ч на высоту в 3,6 км. Диаметр винта — 7 метров, грузоподъемность — 230 кг. Поставляется в разобранном виде, сборка требует около 250 часов. Стоимость вертолета составляет 95 тыс. евро.

Итальянцы также стараются не отставать в малой авиации. Они изготовили и продали уже более 400 своих сверхлегких вертолетов марки СН-7. Популярность он стал приобретать практически сразу с момента своего производства в 1996 году. Диаметр винта — 5,8 м., вес — 200 кг, максимальная скорость – 192 км/ч. В некоторых модификациях стоимость аппарата достигает 85-90 тыс. евро.

6 Вертолет

Легкий вертолет этой марки можно смело назвать «дедушкой» современных сверхлегких вертолетов. Созданный еще в 1975 году, он существует в более чем 3 тыс. экземпляров, эксплуатируемых в 60-ти странах мира. Основная масса современных вертолетов использует в своих конструкциях решения, найденные именно в R22. Сегодня этот вертолет стоит 258 тыс. долларов.

7 Вертолет DF Helicopters DF334 (Италия)

Двухместный сверхлегкий вертолет, также разработанный уже довольно давно — в 1980-х годах, за это время только подтвердивший свою надежность (вот уж точно, «в бой идут одни старики»…). Вес — всего 290 кг., винт – 6,8 м., скорость — 148 км/ч, стоимость — от 120 тыс. евро.

8 Вертолет Skyline SL-222 (Украина)

Легкий многоцелевой вертолет, который производится с 2011 года. Так же, как и его «собратья», может транспортироваться на обычном автоприцепе, прост и надежен в эксплуатации. Вес составляет 377 кг, стоимость — 149 тыс. долларов.

9 Вертолет

С 2003 года именно эта машина стала одной из самых популярных в своем классе. С весом всего в 445 кг и скоростью в 185 км/ч «EXEC» поднимается на 3048 м. Стоимость — от 280 тыс. долларов.

10 Вертолет Беркут-ВЛ (Россия)

Сегодня разработка этого вертолета находится в стадии окончательных испытаний, но имеет хорошие перспективы развития. Двигатель в 140 л.с. поднимает 477 кг (вес вертолета) на высоту в 4 км и развивает скорость в 185 км/ч. В скором времени ждем достойного представителя России на рынке легкой авиации!
Легкая авиация может воплотить мечту каждого человека о полете. И мы видим, что на сегодня уже существуют вертолеты стоимостью с хороший автомобиль. Поэтому очень вероятно, что в скором времени появятся и более доступные аппараты, а может быть, и еще меньших размеров!

Вертолеты летают, потому что у них крутятся длинные лопасти несущего винта, чьи поперечные сечения по форме похожи на сечение самолетных крыльев. Подъемная сила вертолетных лопастей может меняться, если изменять угол наклона всех лопастей одновременно.

А различные повороты машины выполняются при помощи изменения наклона отдельно каждой лопасти при ее вращении. Если надо лететь вперед или назад, поворачивать налево или направо, вращающийся несущий винт поворачивают в направлении желаемого маневра.

В хвостовой части вертолета установлен еще один, небольшой вспомогательный несущий винт. Он нужен для того, чтобы, вращаясь, уравновешивать такое действие главного винта, которое могло бы привести к закручиванию всего вертолета вокруг его вертикальной оси. Другими словами, вспомогательный винт позволяет машине стабильно держаться в воздухе. Кроме всего прочего, вертолеты могут неподвижно зависать в воздухе. Для<» этого требуется, чтобы вес машины оказался равен подъемной силе, создаваемой несущим винтом.

Главный несущий винт

В поперечном сечении лопасть главного несущего винта похожа на крыло самолета. Воздушный поток, обтекая верхнюю и нижнюю поверхность лопасти, создает над ней пониженное давление и рождает подъемную силу.

Вспомогательный несущий винт

Сила, возникающая при вращении главного винта, стала бы раскручивать весь вертолет, если бы не было стабилизирующего эффекта от работы вспомогательного винта, расположенного на хвосте.

Втулка главного несущего винта

Чтобы вертолет был стабилен в полете, пилот устанавливает нужный угол лопастей главного винта. Для этого служит устройство, известное как кольцо автомата перекоса. Оно укреплено на валу несущего винта. Вертолет может лететь, кружить или неподвижно парить в воздухе в соответствии с тем, как пилот установит это кольцо. Ниже на рисунке показаны перемещения кольца вверх и вниз, которые приводят к изменению наклона лопасти винта. Кроме того, кольцо автомата перекоса можно наклонять, чтобы изменить угол наклона винтового диска.

Пилотирование вертолета

1. Чтобы лететь вперед, пилот толкает рычаг управления от себя. При этом винтовой диск наклоняется к носу.

2. Чтобы набирать высоту, пилот увеличивает общий тангаж всех лопастей, пока подъемная сила не превзойдет силу тяжести.

3. Чтобы висеть неподвижно, пилот удерживает такой угол наклона винта, чтобы подъемная сила и сила тяжести были равны.

4. Чтобы дать задний ход, пилот наклоняет винтовой диск по направлению к хвосту.

5. Чтобы повернуть, пилот поворачивает винтовой диск влево или вправо.

6. Чтобы изменить курс, пилот устанавливает нижний угол наклона лопастей вспомогательного винта.

Подъемная сила и тяга для поступательного движения у вертолета создается с помощью несущего винта. В работе несущего винта вертолета и воздушного винта самолета есть много общего, но имеются и отличия. Сравнивая их работу, можно заметить, что при одинаковой мощности двигателя тяга несущего винта вертолета всегда больше, благодаря тому что74 диаметр несущего винта вертолета во много раз больше диаметра воздушного винта самолета. Тяга несущего винта в значительной степени зависит от его диаметра и числа оборотов.

Так, при увеличении диаметра винта вдвое тяга его увеличивается приблизительно в 16 раз; при увеличении числа оборотов вдвое - примерно в 4 раза.Несущий винт вертолета обладает исключительно важным свойством - способностью создавать подъемную силу в режиме самовращения (авторотации) в случае остановки двигателя, что позволяет вертолету совершать безопасный планирующий или парашютирующий (вертикальный) спуск и посадку. При висении и при вертикальном подъеме несущий винт (ротор) вертолета работает подобно воздушному винту. При поступательном полете ось его вращения наклоняется вперед и он работает в режиме косой обдувки

(рис. 155)
а-режим косой обдувки, б-пропеллерный режим

Когда лопасти вращаются, подъемная сила заставляет их подниматься, в то время как центробежная сила препятствует их чрезмерному закидыванию вверх, поэтому диск ротора принимает коническую форму. Скорость движения лопасти относительно воздуха неодинакова. Она меньше у оси вращения и больше у конца лопасти и, кроме того, меняется в зависимости от положения лопасти по отношению к направлению полета. Так, при вращении винта скорость лопасти, движущейся вперед, слагается из скоростей от ее вращения и поступательного движения вертолета. Для лопасти же, движущейся назад, скорость будет определяться разностью между скоростью от вращения винта и поступательного движения всей машины. Из-за меньшей скорости у лопасти, движущейся назад, будет меньше и подъемная сила. Чтобы этого не произошло, увеличивают ее угол атаки для сохранения равновесия.

При остановке мотора вертолет становится автожиром. В этом случае ротор вращается без подвода мощности в результате действия аэродинамических сил. Последние обеспечивают необходимую тягу ротора и поддерживают его вращение. Но это превращение зависит от многих факторов. Основной из них - направление обдувки ротора воздушным потоком. При моторном полете воздушный поток набегает на ротор вертолета сверху, в режиме авторотации - снизу. Для обеспечения авторотации необходима определенная скорость потока (прямого или косого), т. е. вертолет должен перемещаться относительно потока. Так, для безопасной авторотирующей посадки с режима висения аппарат должен иметь запас высоты.

По числу несущих винтов вертолеты принято классифицировать на одновинтовые, двухвинтовые и многовинтовые. Наиболее распространена одновинтовая схема. Кроме несущего, одновинтовой вертолет обычно имеет хвостовой винт. Основное назначение хвостового винта состоит в том, что он гасит реактивный момент, который стремится развернуть вертолет в полете в сторону, противоположную вращению несущего винта. Чтобы понять это явление, представим себе человека, плывущего на плоту

(рис. 156)

При попытке развернуть плот он стремится повернуться в сторону, противоположную направлению движения весла. Для того чтобы вертолет в полете не вращался, необходимо приложить к нему такой же момент, как и к несущему винту, но противоположного направления. Такой момент относительно центра тяжести вертолета и создает хвостовой винт. Момент равен произведению силы на плечо, поэтому хвостовой винт стараются расположить на хвосте так, чтобы увеличить плечо приложения силы, развиваемой этим винтом.

Вторая функция хвостового винта - путевое управление вертолетом. Это достигается путем изменения установочных углов лопастей хвостового винта, приводимого во вращение из кабины пилота с помощью ножных педалей. С изменением углов установки меняется тяга рулевого винта и нарушается равновесие реактивного момента и момента тяги хвостового винта, действующих на вертолет, что позволяет поворачивать машину в нужном направлении. Двухвинтовые вертолеты подразделяются на несколько подгрупп. К ним относятся вертолеты соосной схемы

(рис. 157, а)

При которой на одной оси расположены один над другим два несущих винта, вращающихся в противоположные стороны; вертолеты продольной схемы (рис. 157, б) с расположением несущих винтов на концах фюзеляжа; вертолеты поперечной схемы (рис. 157, в) с расположением двух несущих винтов по бокам фюзеляжа.При Двувинтовой схеме вертолета реактивные моменты одинаковых несущих винтов взаимно уравновешиваются, потому что винты вращаются в противоположные стороны с одинаковой скоростью (поэтому на таких вертолетах нет хвостовых винтов). Вертолеты многовинтовой схемы могут иметь три, четыре и более несущих винтов.

Они обладают большой грузоподъемностью.Однако подобные вертолеты строят очень редко из-за сложности системы управления и устройства трансмиссии. Горизонтальный полет является основным режимом полета вертолета, так как он обычно занимает наибольшую часть времени полета. Необходимая тяга для поступательного горизонтального или наклонного движения вертолета создается наклоном плоскости вращения винта. При этом соответственно наклоняется и равнодействующая аэродинамических сил R на винте. В горизонтальном полете вертикальная составляющая силы R дает подъемную силу Y, уравновешивающую силу тяжести G, а горизонтальная составляющая - тягу P для движения по горизонту, уравновешивающую лобовое сопротивление X вертолета

(рис. 158)
А-плоскость вращения винта при висении, Б- при горизонтальном полёте

Что выбрать
Если сравнивать покупку автомобиля и покупку вертолета, то здесь есть как различия, так и общие моменты. Как и автомобиль, винтокрылую машину можно купить и новую, и бывшую в употреблении. К слову, вертолет, уже эксплуатировавшийся ранее, называется ресурсным. Есть и третий вариант - приобретение так называемого kit-комплекта, то есть набора узлов и агрегатов, включая двигатель, предназначенных для самостоятельной сборки. Собрать его можно самому, либо доверить сборку профессионалам в сервисном центре.

Пойти и купить новый вертолет сразу получится не всегда. Как правило, новые вертолеты поставляются под заказ. Так, популярный в России американский вертолет Robinson R44 придется ждать от 3 до 6 месяцев, французский Eurocopter ЕС-130 Т2 - до одного года. Правда, у официальных дилеров всегда есть собственные, заранее заказанные вертолеты с близким сроком поставки. Что касается ресурсного вертолета, то его преимущество в том, что ждать его не надо. Поэтому вертолет возрастом 1-3 года стоит почти как новый. Но и в дальнейшем цена на машины падает достаточно медленно.

Eurocopter EC-130

Кроме этого, предстоит выбрать между поршневым вертолетом и газотурбинным.

Плюсом первого будут его невысокие топливные запросы. Поршневой Robinson заправляется авиационным бензином, но используют и автомобильный Аи-95, главное, чтобы качество топлива не подвело. Газотурбинные вертолеты летают на авиационном керосине, а он существенно дороже. Помимо этого при выборе надо учитывать цели, для которых приобретается вертолет. Поршневые машины предназначены в первую очередь для пилотов-любителей, летающих ради собственного удовольствия. Газотурбинные предполагают полеты в различных погодных условиях и высокую интенсивность эксплуатации. Но они и существенно дороже.

Регистрацией вертолетов занимается Федеральное агентство воздушного транспорта - Росавиация. Вертолеты, так же как и самолеты, подлежат регистрации в Государственном реестре гражданских воздушных судов Российской Федерации.

Небесные «Робинзоны» и другие
Так уж сложилось, что основными машинами в этом сегменте, представленными в России, являются вертолеты американской компании Robinson Helicopter. В арсенале компании три типа винтокрылых машин - двухместный R22, четырехместный R44 и пятиместный R66. Кроме этого, компания производит вертолетные площадки Robinson Helipad, предназначенные для установки на крышах зданий. Доля нашей страны в продажах компании составляет примерно 15%. Всего же в год компания производит 800 машин.

Robinson R22 - легкий однодвигательный вертолет. Оснащен поршневым бензиновым четырехцилиндровым двигателем Lycoming O-360. Вертолет двухместный, рассчитан на пилота и одного пассажира. Выпускается с 1975 года. Начальная цена R22 Beta II в стандартной комплектации - 288 000 долларов. Но это в США. Транспортировка и растаможка увеличит цену примерно в полтора раза. Анонсированный в конце прошлого года R44 Cadet тоже двухместный, но, в отличие от других вертолетов 44-й серии, стоит от 339 000 долларов. Судя по всему, он идет на замену R22. R44 Cadet имеет те же габаритные размеры, что и четырехместный R44 Raven II, но в отличие от него вместо задних сидений имеет просторный грузовой отсек.

Robinson R44 впервые поднялся в воздух в 1990 году. Это один из наиболее популярных вертолетов в своем классе. Как и R22, он также оснащен поршневым двигателем. Рассчитан вертолет на 4-х человек. Цена вертолета R44 Raven II в стандартной комплектации составляет 461 000 долларов.

Robinson R66 - первый газотурбинный вертолет Robinson Helicopter. Поставляется с 2010 года. Он оснащен турбовальным двигателем Rolls-Royce RR300. Имеет пять мест и отдельный грузовой отсек. Потребляет уже не бензин, а авиационный керосин. Цена вертолета R66 Turbine в базовой комплектации - 869 000 долларов.

Robinson R44 Raven II

Rotorway A600 Talon - легкий двухместный поршневой вертолет производства американской компании RotorWay International. Модель производится с 2007 года. Поставляется в разобранном виде. На полную сборку уходит около 450 часов. В качестве топлива используется обычный автомобильный 92-й бензин. Заводская стоимость комплекта - 98 000 долларов. Российская цена будет включать НДС, таможенную пошлину и, если собирать будете не сами, то и стоимость сборки.

Rotorway A600

Итальянский Heli-Sport CH-7 производится компанией Heli-Sport aircraft с 2009 года. Это также двухместный поршневой вертолет с тандемным расположением сидений. Цена набора для самостоятельной сборки составит 115 000 долларов. Сиденья пилота и пассажира расположены как и на мотоцикле - друг за другом. Есть версия с классическим рядным расположением сидений - HeliSport CH77.

Heli-Sport CH-7

При наличии достаточных финансовых средств можно присмотреться к вертолетам Eurocopter от Airbus Helicopters, дочерней компании известного концерна Airbus Group и Bell от американской Bell Helicopter входящей в конгломерат Textron. Но их стоимость будет существенно выше.

Из отечественных вертолетов для личного пользования пока сложно что-то выбрать. «Вертолеты России» - основной отечественный производитель гражданских и военных вертолетов - в относительно легком сегменте может предложить «Ансат» и Ка-226Т. В перспективе, возможно, и Ка-62, который первый раз поднялся в небо в апреле этого года. Легкие отечественные вертолеты - казанский «Актай» и тольяттинский «Беркут» - в серию так и не пошли.

Ансат

Где хранить и где летать
Так как вертолету не нужна взлетно-посадочная полоса, то, в отличие от самолета, его можно хранить дома. Разумеется, если это загородный дом. Но для этого требуется зарегистрировать вертолетную площадку. Для этого необходим ровный участок земли площадью 35 на 35 метров. И по курсу взлета под углом 45 градусов не должно быть никаких препятствий. Можно хранить и на вертодроме. В зависимости от вида хранения, уличного или ангарного, и перечня сопутствующих услуг будет зависеть и цена хранения. Как и самолет, вертолет в промежутках между полетами можно сдавать в аренду, что может окупить его хранение и обслуживание.

Воздушное пространство России поделено на зоны трех классов: А, С и G. Для полетов малой авиации, в том числе и вертолетов, используются зоны С и G. В первом случае требуется диспетчерское разрешение (это, например, полеты в зоне аэродромов), во втором случае разрешение не нужно. Есть также зоны, где полеты запрещены, например в пределах МКАД. Для полетов в воздушном пространстве класса G установлен уведомительный порядок полетов. Уведомление можно подать не ранее чем за 5 суток и не позже чем за час до вылета. Такое уведомление можно подать как по телефону или факсу, так и через Интернет.

Обучение управлению вертолетом
Вертолеты по сравнению с самолетами сложнее в управлении. И обучение управлению вертолетом тоже обойдется дороже. Если за курс обучения на пилота-любителя придется заплатить от 300 000 рублей, то цены на вертолетные курсы начинаются от 800 000 рублей. В цену обучения, как правило, входят затраты на аренду вертолета и инструктора, а также на авиатопливо. К слову, потребляют вертолеты больше топлива по сравнению аналогичными по массе самолетами, это тоже влияет на стоимость обучения. Кроме того, за отдельную плату инструктора можно вызвать на дом.

В процессе обучения курсантам необходимо прослушать теоретические курсы и налетать более 42 часов. В теоретический курс входит: изучение конструкции вертолета, двигателя, приборного и радиооборудования, аэродинамики, метеорологии, навигации и вертолетовождения. Практическая часть обучения включает в себя: полеты по кругу и по маршруту, висение, перемещения и развороты у земли. По окончании обучения курсант должен будет сдать экзамен и получить свидетельство частного пилота.

А может быть гирокоптер?
Мир легкой авиации не ограничен только вертолетами и самолетами. Есть еще и гирокоптеры, другие названия: автожир и гироплан. Внешне схожий с вертолетом (геликоптером), гирокоптер, тем не менее, устроен иначе. У гирокоптера, как и у вертолета, несущий винт предназначен для создания подъемной силы. Однако винт гирокоптера свободно вращается в режиме авторотации под действием аэродинамических сил. Он только создает подъемную силу. Движущая сила создается пропеллером, который сообщает автожиру горизонтальную скорость. У вертолета, наоборот, подъемная и движущая сила создается несущим винтом.

В отличие от вертолета, гирокоптеру для взлета требуется взлетная полоса. Кроме того, гирокоптер не сможет зависать в воздухе. Но при необходимости он может приземляться в любом месте. Так как гирокоптер постоянно находится в режиме авторотации, то при отказе двигателя во время полета он способен без проблем опуститься на землю. Кроме этого, цена летного часа в разы меньше, чем у вертолета, за счет меньшего расхода топлива. Цены на гирокоптеры (автожиры) тоже заметно ниже, чем на вертолеты. Российские стоят от 2 миллионов, зарубежные - от 4 до 7 миллионов рублей.