Автожир двигатель


Описание автожира, история и конструкция этого аппарата, фотографии и видео

Большинство из людей, не имеющих прямого отношения к авиации, увидев это летательный аппарат в полете или стоящим на земле, скорее всего подумают: «Какой забавный маленький вертолетик!» — и сразу совершат ошибку. Внешним сходством, по сути, все и заканчивается. Дело в том, что для полета автожира и вертолета используются совершенно различные принципы.

Почему автожир летает

У вертолета подъемная и движущая сила создаются вращением несущего винта (одного или нескольких), постоянный привод на который передается от двигателя через сложную систему трансмиссии. Автомат перекоса изменяет плоскость вращающегося винта в нужном направлении, обеспечивая поступательное движение и маневрирование, регулируя скорость.

Рассказ о другом виде летательного аппарата сверхлегкой авиации — дельтаплане с мотором, читайте так же на нашем сайте.

Рассказ о мотопараплане и аэрошюте находится по этому адресу. Узнайте какие бывают аппараты с мягким крылом и тягой на двигателе.

Конструкция и принцип действия автожира совершенно иной, и, наверное, более схож даже с самолетом (планером, мотодельтапланом).

Подъемная сила обеспечивается встречным потоком воздуха, а вот в роли крыла выступает свободно вращающийся винт (его принято называть ротором). Поступательное движение обеспечивается тянущим или толкающим усилием маршевого двигателя, расположенного, соответственно, впереди или сзади летательного аппарата. А что же придает вращение ротору – всего лишь встречный воздушный поток. Это явление называется авторотацией.

Вне всякого сомнения, принцип был подсказан самой природой. Можно обратить внимание на семена некоторых деревьев (клена, липы), которые снабжены своеобразным пропеллером. Созрев, высохнув и отделившись от ветки, они не падают вертикального вниз. Сопротивление воздуха раскручивает их «роторы», и семена могут достаточно длительное время планировать, улетая от родного дерева на очень значительные расстояния. Сила тяжести, конечно, берет свое, и приземление их неминуемо. Но в том то и состоит задача человеческого гения, чтобы найти средства управлять подобным полетом.

У автожира отбор мощности от двигателя на ротор производится только в самой начальной фазе полета, для придания ему необходимой для взлета частоты вращения. Далее – короткий разбег, подъем – и все, вступает в силу закон авторотации – ротор вращается совершенно самостоятельно, вплоть до полной посадки аппарата. Расположенный под определенным углом атаки, он и создает необходимую для полета подъемную силу.

История летательного аппарата

Первым, кто всерьез занялся исследованиями и практическим применением принципа авторотации, был испанский инженер-конструктор Хуан де ла Сиерва. Начавшему заниматься самолетостроением на самой заре авиации, ему пришлось пережить катастрофу своего детища – трёхмоторного биплана, и он полностью переключился на совершенно не исследованный раздел воздухоплавания.

Им же был, после длительных испытаний в аэродинамической трубе, сформулирован и теоретически обоснован принцип авторотации. К 1919 году первая модель была разработана в чертежах, а в 1923 году автожир С-4 впервые поднялся в воздух. По конструкции это был обычный самолетный корпус, вместо крыльев оснащенный ротором. После ряда доработок был даже налажен небольшой серийный выпуск подобных аппаратов во Франции, Англии, США.

Практически параллельным курсом шли и советские авиаконструкторы. В специально созданном отделе особых конструкций (ООК) ЦАГИ велась разработка собственных автожиров. В итоге первый советский аппарат КАСКР-1 поднялся в воздух в 1929 году.

Разработан он был группой молодых инженеров, в состав которой входил Николай Ильич Камов, позже – выдающийся авиаконструктор вертолетов серии «Ка». Примечательно, что Камов, как правило, всегда принимал участие и в летных испытаниях своего детища.

КАСКР-2 был уже более доведенной и надежной машиной, что было продемонстрировано представительной правительственной комиссии на Ходынском аэродроме в мае 1931 года.

Тем кто любит высоту рекомендуем не пропустить рассказ о разных видах прыжков с высоты: банджи-джампинг, роуп-джампинг, бейс-джампинг и другие.

Рассказ о скалолазании и разновидностях этого спорта читайте на этой странице.

Топ пяти фильмов о паркуре по адресу: pro-extrim.com/other/kino/film-pro-parkur.html

Дальнейшие изыскания и конструкторские доработки привели к созданию серийной модели, которая получила название Р-7. Этот аппарат был создан по схеме крылатого автожира, что позволяло значительно снизить нагрузку на ротор, повысить скоростные качества.

Это может показаться невероятным, но именно Р-7, в далеком 1934 году, поставил рекорд скорости для летательных аппаратов такого класса – 220 километров в час, который до сих пор не побит!

Н.И. Камов не только разрабатывал и совершенствовал свой аппарат, но и постоянно искал ему практическое применение. Уже в те годы с автожиров Р-7 проводилось опыление сельскохозяйственных угодий.

Во время спасательной операции по снятию с льдины первой полярной экспедиции Папанина в 1938 году, на ледоколе «Ермак» стоял готовый к взлету Р-7. Хотя помощь подобной палубной авиации тогда не понадобилась, сам факт говорит о высокой надежности машины.

К сожалению, Вторая Мировая война прервала многие конструкторские начинания в этой области. Последовавшее позднее повальное увлечение вертолетной техникой отодвинуло автожиры на задний план.

Автожир воюет

Понятно, что в первой половине прошлого века, в это чрезвычайно милитаризованный период, любые новые разработки рассматривались в плоскости применения их для военных нужд. Не избежал этой участи и автожир.

Первой боевой винтокрылой машиной стал тот же Р-7. Учитывая его способность поднимать в воздух полезную нагрузку в 750 кг, на него ставили 3 пулемета, фотоаппаратуру, средства связи и даже небольшой бомбовый комплект.

Боевая эскадрилья автожиров А-7-ЗА в составе 5 единиц принимала участие в боях на Ельнинском выступе. К сожалению, полное на тот момент господство противника в небе не дало возможности использовать эти тихоходные аппараты для настоящего ведения разведки днем – они использовались только в ночное время, в основном – для разбрасывания агитационных материалов над вражескими позициями. Знаменателен тот факт, что инженером эскадрильи был никто иной, как М.Л. Миль, будущий конструктор вертолетов серии «Ми».

Использовали автожиры и наши противники. Специально для нужд подводного флота Германии был разработан безмоторный аппарат «Фокке-Ахгелис» ФА-330, по сути – автожир-змей. Собирался он за считанные минуты, затем принудительно раскручивался ротор, и автожир взлетал на высоту до 220 метров, буксируемый идущей на полном ходу субмариной. Такая высота полета позволяла вести наблюдение в радиусе до 50 километров.

Смелые попытки были и у англичан. Готовясь к предстоящему вторжению в Северной Франции, они вообще планировали совместить автожир с боевым армейским джипом для десантирования с борта тяжелого бомбардировщика. Правда, даже после достаточно успешных испытаний, вопрос был снят.

Тем, кто хочет научиться трюкам на велосипеде стоит прочитать первую статью на эту тему — о том как научиться ездить на заднем колесе.

О новом спорте-развлечении под названием «слеклайн» можете прочитать по этой ссылке.

Достоинства и недостатки автожира

Создателям автожира удалось решить массу вопросов безопасности и экономичности полетов, которые не удается воплотить на самолетах или вертолетах:

  • Потеря скорости, например, при выходе маршевого двигателя из строя, не приводит к сваливанию в «штопор».
  • Авторотация ротора позволяет совершить мягкую посадку даже при полной потери поступательного движения. Кстати, это свойство используется и вертолетах – там предусмотрено включение режима авторотации в аварийных ситуациях.
  • Малая длина взлетного разбега и площадки приземления.
  • Малочувствителен к термическим потокам и турбулентности.
  • Экономичен в эксплуатации, прост в постройке, производство его значительно дешевле.
  • Управление автожиром намного проще, чем у самолетов или у вертолетов.
  • Практически не боится ветра: 20 метров в секунду для него – нормальные условия.

Есть конечно, и ряд недостатков, над устранением которых постоянно работают конструкторы-энтузиасты:

  • Существует вероятность «кувырка» при посадке, особенно у моделей со слабым хвостовым оперением.
  • Не до конца исследовано явление, называющееся «мёртвая зона авторотации», приводящее к прекращению вращения ротора.
  • Недопустимы полеты на автожире в условиях возможного оледенения – это может привести к выходу ротора из режима авторотации.

В целом же, преимущества значительно перевешивают недостатки, что позволяет отнести автожир к разряду самых безопасных летательных аппаратов.

Как кататься на скейтборде? Советы начинающему скейтбордисту.

О том как сделать фингерборд самостоятельно и научиться выполнять трюки на нем читайте здесь.

Как подобрать одежду для занятий зимними видами спорта? Статья об одежде для сноубордистов: pro-extrim.com/moutains/alpine-skiing/odezhda-dlya-snoubordista.html

Есть ли будущее?

Поклонники этого вида мини-авиации на подобный вопрос дружно отвечают, что «эра автожиров» только начинается. Интерес к ним возродился с новой силой, и сейчас во многих странах мира выпускаются серийные модели таких летательных аппаратов.

По своей вместимости, скорости и даже расходу топлива автожир смело конкурирует с привычными легковыми автомобилями, превосходя их в своей многофункциональности и не привязанностью к дорогам.

Кроме чисто перевозочной функции, автожиры находят свое применение, выполняя задачи по патрулированию лесных массивов, морских побережий, гор, оживленных автострад, вполне могут применяться для проведения аэрофотосъёмок, видеозаписи или наблюдения.

Некоторые современные модели оснащаются механизмом «прыжкового» взлета, другие позволяют осуществить успешный взлет с места при наличии ветра более 8 км/час, что еще больше повышает функциональность автожиров.

Ведущим производителем на современном рынке таких аппаратов является немецкая компания «Autogyro», выпускающая до 300 машин в год. Стараются не отстать и россияне – в нашей стране производят целый ряд серийных моделей: «Иркут» Иркутского авиазавода, «Твист» аэроклуба «Твистер-клуб», «Охотник» НПЦ «Аэро-Астра» и другие.

Число поклонников такого вида покорения неба постоянно растет.

Фотогалерея автожиров

Видеообзор австрийского автожира Arrowcopter

pro-extrim.com

Мифы и заблуждения насчет автожиров

Мифы и заблуждения насчет автожиров

Мифы и заблуждения насчет автожиров

 

Постулаты М.Твистера для этой статьи и всех других случаев:

1. Если в мире чего-то нет, до чего ты легко додумался, ищи подводные камни.

2. Чудес не бывает. Бывает неточная информация.

3. !,@**&%+/\/\$#^*$@#/… (только для опытных пользователей, посвящается самонадеянности)

 

 

Поскольку автожиры пока являются большой редкостью в стране, насчет них, как и полагается, существует довольно много слухов, сплетен и заблуждений. Ничего удивительного в этом нет, т.к. людей, живьем видевших хоть один автожир – тысячи, летавших на автожире пассажиром – несколько сотен, летавших самостоятельно – единицы. Очень мало и тех, кто действительно что-то понимает в автожирах. Зато очень много тех, кто с удовольствием пересказывает разные недостоверные сведения об АЖ.

 

Цель этой статьи – озвучить существующие заблуждения насчет АЖ с полным их, так сказать, разоблачением.

 

С самого начала давайте договоримся, что речь в этой статье будет идти о грамотно спроектированном и грамотно построенном автожире. Когда мы будем сравнивать их с самолетами, дельталетами и вертолетами, то тоже будем подразумевать не сомнительные модели, а хорошие машины. То же самое относится к уровню подготовки пилотов – мы будем рассматривать все случаи применительно к адекватно подготовленным пилотам. Здесь нужно сразу развеять одно из самых вредных заблуждений:

 

Миф об автожирах №1. На АЖ можно и нужно учиться летать самостоятельно.

 

Эта идея доктора Бенсена, увы, до сих пор клубится в умах. Даже на одном из русскоязычных сайтов взяли и выложили старое руководство по самостоятельному обучению полетам на АЖ, что на наш взгляд, совершенно недопустимо. Самостоятельно освоить АЖ может профессиональный летчик-испытатель, которому подробно рассказали об особенностях поведения АЖ и который знает главное – методику освоения незнакомой техники. Попытка самостоятельного обучения полетам на автожире начинающим пилотом-любителем или опытным пилотом другого летательного аппарата гарантированно приведет как минимум к поломке аппарата. В прошлом году один из довольно опытных пилотов, собрав АЖ, начал осваивать его самостоятельно, совершил несколько полетов. Вскоре ему представилась возможность полетать с опытным пилотом и послушать кое-что об особенностях пилотирования автожира, после чего он откровенно сказал: «Если бы я знал то, что узнал сейчас, то никогда не стал бы облетывать аппарат самостоятельно». К сожалению, такие случаи время от времени имеют место – мы хорошо знаем это, т.к. большинство таких попыток заканчиваются звонком в Твистер-клуб с вопросом типа: «Мы тут все про автожиры знаем, учить нас не надо, вы только расскажите, почему это у нас автожир на разбеге вдруг завалился на бок ?».

 

Второй частый вариант – после отрыва от земли аппарат упал на хвост. Спрашиваю - какие были обороты ротора. Ответ - классический - "откуда мы знаем, у нас указателя оборотов нет."  Практика показывает, что в подавляющем большинстве случаев жертвой такой самоуверенности становится ротор автожира, вещь недешевая независимо от того, куплен он в готовом виде или построен самостоятельно. Часто после такой аварии пилот/строитель уже не имеет возможности восстановить АЖ – просто денег жалко. Одновременно такой самоуверенный неудачник, что сохранить свое лицо, начнет всем рассказывать, что автожиры – это нечто совсем плохо управляемое, раз уж даже он не смог справиться с этим своенравным аппаратом. А нужно было совсем немного – просто полетать несколько часов с опытным пилотом. Случаи самостоятельного обучения (в том числе и на самолетах, и на дельталетах, и даже на вертолетах) известны, но также известно, что количество аварий у таких пилотов больше или равно количеству этих пилотов. Автожир – это вовсе не чудо света, а летательный аппарат, требующий к себе такого же уважения, как и любой другой. Только при наличии такого уважения он подарит вам массу удовольствия от полетов.

 

Этот безмоторный автожир строился в Белоруссии два года и...

 

 

 

...прожил две минуты. В руках счастливых строителей - остатки мечты и ротора. Причина - см. абзацем выше.

 

Мы не будем рассматривать здесь АЖ с прыжковым взлетом т.к. во-первых, на сегодня таких аппаратов – единицы, а во-вторых, мы считаем, что если у АЖ есть хорошая предварительная раскрутка, то она и так обеспечивает очень короткий разбег, достаточный для эксплуатации АЖ с неподготовленных площадок. Прыжковый взлет – штука заманчивая, но он гарантированно усложняет конструкцию машины и по стоимости приближает ее к вертолету. Часто можно слышать, что «прыжковый взлет на автожире – это каждый раз акробатический этюд». Придумали это, видимо, летчики-теоретики, не особо понимающие механизм прыжкового взлета. Второй вариант – это придумали те, кто пытался сочинить свою методику прыжкового взлета, вот она такая и получилась. Прыжковый взлет, конечно, требует от пилота дополнительной подготовки, но, например, на  АЖ Air&Space он выполняется легко и непринужденно. Также легко и непринужденно выглядит он со стороны. То же самое можно сказать про автожир GyRhino Дика ДеГро. А больше я прыгающих АЖ не знаю (из тех, что летают сейчас) J Зато знаю с чем это связано. Дело в том, что сегодня во всем мире автожиры – это хобби для их пилотов. Нам известны несколько мест на земле, где их используют для авиахимработ и патрулирования, но подавляющее большинство автожиров сегодня используется для получения удовольствия от полетов. И занимаются автожирами в основном те, кому нравится в воздухе созерцать окрестности больше, чем контролировать аппарат. Причем люди это в большинстве своем весьма рациональные, которые на вопрос «чего ты больше хочешь – долго строить или вкусно летать» выберут последнее. При этом одни собирают аппарат, не заботясь о его внешнем виде (см., например RF-150 Фрэнка Алена), другие тщательно отделывают каждую деталь (Catfish супругов Oxnam или Magni Манфреда Льютарда). Общее у них одно – никто не занимается сомнительными экспериментами, не имея для того веских оснований. К сожалению, у нас в стране чаще идут по другому пути: начиная строить свой первый аппарат, его сразу пытаются сделать самым-самым. Регулярно мы получаем примерно такие письма: «Начинаю строить автожир, поскольку все в нем просто и понятно, то строить буду на базе Gyrobee, только 4-местный, двухмоторный, с прыжковым взлетом, закрытой кабиной, на поплавках и с собственным ротором. Кстати, а какой диаметр ротора мне для этого нужен?»

 

Когда я перевел на русский язык чертежи и документацию для постройки автожира Gyrobee, то специально добавил (хотя у автора этой машины Ральфа Таггарта об этом тоже было сказано), что делать по этим чертежам более тяжелую машину – бесполезное занятие. Результат не замедлил сказаться – некоторые из тех, кто получал эту документацию, видимо, были в прошлом военными курсантами (помните: «Что нужно сделать, чтобы заставить курсанта прыгнуть с моста? – Сказать, что с этого моста прыгать категорически запрещается»).

 

Причина проста и кроется, в частности, в элементарном сопромате. При увеличении нагрузок потребная масса детали обычно увеличивается не линейно, следовательно, если деталь, рассчитанную на приложение силы в 100 Н, усилить вдвое, это вовсе не означает, что она будет выдерживать 200 Н. Обычно – меньше. Иногда – значительно меньше. Это зависит от конкретных условий. Опять же вспоминаем постулат № 1. Если бы это было так, сверхзвуковые самолеты давно делали бы размером с «Мрию». Да что-то не проходит такой номер, а значит – стоит задуматься, почему.

 

Конструкторские амбиции и кажущаяся простота АЖ еще 30-40 лет назад завела их строительство в стране в тупик. Когда в 70-80-е годы журнал «Моделист-конструктор» опубликовал чертежи и описание конструкции автожира Бенсена, а потом «Шмеля», сотни, если не тысячи энтузиастов авиации, привлеченные кажущейся простотой и дешевизной автожира, взялись за его постройку. В воздух же поднялись единицы. Еще меньше действительно летали, доставляя удовольствие своим строителям. Дурная слава об автожирах, как о неподдающихся дрессуре предметах, быстро расползлась по стране, на них махнули рукой (благо, расходы на постройку были действительно минимальны) и занялись привычным: самолетами и вертолетами.

Американцы, кстати, после громкого дебюта гирокоптеров Бенсена, тоже переживали период падения интереса к АЖ, связанный в основном с тем, что в АЖ Бенсена пилоты столкнулись с опасными и неизученными тогда явлениями: PIO и PPO. После нескольких лет анализа, проб и ошибок причины и способы борьбы с этими явлениями были установлены, и интерес к АЖ стал расти снова. За последние 20 лет теория и практика строительства АЖ продвинулась еще дальше. К сожалению, по современным АЖ практически нет литературы, причем ее нет (пока, надеюсь) не только на русском, но и на других интересных языках, поэтому знания об АЖ в основном передаются, как в старину – через общение.

 

Американам было проще – все, что требовалось, можно было купить, и было на что. У нас самодельщикам волей-неволей пришлось забросить казавшиеся безнадежными искания и вернуться к знакомым крыльям.

 

Одно из изречений гуру Шумейко гласит, что автожир внутри намного сложнее, чем снаружи. К сожалению, отсутствие хоть какой-нибудь литературы по устройству автожира на русском языке не позволяет большинству строителей заранее понять, что не все так просто, как кажется. Поэтому часто встречается

Миф об автожирах № 3. Чтобы сделать автожир, можно взять телегу мотодельтаплана и просто поставить на нее ротор.

 

 Заявки на это гениальное в своей простоте изобретение поступают с поразительной регулярностью. См. постулат № 1. Вопрос, что меняется при замене крыла на ротор, мало кого волнует, а зря. Меняются многие важные вещи, но для начала достаточно и одной: радикально меняются нагрузки на конструкцию телеги. Крыло не создает тех вибрационных нагрузок, которые дает любой ротор любого легкого АЖ. Конечно, в полете на крыле возникают знакопеременные нагрузки (при движении органами управления, например, или при полете в турбулентности), но эти же нагрузки есть и на роторе и их частота на порядок меньше дополнительных, которые создает ротор, вращаясь с частотой 300-400 об/мин. В случае двухлопастного полусвободного ротора (качельного типа) это 2 цикла за оборот, т.е. 600-800 циклов в минуту. Известно, что временная усталость материала (точнее, коэффициент усталостной прочности) приводится обычно к количеству циклов, равному 5х107, т.е. 50 миллионов циклов. При расчете на прочность здесь учитывается не календарный возраст детали, а количество циклов, приложенное к ней. Несложный подсчет покажет, что деталь, рассчитанная на циклическую нагрузку для 500 часов полета с крылом, превысит отпущенный ей лимит всего через несколько часов, и ресурс аппарата будет израсходован через несколько летных дней. Это не все, а только для примера.

 

Заметьте, я вовсе не против собственных конструкций. Я против дилетантов. Нет ничего на свете страшнее дилетантов, даже несчастная любовь не так страшна. А в авиации дилетанты опасны. Смертельно опасны. Сам убедился.

 

Слухи об автожирах распространяют в основном две категории граждан: дилетанты, которым не удалось с наскока поразить мир своей гениальностью, и слабые аналитики.

Не так давно на форуме СЛА произошла оживленная дискуссия, некоторые моменты которой требуют нашего комментария.

 

В частности, там сообщалось о том, что разбег автожира без раскрутки намного больше, чем разбег легкого ЛА с крылом. На этом основании делался вывод, что по своим взлетным характеристикам АЖ явно проигрывает крылатым, т.к. длинный разбег делает невозможной эксплуатацию АЖ с неподготовленных площадок.

Действительно, многие видеозаписи  буржуйских АЖ демонстрируют разбег длиной 200-300 метров и больше. У нас такая роскошь никому не нужна, т.к. практически нет доступных аэродромов. Так это – у нас. В США аэродромы с покрытием – на каждом шагу, и если автожирщик знает, что у него под боком есть 500-метровая полоса, что она всегда доступна и что кроме как на ней (и иногда - на слетах, проводимых на таких же хороших полосах) он нигде летать не собирается, то он и не будет думать о коротком взлете – зачем? Некоторые вообще раскрутку не ставят, экономят до двух тысяч долларов на самой раскрутке, плюс уменьшают вес аппарата на ее вес. Это 5-15 кг, для легкой машины – заметная цифра, позволяющая еще и ротор ставить на фут короче (еще 100 баксов экономии).

 

Поскольку в России легко доступных аэродромов, можно считать, нет, то короткий взлет для АЖ – обязательное условие, а значит, предварительная раскрутка нужна и нужна хорошая.

 

В той же дискуссии на форуме СЛА упоминался питерский двухместный автожир AirCommand старой модели. Упоминался он как раз в том смысле, что раскрутка у аппарата вроде бы присутствует, но разбегается он ну очень долго и даже с одним пилотом летает как-то вяло. Здесь все просто, хотя причин несколько. Когда владельцы аппарата заказывали кит, они не очень понимали, что такое автожир и хотели сэкономить. Экономия выразилась в слабом двигателе (64-сильный Ротакс-582 для двухместного автожира слабоват, если хочется иметь динамичную машину). Плюс ко всему на этом аппарате стоит не самый лучший ротор SkyWheels, плюс не самая эффективная раскрутка – гибкий вал Wunderlich позволяет крутить ротор всего до 130 оборотов при полетных 300. А вот эта разница – между тем, что удается раскрутить и полетными оборотами, плюс тяга маршевого винта и обеспечивают короткий взлет.

 

Кстати, часто длина разбега зависит еще и от опыта пилота. Прошлой зимой на нашем «Твисте» курсант (опытный дельталетчик) так и не подружился с раскруткой, разбегаясь каждый раз по 50-70 метров, тогда как инструктор в тех же условиях взлетал с разбегом 10-15 метров. Опыт-с…

 

Длина разбега АЖ напрямую зависит от эффективности предварительной раскрутки, однако не стоит думать, что раскрутив ротор до 100% полетных оборотов, можно даже в штиль взлетать с места. Дело в том, что для полета автожиру необходимо, чтобы воздух протекал через ротор, вращая его и создавая подъемную силу. Если АЖ и оторвется от земли с раскрученным до полетных оборотов ротором, то обороты эти тут же быстро упадут из-за отсутствия поступательного движения, обеспечивающего прокачку воздуха через ротор. А раскрутка уже выключена – она выключается до отрыва от земли, иначе как только аппарат отделится от полосы, возникнет реактивный момент подобно вертолетному. Парировать его почти нечем – рулевого винта на АЖ нет. На аппаратах с прыжковым взлетом ротор перед прыжком крутят до 150 % полетных оборотов, чтобы после отрыва иметь пару секунд запаса вращения ротора для набора минимальной скорости горизонтального полета.

 

Следующий момент – потребная для полета мощность двигателя. Это, пожалуй, самое благодатное место для спекуляций. Наиболее распространенный афоризьм: в автожирах мощность от двигателя передается на ротор через упругую среду, а это плохо. Ну и что? Да, для хорошего полета автожиру требуется мощность несколько больше, чем самолету или дельталету. Однако преимущества, которые дает авторотирующий несущий винт, значительно перевешивают эту вынужденную жертву. Отсутствие режимов сваливания, возможность летать при сильном ветре (автожир безопасно летает при ветре 15-17 м/сек, тогда как для любого легкого самолета или мотодельты 6-7 м/сек уже превращают полет в борьбу за существование), посадка без пробега, маневренность и т.д. – ради этого стоит потратиться на более мощный движок!

 

Единственный момент, где АЖ явно и безоговорочно уступает остальным – это обледенение. Если обледеневшее крыло для сохранения каких-то несущих свойств требует увеличения скорости, а обороты вертолетного несущего винта можно при обледенении поддерживать двигателем, то при обледенении автожирного ротора он не только теряет несущие свойства, но в первую очередь перестает поддерживать режим самовращения. Происходит это быстро, пробовать не рекомендуется. При этом самое неприятное то, что теряющий обороты ротор увеличивает маховые движения лопастей (уменьшается центробежная сила), а этот процесс развивается очень быстро и заканчивается ударами лопастей по упорам. Поэтому в условиях опасности обледенения (мы это испытали, когда перегоняли прошлой зимой «Твист» в Муром) необходимо контролировать обороты ротора и при малейшей тенденции к снижению оборотов в горизонтальном полете с постоянной нагрузкой, немедленно идти на посадку – может быть у вас в запасе только секунды. Хорда у лопасти ротора маленькая, скорости обтекания - большие и искажение профиля льдом происходит гораздо быстрее, чем на крыле. Способ борьбы с этим на легких АЖ один – ни в коем случае не летать при опасности обледенения. До тех пор, пока не будет построен стойкий к обледенению ротор.

 

Самое время поговорить о безопасности. Здесь надо в основном рассматривать два вида безопасности: в полете и при вынужденной посадке из-за  отказа двигателя.

 

Безопасность в моторном полете на автожире выше по той причине, что он не подвержен сваливанию, т.е. не боится потери скорости, и, в силу большей нагрузки на крыло, меньше реагирует на турбулентность воздуха. Все без исключения дельталетчики, которым довелось летать на АЖ, согласятся, что АЖ летает в таких ветровых условиях, в которых ни дельталет, ни легкий самолет летать не могут. Напомню, что мы рассматриваем здесь «правильные» автожиры, а не сомнительные проекты, созданные на авось, без точного расчета управляемости машины. Надо еще добавить, что пилот автожира тратит гораздо меньше энергии на контроль за аппаратом, следовательно, меньше устает и имеет меньше шансов совершить ошибку. Меня, в частности, просто поразила устойчивость аппарата при полетах на малой высоте. Идти десятки километров на высоте 3-5 метров над землей со скоростью 90-100 км/час без всякого напряжения – на самолете или легком вертолете такое от хорошей жизни просто не делают. На АЖ такие полеты ничего, кроме удовольствия, не доставляют.

 

Даже отказ двигателя в таком полете для АЖ не опасен – плавно прибирая ручку на себя пилот просто ждет, пока погасится скорость и аппарат опустится на землю. А что будет с другими ЛА?

 

Так вот, о безопасности вынужденной посадки при отказе двигателя. Вертолетчику в таком случае нужно молниеносно выполнять необходимые телодвижения для перевода машины на авторотацию, и от его реакции зависит успешная посадка. Не зря вертолетчики говорят, что бросать ручку шаг-газ вниз нужно за секунду до отказа двигателя. У крылатых проблема другая – горизонтальная скорость в момент касания земли. Известно, что при управляемой вынужденной посадке самолета основным разрушающим фактором является именно горизонтальная скорость, а не скорость снижения. Автожир садится с нулевой или близкой к ней горизонтальной скоростью, как ворона. Следовательно, вероятность разрушения аппарата и/или повреждения экипажа в нем минимальна. Этим объясняется то, что соотношение аварий к катастрофам на автожирах наиболее благоприятное среди всех ЛА.

 

Здесь критики автожира часто используют наше обычное замечание о том, что при грубой управляемой посадке, скажем, дельталета, пилота часто ждет двухчасовой ремонт крыла, а автожирщика – замена дорогого ротора. Это действительно так, но это должно дополнительно дисциплинировать пилота, что на наш взгляд скорее плюс, чем минус. Фривольность обращения дельталетчиков с воздухом общеизвестна, а она часто оборачивается трагедией.

 

Вряд ли кто будет спорить, что посадка не должна предполагать касание крыльями посторонних предметов – надо летать аккуратно.

 

И, если уж на то пошло, посадка на АЖ технически проще, чем взлет. Чаще всего аварии АЖ случаются именно на разбеге, хотя страдает при этом только сам автожир, а экипаж страдает только материально, да и то обычно в том случае, если до того пилот сэкономил на собственном обучении. До сих пор вспоминаем недоуменный  возглас известного питерского дельталетчика, у которого автожир сразу после отрыва от земли упал на хвост: «Но ведь скорость-то у меня была!» (для автожира на разбеге важно в первую очередь набрать обороты ротора, а уж затем скорость).

На сладкое: кое-что для конструкторов. Те, кто не планирует строить аппарат собственной конструкции  и те, кто изучал конструкцию несущих винтов, могут это не читать:

 

О самостоятельном изготовлении ротора автожира.

 

 

Аэроклуб М.Твистера    e-mail   тел (095)-3050797   тел (916)-3717278

twistairclub.narod.ru

Боевой автожир Камова - Мастерок.жж.рф

Я как то вам рассказывал про складной вертолет Складной вертолет Ка-56 и думал, что больше нет ничего такого примечательного в этом направлении, но ошибался. Смотрите какой интересный образец авиационной техники.

Автожир «КАСКР» был первым отечественным винтокрылым аппаратом, поднявшимся в воздух. С него началось советское автожиростроение, ставшее технической школой для последующего развития вертолетов.

Следующим летательным аппаратом Н.И. Камова стал автожир, получивший шифр А-7. Его разработка была начата в 1931 году в секции особых конструкций ЦАГИ. В этой уникальной машине были воплощены как идеи использования автожира, так и новые конструктивные решения. А-7 разрабатывался в первую очередь для использования в военных целях, по техническому заданию ВВС РККА в качестве корректировщика артиллерийского огня, связной машины и ближнего разведчика. Предусматривалось также его использование с кораблей ВМФ.

Давайте почитаем подробнее как развивалось данное направление …

М.Л. Миль, В.А. Кузнецов (четвертый слева) и Н.И. Камов среди военных перед отправкой А-7 на фронт

 

Для начала давайте разберемся, что такое автожир. Необычное какое то слово, да ?

На самом деле ничего странного в этом слове нет. Просто оно имеет нерусское происхождение и образовано от греческих слов αύτός — сам и γύρος — круг. Название автожир чаще применяется в России. На западе более распространены названия гироплан, гирокоптер иротаплан

Но, вообщем-то, все эти названия достаточно близки и характеризуют принцип полета или точнее будет сказать принцип, с помощью которого этот интересный аппарат успешно держится в воздухе. Это принцип авторотации.

Вы о нем наверное знаете применительно к вертолету. Но для вертолета авторотация – режим аварийный. Вертолет может только снижаться на этом режиме с целью совершить по возможности безопасную посадку. А для автожира — это основной ( и единственно возможный) режим полета.

Способный летать самостоятельно автожир кроме свободного несущего винта имеет двигатель с толкающим или тянущим винтом, который обеспечивает аппарату горизонтальную тягу. При движении вперед как раз и создается встречный воздушный поток, обтекающий несущий винт определенным образом и заставляющий его авторотировать, то есть вращаться, создавая при этом подъемную силу. И именно поэтому зависать на месте (за исключением особых условий большого встречного ветра) или же подниматься строго вертикально подобно вертолету автожир, увы, не может.Обтекание воздушным потоком несущего винта автожира.

 

Считается, таким образом, что автожир занимает промежуточное положение между самолетом и вертолетом. Для того, чтобы держаться в воздухе ему нужно движение вперед, но саму подъемную силу создает несущий винт, подобный вертолетному (только без двигателя ).

Картина обтекания несущего винта у этих аппаратов отличается. Если у вертолета встречный воздушный поток поступает сверху, то у автожира снизу. Плоскость вращения винта при горизонтальном полете у автожира наклонена назад ( у вертолета вперед). Картина обтекания лопастей при этом следующая….Возникновение вращающей силы на лопасти винта.

 

Как уже было неоднократно (:-)) сказано при обтекании лопасти (или для простоты ее единичного профиля) образуется аэродинамическая сила, которую можно разложить на силу подъемную (нужную нам) и силу сопротивления (которая, конечно, мешает  ). Углы атаки (установки лопастей) для существования устойчивой авторотации должны быть в примерном диапазоне 0° — 6° градусов.

В этом диапазоне полная аэродинамическая сила немного наклонена к плоскости вращения лопасти, и ее проекция на эту плоскость как раз и дает нам силу F, которая действует на лопасть, заставляя ее двигаться (вращаться). То есть винт сохраняет устойчивое вращение, создавая при этом подъемную силу, удерживающую аппарат в воздухе.

Из рисунка видно, что чем меньше сопротивление Х, тем больше сила F, вращающая лопасть. То есть поверхность лопасти для хорошего результата должна быть достаточно чистой, или говоря аэродинамическим языком ламинарной

 

Первый советский автожир КАСКР-1.

 

А-7 — крылатый автожир с механической раскруткой несущего винта перед взлетом. Фюзеляж представлял собой ферменную конструкцию и имел две отдельные кабины, для летчика и наблюдателя. С целью улучшения обзора и углов обстрела задней нижней полусферы хвостовая часть фюзеляжа была сильно заужена, практически превращена в хвостовую балку, типичную для современных конструкций винтокрылых летательных аппаратов.

Низкорасположенное крыло складывалось вверх по разъему с центропланом, что в сочетании со складывающимися лопастями создавало удобство для перевозки и размещения в ангарах и на кораблях. Для улучшения управляемости на малых скоростях полета применили щелевые элероны и обратную щель на горизонтальном оперении. Трехопорное шасси с носовым колесом и дополнительной хвостовой опорой обеспечивало устойчивость разбега и горизонтальное положение несущего винта в момент его раскрутки и торможении, что уменьшало колебания лопастей относительно вертикальных шарниров. Шасси с носовой стойкой способствовало уменьшению разбега из-за меньшего сопротивления винта. Все опоры имели гидравлические амортизационные стойки. Была предусмотрена установка летательного аппарата на лыжи. Трехлопастный несущий винт автожира имел втулку с горизонтальными и вертикальными шарнирами.

Удачная компоновка автожира в части обеспечения приемлемой частотной характеристики и установка шасси с носовым колесом позволили в конструкции втулки обойтись без демпферов вертикальных шарниров, используя лишь небольшое подпружинивание лопастей в горизонтальной плоскости. В целом, втулка отличалась простотой, и в отчетах по испытаниям не было замечаний по ее работе. Лопасти автожира отличались тщательностью изготовления и балансировки. Механическая раскрутка несущего винта производилась с помощью трансмиссии, состоящей из двух валов — горизонтального и наклонного — и промежуточного редуктора.

При разработке автожира особое внимание уделялось аэродинамической форме планера. Применение обтекателей на стойках крепления кабана и самом кабане, капота для двигателя, обтекателей шасси предвосхитило достижение совершенных аэродинамических форм на современных вертолетах. Все это способствовало уменьшению общего сопротивления автожира, имеющего массу 2230 кг на А-7 был смонтирован мотор воздушного охлаждения М-22 мощностью 480 л.с. с тянущим винтом фиксированного шага.

Военный по назначению автожир имел необходимое вооружение, которое состояло из синхронного пулемета ПВ-1 и пулемета системы Дегтярева с 12 магазинами на задней турельной установке. Предусматривалась на этой турели установка также спарки пулеметов. Четыре точки подвески бомбового вооружения на А-7 были оборудованы механической и электрической системами сбрасывания. Впоследствии на автожире применялось и реактивное оружие. На А-7 устанавливались приемно-передающая станция 13СК-3, замененная в дальнейшем на РСИ-3. Для аэрофотосъемки монтировался фотоаппарат ПОТТЭ 1Б.

Построили три модификации автожира: А-7 — опытная машина; А-7бис опытная машина после доработок, отличающаяся от предшественницы увеличенным кабаном, улучшенной аэродинамикой и измененным оперением; А-7-3а — серийная машина, отличающаяся от А-7бис сниженной массой. Максимальная скорость ее составляла 219 км/ч, а длина разбега на взлете — 28 м.

Летные испытания винтокрыла А-7 начались летом 1934 года, а весной 1937 года они были продолжены уже на А-7бис. Проведенные испытания и последующая доводка автожира стали фундаментальной основой для последующего развития винтокрылых машин.

Зимой 1939 года началась война с Финляндией. Два автожира А-7 и А-7бис направлены на фронт для обеспечения корректировки стрельбы советской артиллерии. Пилотировали эти машины летчики-испытатели А. Ивановский и Д. Кошиц.

 

 

Во время подготовки материальной части и при пробных полетах на автожирах случались неполадки. На одном винтокрыле при вынужденной посадке повредили переднюю лыжу, на другой — в бортовой радиостанции пробило конденсатор. Инженер И. Карпун и механик А.Каганский устранили неисправности и подготовили машины к выполнению боевого задания. До завершения войны, когда прорвали линию Маннергейма и штурмом взяли Выборг, автожиры выполнили несколько разведывательных вылетов.

В начале 1939 года на заводе №156 заложили серию из пяти А-7бис. Четыре машины быстро облетали и предъявили заказчику. Но из-за отсутствия наземной радиостанции невозможно было оценить качество радиосвязи. Тогда заказчик проверил радиосвязь одновременно на всех автожирах, из которых один летал над аэродромом, другой уходил за его пределы, а два стояли на земле. Связь между всеми машинами была отличная, и они прошли приемку.

 

 

Пятый автожир значительно задержался в доработке, так как несколько раз при включении двигателя выходил из строя механизм раскрутки несущего винта. Причину нашли с трудом. Ею оказалось смещение на 0,2 мм направляющего стержня одной из 18 отжимных пружин. Автожир взлетел и был принят заказчиком.

С первого дня войны на заводе срочно начали готовить отряд из пяти А-7бис. Вскоре с Ухтомского аэродрома они поднялись и строем улетели на фронт. Далее они были направлены в Первую корректировочную эскадрилью ВВС. Эти машины участвовали в Великой Отечественной войне, выполняя возложенные задачи на Западном фронте под Смоленском.

 

 

В первом боевом вылете на фронте автожиры не были обстреляны немцами, так как те еще не знали, что это за машина (об этом рассказал взятый в плен немец). В следующий раз один из автожиров попал под обстрел, но противник бил с большим упреждением, неправильно оценивая скорость, а когда скорректировал огонь, автожир уже скрылся в облаках.

В ночных вылетах автожиры без звука планировали над гитлеровскими позициями, разбрасывая листовки. Сложность использования винтокрылых аппаратов на фронте состояла в их маскировке. Маскировать несущий винт было весьма проблематично. Положительным качеством же А-7бис была высокая живучесть. Один из автожиров попал под очередь крупнокалиберного пулемета. Машина была пробита во множестве мест. Пострадали фюзеляж, оперение, лопасти несущего винта. Наблюдатель был ранен в ноги, а летчик получил ранение в руку, но автожир сохранил управление и благополучно прилетел в расположение части.

 

 

В годы войны на автожирах А-7 велась корректировка огня артиллерии, а также был осуществлен ряд ночных вылетов за линию фронта в места дислокации отрядов партизан.

Имея временный перевес в технике, враг продвигался вглубь страны. На одном из участков наши воинские части попали в окружение — и план-приказ о выходе из окружения был доставлен им на автожире. Руководство завода автожира получило приказ срочно эвакуироваться из подмосковной Ухтомской на Урал, в поселок Билимбай. Там в здании церкви разместился сборочный цех и другие мастерские, а механический цех был оборудован в церковной пристройке. Там быстро приступили к ремонту А-7бис, вернувшихся после сражения под городом Ельней.

 

 

 

Машины вскоре были отремонтированы, и военные пилоты начали летные тренировки, соорудив посадочную площадку на льду пруда. Но однажды утром летчики обнаружили, что поверхность площадки вся покрыта прорубями. Выяснилось, что сотрудники ОКБ В.Ф. Болховитинова ночью рыбачили и испортили площадку.

Полеты продолжили с полянки, которую расчистили на сопке. Интересно, что заводской летчик хотел произвести посадку на новую площадку на своем По-2, но, изучив ее и подходы к ней, передумал, так как площадка даже для такого самолета оказалась слишком мала. Он был удивлен, что автожиры садятся на нее.

По окончанию тренировочных полетов, отряд в составе трех машин отправился в Москву. Винтокрылы загрузили на две платформы, а экипажи расположились в двух теплушках. Свыше двух недель машины добирались до станции назначения в город Люберцы. Когда эшелон доехал, то летно-технический состав не узнал свою территорию, так она была захламлена. Часть ее вскопали под огороды, другую заняли авторемонтные мастерские. Однако тренировочные полеты были продолжены.

Позднее два автожира отправили в Оренбург, в школу для подготовки летчиков-корректировщиков. Однако наладить эксплуатацию автожиров в школе не получилось из-за отсутствия пилотов-инструкторов, освоивших эти машины.

 

 

В довоенные годы решались также вопросы использования автожиров в народном хозяйстве. Зимой 1938 года винтокрыл А-7 на ледоколе «Ермак» участвовал в спасении группы И.Д. Папанина с дрейфующей арктической льдины. А весной 1941 года была отправлена экспедиция в предгорья Тянь-Шаня, там летчик-инженер В.А. Карпов на автожире успешно произвел опыление массивов плодовых деревьев.

 

 

В развитии винтокрылых летательных аппаратов автожиры А-7 сыграли важную роль. В частности, на них впервые, и именно в Советском Союзе, была доказана возможность и целесообразность использования автожиров в военных целях для осуществления разведки, связи, корректировки артиллерийского огня и т.п. Также полностью оправдало себя их применение в сельском хозяйстве. Накопленный опыт практической эксплуатации А-7 включал в себя обучение летного состава, техническое обслуживание, эксплуатацию в боевом подразделении и проведение ремонтно-восстановительных работ.

Автожир А-7 так и остался самым крупным и скоростным из всех серийных автожиров в мире. В 1940 году камовцы начали проектирование автожира АК. Он разрабатывался по тактико-техническим требованиям ВВС РККА как мобильный артиллерийский наблюдательный пункт для установления координат местоположения невидимых с поверхности земли целей и корректировки артиллерийского огня различными методами. Предусматривалась транспортировка автожира на прицепе грузовика вслед за боевыми колонами. Перевод из транспортного положения в боевое не должен был превышать 15 мин.

 

 

Летательный аппарат прорабатывался в двух вариантах: автожира-геликоптера и автожира с прыжковым взлетом. Первый вариант представлял собой одновинтовой вертолет с компенсацией реактивного момента несущего винта с помощью рулевых поверхностей, использующих энергию струи воздуха, отбрасываемой толкающим винтом и частично несущим. Конструктивно это предполагалось выполнить в виде вертикального хвостового оперения, имеющего три руля поворота с закрылками и предкрылками. Совершать вертикальный взлет, висение и разгон этот аппарат должен был по вертолетному, и переходить в горизонтальном полете на автожирный режим — путем уменьшения общего шага несущего винта и отключения его от моторного привода.

В ЦАГИ провели исследования различных схем хвостового оперения, включавших закрылки и предкрылки. При этом эффективность оценивалась при разных углах скольжения и в присутствии струи от несущего винта. В конце исследований, в июне 1940 года на режиме висения была получена боковая сила на вертикальном оперении, равная 0,7 от значения тяги несущего винта. Такая боковая сила на оперении позволяла создавать относительно центра тяжести аппарата управляющий момент, на 30% превышающий реактивный крутящий момент несущего винта. В варианте автожира-геликоптера распределение мощности двигателя между несущим и толкающим винтами обеспечивало статический потолок 2000 м.

Однако краткие сроки правительственного задания и отсутствие уверенности в том, что данный 30-процентный запас управляющего момента окажется достаточным для путевой управляемости, заставили отказаться от этого очень интересного варианта винтокрылого аппарата и выбрать более простой второй вариант автожира, взлетающего без разбега. Прыжковый взлет такого автожира выполнялся за счет использования кинетической энергии несущего винта путем увеличения общего шага винта, раскрученного до больших оборотов.

Аппарат АК представлял собой бескрылый двухместный автожир с двигателем АВ-6, имеющим взлетную мощность 240 л.с. Кабина экипажа с сиденьями летчика и наблюдателя, расположенными рядом, находилась в носовой части фюзеляжа, а двигатель с толкающим винтом — позади нее. Такая компоновка обеспечивала компактность конструкции, хороший обзор, удобства экипажу и лучшую центровку. Шасси — трехопорное, с носовым колесом, отлично зарекомендовавшее себя на автожирах А-7. Амортизационные стойки опор и тормоза — гидравлические. Развитое хвостовое оперение крепилось на легких подкосах из труб к стойкам шасси и кабану.

На автожире устанавливался трехлопастный толкающий винт изменяемого шага с металлическими лопастями. Наличие регулятора оборотов позволяло выполнять раскрутку несущего винта при высоких оборотах двигателя и малой тяге пропеллера. Малая тяга позволяла надежно удерживать машину на тормозах. Двигатель имел принудительное охлаждение от вентилятора.

Система механической раскрутки несущего винта включала в себя одноступенчатый редуктор на моторе из двух цилиндрических шестерен с упругой муфтой на выходе, короткий горизонтальный валик, центральный редуктор с двумя коническими шестернями и гидрофрикционной муфтой включения, вертикальный валик с двумя шарнирами Гука и верхний редуктор с двумя цилиндрическими шестернями. Общее передаточное число было 6,33:1. В большой шестерне верхнего редуктора располагался демпфер крутильных колебаний трансмиссии.

В пояснительной записке к эскизному проекту новый автожир давался в сравнении с наиболее выдающимся в тот период немецким двухместным самолетом короткого взлета Физелер Fi-156 «Шторх». Этот самолет использовался для аналогичных целей и имел также, как и АК, мотор мощностью 240 л.с. В таблице приведены некоторые сравнительные данные. Как видно из этих данных, автожир АК превосходил лучший мировой самолет, аналогичный по назначению, количеству экипажа и взлетной массе. В конструировании автожира АК принимали участие Н.Г. Русанович, М.Л. Миль Е.И. Ошибкин, А.М. Зейгман, А.В. Новиков и многие другие. К сожалению, постройка автожира из-за трудностей военного времени не была завершена.

 

 

Именно с этих неказистых и грубоватых внешне аппаратов начиналось наше вертолетостроение. Очевидно, что без полетов А-7 не было бы и таких известных боевых машин как Ми-24, Ка-28 и Ка-52.

 

 

 

 

[источники]

источникиКондратьев В. Предисловие к боевым винтокрылам. Автожир А-7 // Моделист-конструктор. 1987. №3. С.20-24.Край И. Автожиры в немирном небе // Популярная механика. 2012. №8. С. 86-89.Колов С. Первый в мире боевой автожир // Самолёты мира. 1996. №4. С. 8-11.Морозов В. Опыт применения автожира А-7 // Крылья Родины. 2002. №10. С. 12-13.Сатаров А. Автожиры А-7и АК // Крылья Родины. 2002. №10. С. 10-11.Шавров В.Б. История конструкций самолетов в СССР 1938-1950 гг. М.: Машиностроение, 1988. С. 451-452.

http://topwar.ru/74475-boevoy-avtozhir-ni-kamova.htmlhttp://avia-simply.ru/chto-takoe-avtogir/

 

Давайте я вам еще что нибудь напомню об интересной авиационной техники: вот посмотрите, есть такой Надувной самолет, а вот Город, где у каждого есть самолет и как это «На честном слове и на одном крыле». Посмотрите  на первый Серийный летающий автомобиль и вот такая История фото. Прямо как в фильме «Топ Ган»! Оригинал статьи находится на сайте ИнфоГлаз.рф Ссылка на статью, с которой сделана эта копия - http://infoglaz.ru/?p=65351

masterok.livejournal.com

Что такое автожир. | АВИАЦИЯ, ПОНЯТНАЯ ВСЕМ.

Здравствуйте, друзья!

Боевой автожир Камова А-7-3.

Сегодня поговорим еще об одном типе винтокрылых летательных аппаратов. Этот агрегат носит довольно странное, на первый взгляд, для русского уха название — автожир. На самом деле ничего странного в этом слове нет. Просто оно имеет нерусское происхождение и образовано от греческих слов αύτός — сам и γύρος — круг. Название автожир чаще применяется в России. На западе более распространены названия гироплан, гирокоптер и ротаплан

Но, вобщем-то, все эти названия достаточно близки и характеризуют принцип полета или точнее будет сказать принцип, с помощью которого этот интересный аппарат успешно держится в воздухе. Это принцип авторотации. О нем мы уже говорили применительно к вертолету. Но для вертолета авторотация — режим аварийный. Вертолет может только снижаться на этом режиме с целью совершить по возможности безопасную посадку. А для автожира — это основной ( и единственно возможный) режим полета.

Способный летать самостоятельно автожир кроме свободного несущего винта имеет двигатель с толкающим или тянущим винтом, который обеспечивает аппарату горизонтальную тягу. При движении вперед как раз и создается встречный воздушный поток, обтекающий несущий винт определенным образом и заставляющий его авторотировать, то есть вращаться, создавая при этом подъемную силу. И именно поэтому зависать на месте (за исключением особых условий большого встречного ветра) или же подниматься строго вертикально подобно вертолету автожир, увы, не может.

Обтекание воздушным потоком несущего винта автожира.

Считается, таким образом, что автожир занимает промежуточное положение между самолетом и вертолетом. Для того, чтобы держаться в воздухе ему нужно движение вперед, но саму подъемную силу создает несущий винт, подобный вертолетному (только без двигателя :-)).Картина обтекания несущего винта у этих аппаратов отличается. Если у вертолета встречный воздушный поток поступает сверху, то у автожира снизу. Плоскость вращения винта при горизонтальном полете у автожира наклонена назад ( у вертолета вперед). Картина обтекания лопастей при этом следующая….

Возникновение вращающей силы на лопасти винта.

Как уже было неоднократно (:-)) сказано при обтекании лопасти (или для простоты ее единичного профиля) образуется аэродинамическая сила, которую можно разложить на силу подъемную (нужную нам) и силу сопротивления (которая, конечно, мешает :-)). Углы атаки (установки лопастей) для существования устойчивой авторотации должны быть в примерном диапазоне 0° — 6° градусов.

В этом диапазоне полная аэродинамическая сила немного наклонена к плоскости вращения лопасти, и ее проекция на эту плоскость как раз и дает нам силу F, которая действует на лопасть, заставляя ее двигаться (вращаться). То есть винт сохраняет устойчивое вращение, создавая при этом подъемную силу, удерживающую аппарат в воздухе.

Из рисунка видно, что чем меньше сопротивление Х, тем больше сила F, вращающая лопасть. То есть поверхность лопасти для хорошего результата должна быть достаточно чистой, или говоря аэродинамическим языком ламинарной. Этим условиям соответствует специальный ламинарный аэродинамический профиль для автожиров разработанный NACA еще в 1949 году NACA 8-H-12. Сейчас он успешно применяется на современных аппаратах.

Аэродинамическая картина обтекания лопастей несущего винта воздушным потоком для автожира такая же, как и для вертолета. О ней я уже рассказал в статье об автомате перекоса вертолета, поэтому здесь коснусь этого только вкратце. Подъемная сила, создаваемая наступающей лопастью (от 0° до 180°), больше, чем отступающей (от 180° до 360°) за счет сложения (либо вычитания) скорости движения лопасти со скоростью движения самого аппарата. Поэтому, если бы лопасти были жестко закреплены во втулке, то на автожир действовал бы опрокидывающий момент ( что и было на самых первых аппаратах :-)). По этой причине лопасти закреплены во втулке шарнирно. Есть горизонтальный (главный в этом случае, я бы сказал :-)) и вертикальный шарниры.

Возникновение переворачивающего момента.

Из-за наличия горизонтального шарнира лопасть при вращении совершает машущие движения с максимальным взмахом в районе 180° и минимальным около 0° – 360°. Это, как мы уже знаем из статьи об автомате перекоса, происходит из-за разных скоростей обтекания воздушным потоком наступающих и отступающих лопастей, а также из-за разных истинных углов атаки на этих лопастях.

Схема взмаха лопастей несущего винта.

Может показаться логичным и управление автожиром сделать по «вертолетному», то есть через автомат перекоса. Но на самом деле это не совсем правильно. Автомат перекоса меняет углы установки лопастей. А для устойчивой авторотации диапазон этих углов достаточно узок (0°-6°, как я уже говорил :-)), можно легко из него выйти и значительно уменьшить аэродинамическое качество винта.

Поэтому управление автожиром производится с помощью непосредственного изменения положения втулки несущего винта, благо, что в этом случае нет ни двигателя, ни массивного редуктора и ротора. Обычно присутствуют уже знакомые вам по этой статье два канала управления: по крену и по тангажу.

Кроме того дополнительно управление автожиром может осуществляться ( и так происходит на самом деле :-)) при помощи аэродинамических рулей. Это обычно руль направления и может быть еще руль высоты.

Как уже было сказано, для подъема в воздух и устойчивого полета несущий винт автожира должен раскрутиться. Это можно осуществить либо за счет предварительного разгона на земле, либо за счет предварительной раскрутки ротора с последующим быстрым (очень коротким) взлетом.

На современных аппаратах достаточно широко (то есть практически всегда 🙂 применяются системы предварительной раскрутки, так как это существенно ускоряет взлет, уменьшая разбег автожира до 10-15, а в некоторых случаях и до 5 метров.По конструктивной сути они возможны следующих типов.

Ручная раскрутка. Тут, собственно, никаких особенностей. Винт раскручивают вручную ( просто руками :-)), после чего пилот садится в кресло и начинает разбег. Способ малоэффективный и неудобный, разбег получается довольно длинный.

Электрическая раскрутка. Это что-то типа стартера двигателя на автомашине. Система достаточно эффективная, но маломощная и тяжеловатая. Один аккамулятор чего стоит.

Следующая система – механическая. Здесь вращающий момент передается на ротор винта от двигателя через муфту сцепления и систему карданных валов. Эта система появилась уже довольно давно, можно сказать на заре «автожиростроения» :-). Она может передавать большой крутящий момент. Но сама по себе довольно сложна и поэтому дорога. К тому же достаточно тяжела. Вместо карданных валов может использоваться гибкий вал, но тогда крутящий момент ограничивается по величине.

Сейчас достаточно большое распространение получила гидравлическая система раскрутки ротора. В этой системе присутствуют два шестеренчатых гидронасоса. Один установлен на двигателе, второй на втулке ротора несущего винта. Второй получает давление от первого и выполняет роль гидромотора, вращая ротор. Такого рода система проста и довольна легка, а крутящие моменты передает большие.

Теоретически вобщем-то можно сказать, что при достаточно больших оборотах раскрутки автожир даже может взлететь с места (по «вертолетному»). Это, конечно, не совсем целесообразно, но в связи с этим нужно сказать, что существует еще один способ взлета. Это так называемый «прыгающий» старт. Он требует усложнение втулки ротора введением устройства управления общим шагом винта. При этом винт с нулевыми углами установки лопастей раскручивается до взлетных оборотов, а потом углы установки резко увеличивают и аппарат «подпрыгивает» вверх, после чего включается в действие маршевый двигатель, а углы установки уменьшаются. Такие аппараты изготавливались в основном в 30-40-х годах прошлого века, но сейчас применения не находят.

Первый советский автожир КАСКР-1.

Вообще именно в 30-х годах теория и практика автожиров прошла первый ( и довольно бурный) этап своего развития. Это был их «золотой век». Изобретателем автожира считается испанский инженер Хуан де ла Сиерва. Первый уверенный полет его автожира С-4 состоялся 9 января 1923 года. В это же время и в СССР проявляли интерес к этим аппаратам. Однако развитие самолетостроения и разработка новых моделей вертолетов свела этот интерес в мире практически на нет. И только в начале 60-х годов прошлого века началось возрождение автожира.

Автожир Pitcairn PCA-2. Изготавливался в Америке по лицензии фирмы Хуана де ла Сиервы.

Итак, автожир. Промежуточное звено между самолетом и вертолетом. Аппарат с массой 🙂 достоинств. Он значительно более легок в управлении, чем самолет или вертолет. Для него нет такого понятия, как штопор для самолета. При потере скорости он просто начинает снижаться, а если остановится двигатель, то совершит мягкую посадку. При этом для посадки автожиру не нужна большая площадка. Он может сесть с очень малым пробегом или даже практически без него. Для автожира с хорошей предварительной раскруткой ротора практически не нужна площадка и для взлета. Интересно, что при достаточно большом встречном ветре автожир может «висеть» в воздухе. Из всего сказанного можно сказать, что это один из самых безопасных летательных аппаратов. При этом стоимость его значительно ниже стоимости самолетов и вертолетов одного с ним класса (что немаловажно в наше время :-)).

Однако ничего идеального не бывает :-). Автожир имеет и недостатки. Первое, это достаточно низкий коэффициент полезного действия для двигателя. Поэтому при прочих равных условиях ему нужен более мощный двигатель, чем, например, самолету.

Второе – это полет в специфичных условиях атмосферы. Конкретно это касается обледенения. В случае, если эта неприятность случается с лопастями ротора несущего винта, винт быстро теряет свои аэродинамические свойства и авторотация становится невозможной. Это очень опасно, ведь средств спасения на этом аппарате нет.

Ну и третье, самое главное. У самого безопасного летательного аппарата все же существуют опасные режимы полета. Это такие, как, например, разгрузка ротора и следующий за ним силовой кувырок. Два эти явления могут привести к печальным последствиям в случае, если линия действия тяги находится выше центра тяжести автожира.

Иллюстрация возможности силового кувырка.

В нормальном полете ротор создает достаточную подъемную силу и аппарат находится в равновесии под действием существующих сил. Но если его, как говорят, «завесить» со значительной потерей скорости, например при выходе из пикирования или выполнения горки, то винт «потеряет» набегающий поток и перестанет авторотировать. Подъемная сила значительно упадет (ротор разгрузится) и сила тяги маршевого винта создаст момент вокруг центра тяжести автожира. Аппарат «кувыркнется».

Аналогичное явление может возникнуть при резкой даче газа двигателю. При этом автожир опускает нос, винт переходит на отрицательные углы атаки, и происходит та же самая разгрузка ротора. А за ней естественно кувырок. Такого рода кувырки хорошим обычно не кончаются :-).

Отсутствие кувырка для классической схемы.

Тут стоит заметить, что автожиры могут быть двух схем. Первая «классическая» с тянущим винтом, когда двигатель расположен впереди пилота и вторая с толкающим винтом. Двигатель здесь, соответственно, сзади. Первая схема сейчас мало применяется, так сказать незаслуженно забыта. А зря!

Для нее явление силового кувырка практически невозможно. Это очень хорошо видно из представленного рисунка. Кроме того расположенный впереди двигатель всегда служит защитой пилоту при неудачной посадке,, что нельзя сказать о движке, расположенном сзади. Может и придавить :-)…

Современные автожиры классической схемы.

Однако надо сказать, что на современных моделях автожиров ( конечно, если это не самодельные аппараты, изготовленные в ближайшем сарае :-)) такого рода аварийные режимы сведены к минимуму (практически исключены :-)). Кроме того существует современная система подготовки и тренировки пилотов.

Современные легкие автожиры.

Современный автожир – это, в основном, одно- или двух местный аппарат, относящийся к категории сверхлегких. Обычно такого рода аппараты находятся в частном использовании, однако в настоящее время они начинают применяться в сельском хозяйстве (это показано в одном из приведенных роликов) и различных госструктурах, например в полиции, для осуществления патрулирования и осмотров местности.

Современный автожир Xenon 2.

Наиболее массовы полеты на автожирах в США. В Европе этим увлекаются меньше, но, вобщем-то, тоже летают немало. Наиболее прогрессивна в этом плане Германия. На ее территории наибольшее количество школ по обучению полетам на автожирах. Время обучения небольшое, порядка 60 часов теории и 20-30 часов практики в зависимости от школы и способностей пилота. Успешно заканчивают обучение обычно все, потому что, как я уже говорил, простота – одно из достоинств автожира. Готовый пилот получает пилотское свидетельство для управления сверхлегким летательным аппаратом европейского образца (UL).

Самому мне полетать на автожире пока еще не удалось. Получилось только «пощупать» :-). Но обязательно постараюсь это сделать. Уж очень заманчиво еще раз испытать это благодатное чувство полета. Посмотрите ролики и сами все поймете :-).

Еще добавлю ролик о полете современной реконструкции автожира Pitcairn PCA-2. Классные вещи люди делают! :-)…

Фотографии кликабельны.

No related posts.

avia-simply.ru

Военное дело - Автожир

Меню сайта
Наш опрос
Статистика

Онлайн всего: 1

Гостей: 1

Пользователей: 0

Форма входа

Автожи́р (от греч. αύτός — сам и γύρος — круг) — винтокрылый летательный аппарат, в полёте опирающийся на несущую поверхность свободновращающегося в режиме авторотации несущего винта. Другие названия автожира — «гироплан» (этот термин официально используется FAA), «гирокоптер» (терминология Bensen Aircraft), и «ротаплан».

Современный лёгкий автожир с открытой кабиной

Особенности

Ротор, вал и двигатель автожира VPM M-16

Как и вертолёты, автожиры обладают несущим винтом для создания подъёмной силы, однако винт автожира вращается под действием аэродинамических сил в режиме авторотации. Винт автожира упрощённой схемы без автомата перекоса, в полёте наклонён назад, против потока — подобно крылу с положительным углом атаки (вертолёты наоборот, наклоняют винт в сторону движения). Кроме того, автожир обычно обладает ещё и тянущим/толкающим винтом (пропеллером), как и у обычного самолёта времён поршневой авиации. Этот маршевый винт и сообщает автожиру горизонтальную скорость.

Автожиры также отличаются от винтокрылов, которые имеют постоянный привод несущего винта от двигателя, позволяющий им использовать как режим авторотации, так и режим вертолётного полёта. На больших скоростях их роторная система действует сходным с автожиром образом (в режиме авторотации шага), обеспечивая только подъёмную силу, но не тягу. Можно сказать, что винтокрылы занимают промежуточное положение, сочетая в себе качества автожиров и вертолётов.

Первые автожиры управлялись с помощью аэродинамических рулей, поэтому вертикальная посадка получалась неуправляемой и обычно считалась чрезвычайным режимом. Современные системы управления наклоном плоскости несущего винта (втулка обладает двумя степенями свободы) позволяют производить посадку без пробега, так как управляемость аппарата не зависит от его воздушной скорости. Для реализации вертикального старта (подскоком) возможна предварительная раскрутка несущего винта с нулевым шагом на земле (от двигателя), с последующим отключением его привода и установкой рабочего шага винта.

История

Rotabuggy — лёгкий автомобиль с установленным ротором автожира

Автожиры изобрёл испанский инженер Хуан де ла Сиерва в 1919 году, его автожир С-4 совершил свой первый полёт 9 января 1923 года.

Основное развитие теория автожиров получила в 1930-е годы. С изобретением и массовым строительством вертолётов интерес к практическому применению автожиров упал настолько, что разработки новых моделей были прекращены. Новый этап интереса к автожирам начался в конце 1950-х — начале 1960-х годов. В это время Игорь Бенсен в США активно пропагандировал гирокоптеры собственной конструкции — лёгкие одноместные простейшие автожиры, которые продавались в виде наборов для самостоятельной сборки и были доступны по цене широкому кругу желающих. Кроме того, на рубеже 1960-х годов в США и Канаде были разработаны и получили сертификаты типа три модели двухместных автожиров с прыжковым взлётом:

Umbaugh 18A (позже известный как Air & Space 18A)

McCulloch J-2

Avian 2/180

Из этих трёх моделей первые две выпускались серийно. Несколько аппаратов этих моделей летают до сих пор. Avian 2/180 был построен в количестве нескольких прототипов разной конфигурации, но серийно не выпускался. Единственный сохранившийся (нелетающий) аппарат этой модели сейчас находится в частном владении в Калифорнии, причём владелец изменил его название на Pegasus.

Свойства

Большинство автожиров не могут взлетать вертикально, но им требуется гораздо более короткий разбег для взлёта (10—50 м, с системой предраскрутки ротора), чем самолётам. Почти все автожиры способны к посадке без пробега или с пробегом всего несколько метров, к тому же эти аппараты способны висеть при сильном встречном ветре. Таким образом, по маневренности они находятся между самолётами и вертолётами, несколько уступая вертолётам и абсолютно превосходя самолёты.

Автожиры, в некотором отношении, превосходят самолёты и вертолёты по безопасности полёта. Самолёту опасна потеря скорости, поскольку он сваливается при этом в штопор. Автожир при потере скорости начинает снижаться. При отказе мотора автожир не падает, вместо этого он снижается (планирует), используя эффект авторотации (несущий винт вертолёта при отказе двигателя также переводится в режим авторотации, но на это теряется несколько секунд, важных при вынужденной посадке). Пилот может в полной степени управлять направлением снижения, используя все системы управления автожиром. При посадке автожиру не требуется посадочная полоса, что тоже важно для безопасности полёта, особенно при вынужденной посадке в незнакомом месте.

Скорость автожира сравнима со скоростью лёгкого вертолёта и несколько уступает лёгкому самолёту. По расходу топлива они уступают и самолётам, и вертолётам, но техническая себестоимость лётного часа автожира в несколько раз меньше, чем у вертолёта, благодаря отсутствию сложной трансмиссии. Типичные автожиры летают со скоростью до 180 км/ч (рекорд 207,7 км/ч), а расход топлива составляет 15 л на 100 км при скорости 120 км/ч. Таким образом, по скорости и экономичности автожир напоминает автомобиль, с той разницей, что не застревает в пробках.

 В Мой Мир
Поиск
Календарь
«  Январь 2018  »
ПнВтСрЧтПтСбВс
1234567
891011121314
15161718192021
22232425262728
293031

voinanet.ucoz.ru


Смотрите также