• Главная
• Контакты
• Нашёл ошибку
• Прислать материал
• Добавить в избранное

К И. Николаев, канд. техн. наук, КГТУ (КАИ)

Существует несколько разновидностей вертикально взлетающих аппаратов. и это. в основном, представители «летательных аппаратов легче воздуха»: дирижабли, аэростаты, воздушные шары… Воздухоплавательные аппараты «держатся» в воздухе в большей мере за счет аэростатической силы (силы Архимеда). Вертолет - летательный аппарат тяжелее воздуха - занимает среди них особое место. Как и у других представителей этого класса (самолеты. планеры, крылатые ракеты), у вертолет а основным несущим элементом является крыло, которое создает подъемную силу при взаимодействии с воздушным потоком. Поэтому для полета ему необходимо движение воздуха относительно крыла или крыла относительно воздуха, чтобы возникающая подъемная сила уравновесила вес машины. Подъемная сила крыла зависит от квадрата скорости набегающего потока и линейно - от скоростного напора:

Горизонтальную скорость обеспечивают ви

нтовые или реактивные двигатели. создавая пропульсивную силу. Самолету для взлета необходимо разбежаться до определенной скорости, когда подъемная сила крыла уравновесит вес самолета. Вертолету же разбег не нужен, потому что подъемная сила создастся вращающимся крылом - лопастями несущего винта. движущимися относительно неподвижного воздуха. Лопасти создают как подъемную, мак и пропульсивную силу, необходимую для движении вертолета. Лопасти являются крыльями очень большого удлинения:

Например, лопасти вертолета Ми-8 имеют коэффициент удлинения 20.47, вертолета Ми-6 - 17,5, Ка-32 - 16,56. Для сравнения, удлинение полукрыла планера ЛАК-12 «Литва» составляет 14,25. Для классических аппаратов с невращающимся крылом с увеличением удлинения улучшается аэродинамическое качество. Каждая лопасть работает не изолированно, как крыло планера или самолета, а совместно с другими лопастями винта - в возмущенном потоке воздуха. Поэтому более важным конструктивным параметром дня винта является коэффициент заполнения, равный отношению суммарной площади лопастей к ометаемой площади диска:

Сечение лопастей вертолета обтекается сложным неравномерным потоком воздуха, являющимся результатом взаимодействия набегающего потока с вращающейся лопастью и индуктивными скосами потока. Индуктивный поток образуется в результате взаимовлияния несущего винта и окружающего воздуха. В итоге даже в условиях осевого симметричного обтекания на режиме висения на лопастях возникает существенно неравномерный поток воздуха.

Немаловажным фактором, ухудшающим характеристики несущего винта, является величина результирующей скорости потока на концах лопастей, которая на современных вертолетах принимается в пределах 180-230 м/с. Она всегда меньше скорости звука для того, чтобы на концах лопастей в горизонтальном полете не наступал волновой кризис. На азимуте 90° окружная скорость на наступающей лопасти (когда лопасть вертолета находится поперек набегающего потока) складывается со скоростью вертолета. с увеличением поступательной скорости полегл на копнах лопастей могут возникнуть местные скорости звука. А на отступающей лопасти (азимут 270°) результирующая скорость равна разнице указанных выше скоростей, поэтому для получения необходимой подъемной силы приходится увеличивать углы установки лопастей, что приводит к срыву потока.

В результате взаимодействия всех указанных факторов лопасти несущего винта значительно уступают по качеству крыльям самолета, а вертолет как летательный аппарат вертикального взлета и посадки всегда будем иметь ограничение по максимальной скорости горизонтального полета. Например, при окружной скорости 220 м/с для достижения скорости звука на уровне земли достаточно, чтобы поступательная скорость составляла 120 м/с, что составляет всего лишь 432 км/ч. Это ограничение по скорости горизонтального полета является платой за вертикальный взлет и посадку. Тем не менее, оно не умаляет достоинств, присущих только вертолету. Из всех летательных аппаратов тяжелее воздуха только вертолет может :

- -неподвижно висеть в воздухе;

- -перемещаться и поворачиваться относительно любой оси;

- -эксплуатироваться с небольших площадок, производить строительно-монтажные работы, погрузку и выгрузку грузов;

- -совершать полет со снижением при отказе двигателей с последующей безопасной посадкой на неподготовленную площадку на режиме авторотации.

Эти способности делают вертолет практически незаменимым при решении многих важных задач.

К И Б Е Р И Я