Для установки нажмите кнопочку Установить расширение. И это всё.

Исходный код расширения WIKI 2 регулярно проверяется специалистами Mozilla Foundation, Google и Apple. Вы также можете это сделать в любой момент.

4,5
Келли Слэйтон
Мои поздравления с отличным проектом... что за великолепная идея!
Александр Григорьевский
Я использую WIKI 2 каждый день
и почти забыл как выглядит оригинальная Википедия.
Статистика
На русском, статей
Улучшено за 24 ч.
Добавлено за 24 ч.
Что мы делаем. Каждая страница проходит через несколько сотен совершенствующих техник. Совершенно та же Википедия. Только лучше.
.
Лео
Ньютон
Яркие
Мягкие

Соосные несущие винты

Из Википедии — свободной энциклопедии

Колонка несущих винтов на Ка-26
Воздушный винт АВ-90 на самолёте Ан-22

Соосная схема — схема построения вертолёта (или же авиационных винтов), при которой пара установленных параллельно винтов вращается в противоположных направлениях вокруг общей геометрической оси.

На винтокрылых аппаратах позволяет взаимно компенсировать реактивные моменты пары несущих винтов, сохранив максимально плотную компоновку приводов.

Данная конфигурация наиболее широко представлена в серийно выпускаемых вертолётах фирмы Камов.

Описание

Соосные несущие винты позволяют получить требуемую силу тяги при относительно небольшом диаметре несущей системы (лопастях), так как хорошо используется ометаемая площадь, и нижний винт подсасывает добавочный воздух сбоку. Вертолёт с соосными несущими винтами имеет относительно малые габариты, достаточно компактен, что упрощает его обслуживание, хранение, транспортировку, расширяет область применения. Малые габариты, уменьшая разность масс, создают малые моменты инерции, поэтому у вертолёта большие угловые скорости вращения и высокая манёвренность.

Симметричная компоновка с минимальным разносом винтов упрощает пилотаж в условиях порывистого ветра, что особенно ценно при работе с кораблей или в горной местности. Отсутствие громоздкой хвостовой балки облегчает пилотирование на малых высотах, повышает безопасность полёта над пересеченной местностью, упрощает выполнение вынужденных посадок. Упрощается переход на режим самовращения несущих винтов и обучение полетам на вертолете.

Исключение потерь на привод хвостового винта дает возможность уменьшить диаметр несущих винтов, так как улучшается использование мощности двигателя. Уменьшение длины лопастей винтов приводит к уменьшению веса конструкции вертолета и увеличению коэффициента весовой отдачи (отношения полезной нагрузки к полётному весу). Принципиально на соосном вертолете можно обеспечить меньший уровень вибраций, если нагрузки от винтов противоположны по фазе. Снижению уровня вибраций также способствует меньший диаметр несущих винтов, большее число лопастей и отсутствие проходящих через весь фюзеляж силовых валов.

Однако, по сравнению с классической схемой с рулевым винтом, соосная схема гораздо сложнее в техническом и конструктивном плане. Наличие двух, проходящих один в другом, соосных валов и реализация управления циклическим шагом винтов усложняют конструкцию трансмиссии, повышают стоимость её производства и эксплуатации. Для безопасной эксплуатации соосных вертолетов следует исключить схлёстывание лопастей при любых манёврах, но большой разнос винтов дополнительно утяжеляет конструкцию и существенно увеличивает высоту вертолета, что особенно заметно при использовании винтов с шарнирным креплением лопастей.

При высоком расположении несущей системы, центра тяжести вертолёта, упругом вале винта и шарнирном креплении лопастей усложняется решение проблемы земного резонанса.

Некоторые особенности имеет и флаттер лопастей. На соосных вертолетах трудно устранить оборотные вибрации. Нижний несущий винт, работающий в потоке верхнего винта, имеет меньшую эффективность.[1]

Достоинства и недостатки

Достоинства соосной схемы:

  • минимальные габаритные размеры, так как лопасти соосных винтов короче несущих лопастей вертолётов с рулевым винтом схожего класса. Требуется минимальная по сравнению с другими схемами взлетно-посадочная площадка;
  • компактность трансмиссии. Практически вся трансмиссия расположена вдоль одного вала;
  • сравнительная простота управления. Все органы управления расположены рядом с трансмиссией, причём при совершении манёвров не затрачивается дополнительная мощность от двигателей;
  • лучшая устойчивость при прямолинейном движении на большой скорости вследствие уменьшения вибраций;
  • меньшее число критически уязвимых узлов, таких как хвостовая балка и рулевой винт одновинтовых вертолетов;
  • бо́льшая по сравнению с традиционной схемой тяговооружённость — минимум на 20 % на режиме висения. Нет потери мощности на рулевой винт, к тому же нижний винт работает не полностью в воздушном потоке верхнего винта, а подсасывает дополнительный воздух;
  • аэродинамическая симметрия схемы. Аппарат соосной схемы может совершать полет в любом направлении практически с одинаковой эффективностью;
  • уменьшение вибраций, чему способствуют меньшие размеры несущих винтов;
  • безопасность для обслуживающего персонала. Отсутствие хвостового винта уменьшает вероятность травм.

Недостатки:

  • ухудшение коэффициента полезного действия несущих винтов из-за их взаимного влияния в различных режимах полёта по сравнению с продольной и поперечной схемами;
  • сравнительно большая высота вертолёта вследствие большого расстояния между винтами, это в свою очередь увеличивает аэродинамическое сопротивление, которое отрицательно сказывается на максимальной горизонтальной скорости;
  • вероятность перехлеста лопастей на критических режимах полета (хотя, перехлест может наступать приблизительно в таких же режимах полёта, что и у несущего винта с хвостовой балкой классической схемы);
  • несколько бо́льшая скорость планирования на режиме авторотации, то есть самовращения несущих винтов под действием набегающего воздушного потока;
  • более трудное обеспечение путевой устойчивости из-за присущего схеме короткого фюзеляжа, поэтому большинство соосных вертолетов имеет развитое вертикальное оперение;
  • сложность производства, ремонта и обслуживания[2]

В вертолётостроении

Соосный несущий винт был известен задолго до идеи создания вертолёта с рулевым винтом: так, в 1754 году «отец российской науки» Михаил Ломоносов предложил использовать для подъёма метеорологического зонда механизм с соосным винтом, механизм приводился в движение с помощью заводной пружины.

  • Первый патент на соосное расположение несущих винтов летательного аппарата был выдан в 1859 году англичанину Генри Брайту.
  • Во Франции Потон де-Амеркур в 1860 году построил модель вертолёта соосной схемы с паровым двигателем.[3]
  • Игорь Сикорский делал свои первые шаги в вертолетостроении в 1900 году именно с прототипов беспилотных вертолётов с соосным винтом.[4]
  • В 1914 году датчанин Якоб Еллехаммер спроектировал свой соосный вертолет.
  • В Австрии Стефан Петроци построил несколько соосных беспилотных вертолётов с электромоторами в течение 19171920 гг. Вертолет мог находиться только в режиме висения.
  • Аргентинец Рауль Пескара построил соосный вертолёт в 19191920 гг.; вертолёт имел 4 винта, в противоположные стороны вращались пары винтов соединённые по типу биплана[5]. В начале 1920-х Рауль Петерас-Пескара работал над вертолетом соосной схемы, в котором впервые применил для управления вертолётом автомат перекоса.
  • В 1930 году итальянец Corradino d’Ascanio построил соосный вертолет, управление на котором осуществлялось с помощью серволопастей, аналогичное решение используется на Kaman HH-43 Huskie.
  • В течение 1930—1936 годов был построен первый соосный вертолёт с автоматами перекоса, он был построен французами Луи Бреге и Рене Дораном. Первым полностью управляемым стал вертолет Лабораторный гироплан[en], построенный Луи Шарлем Бреге и Рене Дораном в 1936 году[6][7].
  • Американец Стенли Хиллер в возрасте 18 лет построил первый соосный вертолёт XH-44 с полностью металлическими сверхжёсткими стальными лопастями. Первый полёт на этом вертолёте Хиллер совершил в 1944 году. Конструкция оказалась настолько удачной, что сам Хиллер часто демонстрировал его устойчивость, отпуская рычаги управления и высовывая руки из окон.[8]
  • В течение 1945-1946 гг. американская компания Bendix Helicopters[9] построила несколько прототипов (Model K, L и J)[10], которым соосная схема позволила летать без хвостовой балки и оперения.
Ка-26

В Советском Союзе темой соосных вертолетов впервые занялся коллектив Яковлева в 1944 году; чуть позже, в 1945 году, за работу взялся коллектив энтузиастов под руководством Н. И. Камова (стоит отметить, что ещё в российской империи первые два прототипа вертолёта Игоря Сикорского (создателя первого успешного вертолета классической схемы V-300) были выполнены (1900) по соосной схеме[6]). Вертолет Яковлева «Шутка» впервые поднялся в воздух 20 декабря 1947 года[11], а вертолёт Камова Ка-8 — несколько ранее, 12 ноября 1947 года[12]. Однако, именно для конструкторского бюро Камова соосная схема стала основной, по сей день вертолёты Камова — единственные в мире вертолёты с соосной схемой, выпускаемые серийно.

В Советском Союзе первый соосник построили в КБ Яковлева, назывался он «Изделие Ш» или «Шутка», первый полет состоялся в 1947 году.

В самолётостроении

Соосная схема в авиамоделизме

Соосная авиамодель; вертикальный хвостовой винт декоративный

Упрощенная соосная схема широко применяется в самых простых и миниатюрных моделях вертолётов. В такой модели винты независимо управляются по скорости вращения, что обеспечивает стабилизацию модели по вращению и поворот. Полет вперед-назад чаще всего обеспечивается небольшим третьим горизонтальным хвостовым винтом, который регулирует тангаж.

Данный вид моделей обладает гораздо большей устойчивостью по сравнению с классической схемой, что делает модель идеальной для новичков и/или полётов в закрытом помещении. Но у этой схемы есть минусы:

  • большинство таких моделей обладают фиксированным шагом, что значительно упрощает модель, но ухудшает управляемость модели по курсу;
  • невозможность полётов на улице в ветреную погоду.

Примечания

  1. К. Н. Лалетин. Практическая аэродинамика вертолета ка-26, Учебное пособие Архивная копия от 11 октября 2016 на Wayback Machine — Москва, «Транспорт», 1974
  2. Практическая аэродинамика вертолета Ка-26 / К.Н. Лалетин. — М.: "Транспорт", 1974. Архивировано 11 октября 2016 года.[нет в источнике]
  3. Early Helicopter Technology Архивировано 21 августа 2011 года.
  4. A History of Helicopter Flight Архивировано 13 июля 2014 года.
  5. Все вертолёты мира. Дата обращения: 12 ноября 2011. Архивировано 17 января 2017 года.
  6. 1 2 Gyroplane Laboratoire. http://www.aviastar.org.+Дата обращения: 4 апреля 2012. Архивировано 10 июня 2012 года.
  7. A History of Helicopter Flight (англ.). Дата обращения: 4 сентября 2012. Архивировано из оригинала 19 июня 2012 года.
  8. Вертолет Хиллер Xh-44-r. http://www.aviastar.org.+Дата обращения: 4 апреля 2012. Архивировано 20 ноября 2012 года.
  9. Вертолет Bendix Model K - история разработки, фотографии, чертежи, технические данные. www.aviastar.org. Дата обращения: 31 мая 2022. Архивировано 31 мая 2022 года.
  10. Bendix Model J helicopter - development history, photos, technical data. www.aviastar.org. Дата обращения: 31 мая 2022. Архивировано 19 апреля 2021 года.
  11. Яковлев ЭГ. Дата обращения: 8 июня 2018. Архивировано 13 октября 2016 года.
  12. Вертолет Ка-8. http://www.aviastar.org.+Дата обращения: 4 апреля 2012. Архивировано 16 марта 2012 года.

Ссылки

Эта страница в последний раз была отредактирована 26 января 2024 в 22:01.
Как только страница обновилась в Википедии она обновляется в Вики 2.
Обычно почти сразу, изредка в течении часа.
Основа этой страницы находится в Википедии. Текст доступен по лицензии CC BY-SA 3.0 Unported License. Нетекстовые медиаданные доступны под собственными лицензиями. Wikipedia® — зарегистрированный товарный знак организации Wikimedia Foundation, Inc. WIKI 2 является независимой компанией и не аффилирована с Фондом Викимедиа (Wikimedia Foundation).