Перейти к содержанию

Вертолёт

Материал из Леста Wiki
Геликоптер Б.Н.Юрьева

Вертолёт (устар. геликоптер; фр. hélicoptère от др.-греч. ἕλιξ — винт и др.-греч. πτερόν — крыло) — винтокрылый летательный аппарат вертикального взлёта и посадки, у которого подъёмная и движущая (пропульсивная) силы на всех этапах полёта создаются одним или несколькими управляемыми несущими винтами посредством вращения их лопастей двигательной установкой[1].

Главное преимущество вертолёта перед самолётами заключается в его способности выполнять взлёт и посадку на неподготовленные площадки малых размеров, зависать на одном месте в воздухе, а также перемещаться в любом направлении (включая полёт боком или хвостом вперёд). К недостаткам относятся относительно высокая сложность конструкции, дороговизна эксплуатации, меньшие показатели скорости и дальности полёта по сравнению со стандартной крылатой авиацией[2].

Физический принцип полёта

Подъёмная сила

В отличие от самолёта, крыло которого неподвижно и создаёт подъёмную силу только при поступательном движении всего аппарата, вертолёт создаёт подъёмную силу за счёт вращения лопастей несущего винта. Каждая лопасть винта представляет собой профилированное крыло с круткой по длине. При вращении винта набегающий поток воздуха обтекает лопасти, формируя на них гидродинамический перепад давлений и, как следствие, подъёмную силу.

Для изменения направления полёта используется сложный механический узел — автомат перекоса, изобретённый советским учёным Борисом Юрьевым в 1911 году. Автомат перекоса позволяет динамически менять угол установки (шаг) лопастей в процессе их вращения:

  • Общий шаг изменяет подъёмную силу винта одновременно на всех лопастях, регулируя высоту подъёма или скорость снижения.
  • Циклический шаг меняет угол лопастей в определённом секторе окружности вращения, создавая наклон всего диска винта и заставляя вертолёт лететь вперёд, назад или вбок.

Аэродинамические конструктивные схемы

По количеству и взаимному расположению несущих винтов вертолёты разделяются на несколько основных аэродинамических схем[3]:

Одновинтовая схема с рулевым винтом

Ми-28

Самая распространённая классическая схема (около 85 % всех вертолётов в мире). Имеет один несущий винт. Для компенсации его реактивного момента (стремления корпуса крутиться в противоположную винту сторону) на хвостовой балке устанавливается механический рулевой винт.

  • Примеры: Ми-8, Ми-28, Robinson R44, Eurocopter AS350.

Соосная схема

Ка-52

Вертолёт оснащается двумя несущими винтами, расположенными друг над другом на одной вертикальной оси и вращающимися в противоположных направлениях. Реактивные моменты винтов взаимно гасятся, что избавляет конструкцию от рулевого винта и хвостовой балки, делая аппарат очень компактным и маневренным.

  • Примеры: Ка-27, Ка-32, Ка-52. В этой схеме традиционно специализируется конструкторское бюро «Камов».

Продольная схема

Як-24

Имеет два несущих винта, разнесённых по длине фюзеляжа (в носовой и хвостовой частях). Винты вращаются в разные стороны. Схема обеспечивает огромный полезный объём грузовой кабины.

  • Примеры: CH-47 Chinook, Як-24.

Поперечная схема

Два винта располагаются по бокам фюзеляжа на специальных крыльях-консолях или пилонах. Схема сложна в производстве, но эффективна для сверхтяжёлых машин.

  • Примеры: В-12 (самый большой вертолёт в истории авиации), Focke-Wulf Fw 61.

Синхроптер (схема с перекрещивающимися винтами)

Kaman K-MAX

Два винта расположены по бокам фюзеляжа под небольшим углом друг к другу, а их оси вращения сближены. Лопасти вращаются синхронно в разные стороны, проходя в опасной близости, но без перехлёста благодаря шестерёнчатому редуктору.

  • Примеры: Kaman K-MAX.

Основные элементы конструкции

Схема вертолёта

Типовой современный вертолёт состоит из следующих узлов:

  1. Фюзеляж — планер, вмещающий экипаж, пассажиров, груз и топливные баки.
  2. Двигательная установка — в современной авиации используются преимущественно газотурбинные (турбовальные) двигатели, передающие крутящий момент на главный редуктор.
  3. Главный редуктор — сложнейший трансмиссионный узел, снижающий высокие обороты двигателя до оптимальной скорости вращения несущего винта.
  4. Несущий винт — состоит из втулки винта и закреплённых на ней лопастей из композитных материалов.
  5. Хвостовая балка и хвостовой винт (в одновинтовой схеме) — служат для путевого управления и стабилизации.
  6. Взлётно-посадочное устройство — колёсное или лыжное (полозковое) шасси.

Корабельная вертолётная авиация и противолодочная оборона

Палубный многоцелевой ударный вертолет Ка-52К «Катран»

Отдельным высокоспециализированным классом являются вертолёты палубного (корабельного) базирования. Организационно они входят в состав морской авиации флотов и размещаются непосредственно на авианосцах, крейсерах, эсминцах и противолодочных кораблях[4].

Исторически и стратегически главной функцией корабельных вертолётов является ведение противолодочной обороны (ПЛО) — поиск, обнаружение, слежение и уничтожение подводных лодок противника за пределами дальности обнаружения самого корабля-носителя[5].

Методы поиска подводных лодок

Гидроакустический поиск

Для обнаружения скрытных подводных целей корабельные вертолёты используют три основных метода:

  • Опускаемая гидроакустическая станция (ОГАС):

Вертолёт зависает над водой и опускает на специальном кабеле-тросе тело ГАС на глубину до нескольких сотен метров. Это позволяет «поднырнуть» под тепловые слои воды (слои скачка температуры), где часто прячутся субмарины. Метод эффективен, но требует неподвижного зависания.

Радиогидроакустический буй
  • Радиогидроакустические буи (РГАБ):

Вертолёт сбрасывает в заданном районе серию одноразовых буёв. Буи опускают под воду гидрофоны, фиксируют шумы винтов лодки и передают сигнал по радиоканалу обратно на вертолёт, позволяя сканировать огромные акватории на ходу.

  • Магнитометрические системы (ММС):

Датчик-магнитометр, установленный на штанге в хвосте вертолёта, фиксирует локальные изменения магнитного поля Земли, вызываемые массивным стальным корпусом лодки.

Вооружение и специфика палубного исполнения

После точного определения координат цели вертолёт уничтожает её с помощью бортовых противолодочных самонаводящихся торпед (например, советской АТ-1М, американской Mk.46) или глубинных авиабомб.

Работа с палубы корабля накладывает жёсткие требования на конструкцию вертолёта:

  • Компактность:

Лопасти несущего винта и хвостовая балка обязательно оснащаются механизмами автоматического складывания для размещения в тесных корабельных ангарах. В этом отношении соосная схема вертолётов марки «Ка» (без длинного хвоста и рулевого винта) имеет конструктивное преимущество.

  • Коррозионная стойкость:

Фюзеляж и узлы трансмиссии обрабатываются специальными антикоррозийными покрытиями для защиты от агрессивной морской соли и влаги.

  • Системы принудительной посадки и плавучести:

Используются специальные лебёдочные системы фиксации, притягивающие вертолёт к качающейся палубе в шторм, а шасси оборудуются надувными баллонетами для удержания на воде при аварийной посадке.

Сравнение основных современных вертолётов ПЛО

Ниже приведено сравнение тактико-технических характеристик и поискового потенциала трёх основных типов противолодочных вертолётов мира: российского Ка-27, американского SH-60 Sea Hawk и общеевропейского NH90 NFH[6][7].

Характеристика Ка-27ПЛ (Россия) SH-60B / MH-60R Sea Hawk (США) NH90 NFH (Евросоюз)
Аэродинамическая схема Соосная двухвинтовая Одновинтовая с рулевым винтом Одновинтовая с рулевым винтом
Максимальный взлётный вес, кг 12 000 10 433 11 000
Практическая дальность, км 900 830 1000
Радиус действия ПЛО, км 200 (при 2 часах патрулирования) 250 (при 1,5 часах патрулирования) 250 (при 2 часах патрулирования)
Масса боевой нагрузки, кг до 800 до 1800 (включая противокорабельные ракеты) до 700 (торпеды) / 1100 (всего)
Базовая опускаемая ГАС (ОГАС) ВГС-3 «Рось-В» AN/AQS-22 (ALFS) HELRAS
Сбрасываемые буи (РГАБ) До 36 буёв типа РГБ-НМ / РГБ-16 До 25 буёв у модели B (до 24 у MH-60R) До 10–20 буёв (в зависимости от комплектации)
Магнитометр (ММС) АПМ-73В AN/ASQ-81 (на MH-60R убран для облегчения) Опционально (не на всех версиях)
Основное торпедное вооружение АТ-1М, УМГТ-1, ракеты АПР-2 / АПР-3 Mk.46, Mk.50, Mk.54 MU90 Impact, Sting Ray, Mk.46

См. также

  1. ↑ Вертолёт. — М.: Советская энциклопедия, 1971. — Т. 4. — С. 545—547.
  2. ↑ Ромасевич В. Ф., Самойлов Г. А. Практическая аэродинамика вертолётов. — Воениздат, 1980. — С. 8—14.
  3. ↑ Миль М. Л. и др. Вертолёты. Расчёт и проектирование. Книга 1: Аэродинамика. — Машиностроение, 1966. — С. 24—35.
  4. ↑ Корабельная авиация. — М.: Воениздат, 1999. — Т. 4. — С. 165—166.
  5. ↑ Кузин В. П., Никольский В. И. Военно-Морской Флот СССР 1945—1991. — Историческое Морское Общество, 1996. — С. 380—385.
  6. ↑ Шунков В. Н. Самолёты и вертолёты военной авиации. — Попурри, 2003. — С. 210—225.
  7. ↑ Jackson, Paul Jane's All the World's Aircraft 2004-2005. — Jane's Information Group, 2004. — С. 431. — ISBN 0-7106-2614-2

Литература

  • Юрьев Б. Н. Аэродинамический расчёт вертолётов. — М.: Оборонгиз, 1956.
  • Изаксон А. М. Советское вертолётостроение. — М.: Машиностроение, 1981.
  • Артемьев А. М. Морские вертолёты. — М.: Экспринт, 2003.
Источник — https://wiki.lesta.ru/index.php?title=Вертолёт&oldid=194571