Автожир. Двигатель к автожиру


Автожир — Sla-club

Автожир – одно из винтокрылых летательных средств, относящееся к классу малой авиации. Со времени изобретения этого удивительного и необычного аппарата прошло уже почти сто лет. За эти годы интерес к автожирам пережил несколько волн подъёма и падения. Последний бум в развитии этих транспортных средств начался с наступлением нового тысячелетия. Прежде всего, это связано с научно-техническим прогрессом, позволившим создавать более лёгкие, экономичные и безопасные модели. Именно безопасность эксплуатации является основным преимуществом автожиров перед другими летательными аппаратами малой авиации, что в немалой степени явилось причиной роста популярности этой техники в последние годы.В переводе с греческого «автожир» состоит из двух слов – «сам» и «круг». На Западе к этим аппаратам больше применяется наименования «гироплан» («планирующий круг»), и «гирокоптер». Все эти названия в той или иной мере указывают на особенности передвижения летательного аппарата. В основе принципа работы автожира лежит эффект авторотации несущего винта.

Общая конструкция автожира

По своей конструкции автожиры представляют собой в некотором роде гибрид вертолёта и самолёта. Подобно самолёту, автожир имеет тянущий или толкающий винт, который сообщает ему скорость в горизонтальном направлении. С вертолётом же его роднит наличие несущего винта, с помощью которого автожир удерживается в воздухе.

 

Первые автожиры строились с передним расположением двигателя и винта (тянущий винт), что имело свои преимущества. Например, при аварии с ударом передней частью аппарата о землю, расположенный позади пилота двигатель может сорваться с креплений и травмировать его, что исключено при переднем расположении мотора. Также, расположенный спереди мотор лучше охлаждается набегающим потоком воздуха.

Однако, в конструкции современных автожиров в большинстве случаев применяется заднее расположение двигателя и пропеллера (толкающий винт). Такой выбор объясняется улучшенным обзором с места пилота и возможностью сделать конструкцию более компактной и управляемой, благодаря смещению центра тяжести к середине аппарата. А это немаловажный фактор для ультралёгкого летательного аппарата (автожира до 115 кг), которые составляют большинство современных гиропланов.

Принцип работы

Несмотря на внешнее сходство с лёгкими самолётами и вертолётами, гиропланы имеют принципиальные отличия от них по способу передвижения. Уникальность принципа работы автожира состоит в использовании эффекта авторотации несущего пропеллера для поддержания летательного аппарата в воздухе. Этим и объясняются уникальные свойства автожиров – экономичность и безопасность. Так, автожир массой до 115 кг, т.е. принадлежащий к сверхлёгкому классу, тратит на 100 км полёта со скоростью 100 км/ч порядка 15 л топлива. Это намного меньше, чем расходуют на преодоление такого же расстояния лёгкие самолёты и вертолёты.

Слово «экономичность» можно применить и к ВВП, необходимой для взлёта автожира. Большинству автожиров для взлёта требуется не более 50 м взлётного пространства, а посадку они могут осуществлять «в точку». Взлёт осуществляется за счёт силы тянущего (толкающего) винта, как и у самолёта. Но здесь имеется одно отличие – современные автожиры полностью крыльев. Если аппараты времён второй мировой войны ещё сохраняли рудиментарные плоскости, то современные конструкторы гиропланов полностью отказались от этого «пережитка».

Лёгким автожирам крылья были бы только лишней обузой – с задачами поддержания аппарата в воздухе отлично справляется большой несущий винт, расположенный, как и у вертолёта, наверху корпуса. Казалось бы, всё понятно – двигатель по-вертолётному раскручивает несущий винт, который и создаёт за счёт своих лопастей подъёмную тягу. Однако здесь имеется одно «но» — несущий винт гироплана в большинстве случаев вообще не имеет никакого двигателя. А если и имеет небольшой мотор, или привод от тянущего двигателя – то лишь для сокращения разбега при взлёте. Остальной же полёт происходит безо всякого их участия.

Суть эффекта авторотации

Но каким же образом создаётся подъёмная сила, как работает автожир без двигателя несущего винта? Здесь следует обратиться к аэродинамике. Как известно, подъёмная сила крыла самолёта создаётся за счёт разницы давления под ним и над ним. При этом за счёт особой формы крыла снизу создаётся область высокого давления, которая и толкает крыло, а с ним и самолёт, вверх. Аналогично работает и пропеллер: лопасти, расположенные под некоторым углом, при раскручивании винта начинают забирать воздух под себя, создавая позади повышенное давление, толкающее летательный аппарат либо вперёд (у самолёта), либо вверх (у вертолёта) – всё зависит от расположения винта относительно горизонтальной плоскости.

То есть, вертолётный винт заменяет крыло, создавая подъёмную тягу. При этом несущий пропеллер должен раскрутиться до определённой скорости, и неважно за счёт чего она будет достигнута. Поэтому на автожирах нет двигателя, вращающего верхний пропеллер во время полёта – он разгоняется до нужной скорости под действием потока набегающего воздуха при движении вперёд. Раскручиваясь до нужных параметров, несущий винт начинает создавать достаточную подъёмную силу для удержания летательного аппарата в воздухе. В качестве грубого примера: если поместить на крышу автомобиля пропеллер с лопастями, расположенными под нужным углом, и разогнаться, то пропеллер начнёт вращаться под действием воздушного потока. При этом лопастями будет создаваться подъёмная сила, тянущая автомобиль вверх – чем больше скорость движения, тем быстрее крутится винт, и тем сильнее тянет автомобиль вверх. Кстати, подобные «автожиромобили» создавались в Великобритании в 1943 году: их предполагалось использовать для высадки десанта в Нормандии. Сбрасываемые с бомбардировщиков армейские джипы с установленным пропеллером планировали над землёй, выбирая удобную точку для приземления. Раскручивающийся винт удерживал машину с десантом в воздухе до 10 минут, а при приземлении обеспечивал мягкую посадку.

Этой особенностью и решили воспользоваться первые создатели автожиров. Новый летательный аппарат снабжался тянущим пропеллером, разгоняющим его до необходимой скорости. При этом свободно прикреплённый к корпусу, с помощью подшипника, верхний пропеллер приобретал скорость за счёт набегающего воздуха и создавал вертикальную тягу. Этот эффект получил название «авторотация» — «самостоятельное вращение». В этом и состоит главное отличие, как работает автожир и вертолёт.

Авторотация и безопасность полёта

Впрочем, подобный эффект используется и на вертолётах, во время аварийной посадки. При отказе несущего двигателя пилоты вертолёта переводят винт в режим авторотации. При этом пропеллер, имея значительный запас кинетической энергии продолжает вращаться, удерживая машину. Благодаря авторотации значительно замедляется скорость падения винтокрылой машины, позволяя смягчить посадку. Но у автожира, в отличие от вертолёта, такой режим полёта вовсе не аварийный, а штатный. Воздушный винт в режиме авторотации не требует расходов горючего, ему не нужен двигатель.

Даже в случае отказа толкающего вперёд двигателя и потери аппаратом скорости, несущий винт способен исполнить роль парашюта. Если в подобной ситуации самолёт обычно валиться в штопор, а вертолёт идёт вертикально вниз, то гироплану она практически ничем не грозит. Пилот автожира полностью сохраняет все функции по управлению аппаратом, выбирая точку приземления. В этой особенности и заключается безопасность полётов на автожире – чем выше скорость снижения, тем быстрее раскручивается несущий винт, удерживая аппарат в воздухе.

sla-club.ru

Легкий автожир ДАС-2М. - Российская авиация

Легкий автожир ДАС-2М.

Разработчик: В.Данилов, М.Анисимов, В.Смерчко Страна: СССР Первый полет: 1987 г.

Впервые автожир ДАС поднялся в воздух в безмоторном варианте, буксируемый автомобилем «Жигули». Произошло это на одном из аэродромов сельхозавиации под Тулой. Но потребовались еще годы, в течение которых конструкторы работали над двигателем, прежде чем опытнейший летчик-испытатель ЛИИ В.М.Семенов после всего одной пробежки поднял ДАС-2М в воздух. Это событие было отмечено в дальнейшем на смотрах-конкурсах СЛА специальным призом ОКБ имени М.Л.Миля. Аппарат, по мнению летчика-испытателя, имеет хорошие летные характеристики и эффективное управление.

Конструкция.

Фюзеляж — ферменный, трубчатый, разборной конструкции. Основным элементом фюзеляжа является рама, состоящая из горизонтальной и вертикальной (пилона) труб диаметром 75 x 1, выполненных из стали 30ХГСА. К ним крепятся буксировочное устройство с замком и приемником воздушного давления, панель приборов, сиденье пилота, снабженное привязным ремнем, устройство управления, трехколесное, с носовым управляемым колесом шасси, установленный на мотораме силовой агрегат с толкающим винтом, стабилизатор, киль с рулем направления, шаровой шарнир несущего винта. Под килем установлено вспомогательное хвостовое колесо диаметром 75 мм. Пилон совместно с подкосами диаметром 38 x 2 длиной 1260 мм, трубчатыми балками главных колес диаметром 42×2 длиной 770 мм, выполненными из титанового сплава ВТ-2, и раскосами диаметром 25 x 1 длиной 730 мм из стали 30ХГСА образуют пространственный силовой каркас, в центре которого размещается пилот. С горизонтальной трубой фюзеляжа и шаровым шарниром несущего винта пилон соединяется с помощью титановых косынок. В районе установки косынок в трубках установлены бужи из дюралюминия В95Т1.

Силовой агрегат — с толкающим винтом. Он состоит из двухцилиндрового оппозитного двухтактного двигателя рабочим объемом 700 см3 с редуктором, толкающим винтом и электростартером, фрикционной муфты сцепления системы предварительной раскрутки несущего винта, бензобака емкостью 8 литров и электронной системы зажигания. Силовой агрегат размещается за пилоном, на моторной раме.Двигатель снабжен дублированной электронной бесконтактной системой зажигания и настроенной выпускной системой.

Толкающий деревянный винт приводится в движение с помощью клиноременного редуктора, состоящего из ведущего и ведомого шкивов и шести ремней. Для снижения неравномерности крутящего момента на редукторе установлены демпферы.

Несущий винт диаметром 6,60 м -двухлопастный. Лопасти, состоящие из стеклопластикового лонжерона, пенопластового заполнения и покрытые стеклопластиком, установлены с одним горизонтальным шарниром на втулке, размещенной на пилоне. У концов лопастей расположены неуправляемые триммеры для регулировки соконусности несущего винта. На оси несущего винта установлены ведомая шестерня редуктора предварительной раскрутки и датчик тахометра несущего винта. Привод редуктора осуществляется с помощью карданно-шлицевых валов, углового редуктора, установленного на пилоне, и фрикционной муфты сцепления, расположенной на двигателе. Фрикционная муфта сцепления состоит из ведомого резинового ролика, закрепленного на оси карданно-шлицевого вала, и ведущего дюралюминиевого барабана, находящегося на оси двигателя. Управление фрикционной муфтой осуществляется с помощью рычага, установленного на ручке управления.

Изменения по крену и тангажу осуществляются ручкой, влияющей на положение нижней вилки управления, связанной тягами с верхней вилкой, что, в свою очередь, приводит к изменению наклона плоскости вращения несущего винта.Путевое управление осуществляется рулем направления, соединенным тросовой проводкой с педалями, которыми управляется и носовое колесо. Для компенсации шарнирного момента руль направления снабжен компенсатором рогового типа. Руль направления и киль симметричного профиля выполнены наборными из 16 фанерных нервюр толщиной 3 мм, сосновых стрингеров 5 x 5 мм, обтянуты перкалем и покрыты нитролаком. Киль установлен на горизонтальной трубе фюзеляжа с помощью анкерных болтов и двух тросовых расчалок.

Шасси автожира — трехколесное. Переднее управляемое колесо размерами 300 x 80 мм связано с педалями с помощью зубчатого редуктора, имеющего передаточное отношение 1:0,6, и снабжено стояночным тормозом барабанного типа диаметром 115 мм.

Панель приборов расположена на ферме буксировочного устройства. На приборной панели установлены указатель скорости, вариометр, высотомер, соединенные с приемником воздушного давления, тахометры несущего и толкающего винтов. На ручке управления находятся тумблер экстренной остановки двигателя и рукоятка управления фрикционной муфтой. Рычаги управления дроссельной заслонкой карбюратора и устройством принудительного разобщения шестерен редуктора системы предварительной раскрутки установлены на сиденье пилота слева. Справа размещен выключатель зажигания. Слева от приборной доски находится тормозной рычаг стояночного тормоза. Привод всех механизмов автожира осуществляется с помощью тросов с боуденовскими оболочками.

ТТХ:

Диаметр несущего винта, м: 6,60Макс. взлетный вес, кГс: 280Вес пустого автожира, кГс: 180Вес топлива, кГс: 7Удельная нагрузка, кГс/м2: 8,2Силовая установка,-мощность, л.с.: 52-макс. обороты винта, об/мин: 2500-диаметр винта, м: 1,46Скорость, км/ч,-взлетная: 40-посадочная: 0-крейсерская: 80-максимальная: 100Скороподъемность, м/с: 2,0.

Автожир ДАС-2М.

Автожир ДАС-2М.

Автожир ДАС-2М.

Автожир ДАС-2М.

Автожир ДАС-2М, вид на силовую установку.

Компоновочная схема ДАС-2М.

.

.

Источник:Моделист-Конструктор № 3 за 2014 г. Ему не нужны крылья.

xn--80aafy5bs.xn--p1ai

Автожир — Википедия РУ

  Ротор, вал и двигатель автожира VPM M-16  Винтокрыл, который имеет подключаемый привод несущего винта от двигателя, — занимает промежуточное положение между автожиром и вертолётом.

Как и вертолёт, автожир обладает несущим винтом для создания подъёмной силы, однако винт автожира свободно вращается под действием аэродинамических сил в режиме авторотации. Свободный несущий винт автожира возможен упрощённой схемы, без изменения общего шага. Он создаёт только подъёмную силу и в полёте наклонён назад против потока, подобно фиксированному крылу с положительным углом атаки. У вертолёта, наоборот, винт (вместе с корпусом) наклоняется в сторону движения[1], создавая приводным несущим винтом подъёмную и пропульсивную[2] силы одновременно. Кроме несущего ротора, автожир обладает ещё и тянущим или толкающим маршевым винтом (пропеллером), который сообщает автожиру горизонтальную скорость.

Промежуточное положение между автожиром и вертолётом занимает винтокрыл, который имеет подключаемый привод несущего винта от двигателя и отличается от автожира тем, что может использовать не только режим авторотации, но и режим вертолётного полёта. На больших скоростях роторная система винтокрыла действует сходным с автожиром образом (в режиме авторотации), обеспечивая только подъёмную силу, но не тягу. Можно сказать, что винтокрыл сочетает в себе качества автожира и вертолёта.

Первые автожиры с ротором без автомата перекоса 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.

  Rotabuggy — лёгкий автомобиль с установленным ротором автожира

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

  Buhl A-1 Autogyro — Etienne Dormoy (1931)

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 (англ.)русск.[3] 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:

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.

  Современный легкий автожир с закрытой кабиной Xenon-2

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 на одном месте при сильном встречном ветре. Таким образом, по манёвренности они находятся между самолётами и вертолётами, несколько уступая вертолётам и абсолютно превосходя самолёты[4].

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 и падают обороты ротора, важные 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 самолётам, техническая себестоимость лётного часа автожира в несколько раз меньше, чем у вертолёта, благодаря отсутствию сложной трансмиссии; теоретически автожиры также более экономичны, чем вертолёты[5]. 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[источник не указан 827 дней] с той разницей, что перемещается по воздуху.

Ещё одним преимуществом является широкий обзор и гораздо меньшая, чем в вертолётах, вибрация, что делает их очень удобными для аэрофотосъёмок, видеосъёмок и наблюдения.

Автожир также имеет существенное преимущество перед другими типами лёгких летательных аппаратов: на нём можно летать даже в сильный (до 20 м/с) ветер.

Среди недостатков автожира (сравнительно с лёгким самолётом при равной мощности двигателя) можно назвать значительно больший расход топлива из-за большого сопротивления несущего винта, а также ряд присущих этому аппарату опасных режимов : потеря управления по тангажу (кувырок) и синусоидальная осцилляция, что привело к ряду катастроф автожиров в 1970—2000 годы.

Большинство автожиров одно- и двухместные. Существуют и трёхместные модели ‒ российский автожир «Охотник-3», выпускающийся научно-производственным центром Аэро-Астра-Автожир[6], и автожир А002, серийно выпускающийся ИАПО «Иркут»[7]. При скорости ветра более 8 м/с взлетает с места, в штиль нужен разбег до 15 м.

Самыми массовыми в последние годы стали автожиры немецкой компании AutoGyro (нем.)русск.. Начиная с 2003 года выпуск этих аппаратов быстро увеличивался и сейчас составляет более 300 машин в год[8].

Классификация

  Автожир Avro Rota Mk 1 (Cierva Autogiro C30 A) ‒ классический автожир с тянущим винтом, 1930-е

По расположению маршевого винта автожиры делятся на 2 типа: с тянущим винтом (исторически первые аппараты) и с толкающим винтом (наиболее распространённые в настоящее время). Преимущества схемы с тянущим винтом: лучшее охлаждение двигателя за счёт обдува винтом и несколько большая безопасность при аварии с ударом носовой частью (в схеме с толкающим винтом при такой аварии двигатель, расположенный за кабиной, может завалиться вперёд и травмировать пилота). В то же время, в схеме с толкающим винтом лучше обзор из кабины. У обеих схем есть и другие присущие им преимущества и недостатки.

Специальные свойства

Некоторые автожиры способны к прыжковому взлёту. При этом лопасти несущего винта ставятся горизонтально (в малый общий шаг), винт раскручивается до оборотов, превышающих номинальные полётные, затем его лопасти поворачиваются в полётный шаг. Взлёт происходит по вертикали за счёт накопленной энергии винта. Осуществление такой схемы требует значительного усложнения конструкции втулки ротора и утяжеления лопастей, поэтому автожиры с прыжковым взлётом мало распространены.

Многие автожиры оснащены предварительной раскруткой ротора. В этом случае ротор раскручивается до начала разбега автожира (через передачу от маршевого двигателя или от отдельного привода). Предварительная раскрутка значительно сокращает длину взлётного разбега автожира, а при встречном ветре взлёт происходит почти «с места».

Разрабатываемый американским энтузиастом Джеем Картером шестиместный автожир CarterCopter (англ.)русск. с прыжковым взлётом обладает уникальной возможностью замедлять вращение несущего винта на больших скоростях, при этом несущая сила обеспечивается крылом небольшого размаха, разница в подъёмной силе идущих вперёд и назад лопастей становится неактуальна. За счёт этого возможен разгон до уникальных для винтокрылой техники скоростей за 600 км/ч. Первый полет 24.09.1998 года, крушение 17.06.2005 года. Проект переименован в Carter Personal Air Vehicle.

Основным минусом автожиров является более низкий КПД использования силовой установки, из-за чего при равном полетном весе и скорости автожиру требуется более мощный двигатель, чем самолету или дельталету.

У автожира с двухлопастным несущим ротором есть несколько специфичных опасных режимов полета (разгрузка ротора, кувырок, мертвая зона авторотации и пр.), которые нельзя допускать при полете во избежание падения. Кувырок характерен в основном для аппаратов с неправильно расположенными относительно друг друга центром тяжести и вектором тяги маршевого винта, а также с недостаточно развитым хвостовым оперением.

Полеты на автожире в условиях обледенения представляют большую опасность, поскольку при обледенении ротора он быстро выходит из режима авторотации, что приводит к падению.

  Современный лёгкий автожир Arrow-Copter AC-10

Первый советский автожир КаСкр-1 «Красный инженер» разработки Н. И. Камова и Н. К. Скржинского поднялся в воздух 25 сентября 1929 года. Пилотировал автожир И. В. Михеев, а в задней кабине находился его создатель Н. И. Камов.

После этого в ОКБ Камова был создан ещё ряд моделей. Автожир А-7 проходил лётные испытания по применению на авиахимработах, в том числе на опылении в предгорьях Памира.

В 1936 году на заседании специальной комиссии при Политбюро ЦК ВКП(б), курировавшей создание первой дрейфующей станции в Северном Ледовитом океане, обсуждались варианты доставки полярников на льдину. Сын В. Чапаева Аркадий Чапаев (1914—1939) предложил изготовить автожиры. Их следовало подвесить под крылья тяжёлого транспортного самолёта. Идея не прошла.[9]

В настоящее время разработками автожиров в России занимаются несколько групп и предприятий:

  • Компания «За облака» — модель Gyro-GT
  • АэроКазачок — модель Казачок
  • ИАПО — модель А002 «Иркут»
  • «Аэро-Астра» — модель «Охотник»
  • Твистер-клуб — модель «Твист»
  • АвиаМастер — модель «Инспектор»
  • «Группа компаний МРТ» — автожиры марки Xenon для туристических полетов, патрулирования газо- и нефтепроводов, мониторинга лесных пожаров, охраны границ[10].

В сентябре 2011 года в ходе стратегических учений Центр-2011 на полигоне «Чебаркуль» совладелец «МРТ-АВИА» Роман Путин провел презентацию последней модели гироплана Дмитрию Медведеву[11].

http-wikipediya.ru

Автожир — ВиКи

  Ротор, вал и двигатель автожира VPM M-16  Винтокрыл, который имеет подключаемый привод несущего винта от двигателя, — занимает промежуточное положение между автожиром и вертолётом.

Как и вертолёт, автожир обладает несущим винтом для создания подъёмной силы, однако винт автожира свободно вращается под действием аэродинамических сил в режиме авторотации. Свободный несущий винт автожира возможен упрощённой схемы, без изменения общего шага. Он создаёт только подъёмную силу и в полёте наклонён назад против потока, подобно фиксированному крылу с положительным углом атаки. У вертолёта, наоборот, винт (вместе с корпусом) наклоняется в сторону движения[1], создавая приводным несущим винтом подъёмную и пропульсивную[2] силы одновременно. Кроме несущего ротора, автожир обладает ещё и тянущим или толкающим маршевым винтом (пропеллером), который сообщает автожиру горизонтальную скорость.

Промежуточное положение между автожиром и вертолётом занимает винтокрыл, который имеет подключаемый привод несущего винта от двигателя и отличается от автожира тем, что может использовать не только режим авторотации, но и режим вертолётного полёта. На больших скоростях роторная система винтокрыла действует сходным с автожиром образом (в режиме авторотации), обеспечивая только подъёмную силу, но не тягу. Можно сказать, что винтокрыл сочетает в себе качества автожира и вертолёта.

Первые автожиры с ротором без автомата перекоса 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.

  Rotabuggy — лёгкий автомобиль с установленным ротором автожира

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

  Buhl A-1 Autogyro — Etienne Dormoy (1931)

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 (англ.)русск.[3] 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:

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.

  Современный легкий автожир с закрытой кабиной Xenon-2

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 на одном месте при сильном встречном ветре. Таким образом, по манёвренности они находятся между самолётами и вертолётами, несколько уступая вертолётам и абсолютно превосходя самолёты[4].

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 и падают обороты ротора, важные 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 самолётам, техническая себестоимость лётного часа автожира в несколько раз меньше, чем у вертолёта, благодаря отсутствию сложной трансмиссии; теоретически автожиры также более экономичны, чем вертолёты[5]. 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[источник не указан 827 дней] с той разницей, что перемещается по воздуху.

Ещё одним преимуществом является широкий обзор и гораздо меньшая, чем в вертолётах, вибрация, что делает их очень удобными для аэрофотосъёмок, видеосъёмок и наблюдения.

Автожир также имеет существенное преимущество перед другими типами лёгких летательных аппаратов: на нём можно летать даже в сильный (до 20 м/с) ветер.

Среди недостатков автожира (сравнительно с лёгким самолётом при равной мощности двигателя) можно назвать значительно больший расход топлива из-за большого сопротивления несущего винта, а также ряд присущих этому аппарату опасных режимов : потеря управления по тангажу (кувырок) и синусоидальная осцилляция, что привело к ряду катастроф автожиров в 1970—2000 годы.

Большинство автожиров одно- и двухместные. Существуют и трёхместные модели ‒ российский автожир «Охотник-3», выпускающийся научно-производственным центром Аэро-Астра-Автожир[6], и автожир А002, серийно выпускающийся ИАПО «Иркут»[7]. При скорости ветра более 8 м/с взлетает с места, в штиль нужен разбег до 15 м.

Самыми массовыми в последние годы стали автожиры немецкой компании AutoGyro (нем.)русск.. Начиная с 2003 года выпуск этих аппаратов быстро увеличивался и сейчас составляет более 300 машин в год[8].

Классификация

  Автожир Avro Rota Mk 1 (Cierva Autogiro C30 A) ‒ классический автожир с тянущим винтом, 1930-е

По расположению маршевого винта автожиры делятся на 2 типа: с тянущим винтом (исторически первые аппараты) и с толкающим винтом (наиболее распространённые в настоящее время). Преимущества схемы с тянущим винтом: лучшее охлаждение двигателя за счёт обдува винтом и несколько большая безопасность при аварии с ударом носовой частью (в схеме с толкающим винтом при такой аварии двигатель, расположенный за кабиной, может завалиться вперёд и травмировать пилота). В то же время, в схеме с толкающим винтом лучше обзор из кабины. У обеих схем есть и другие присущие им преимущества и недостатки.

Специальные свойства

Некоторые автожиры способны к прыжковому взлёту. При этом лопасти несущего винта ставятся горизонтально (в малый общий шаг), винт раскручивается до оборотов, превышающих номинальные полётные, затем его лопасти поворачиваются в полётный шаг. Взлёт происходит по вертикали за счёт накопленной энергии винта. Осуществление такой схемы требует значительного усложнения конструкции втулки ротора и утяжеления лопастей, поэтому автожиры с прыжковым взлётом мало распространены.

Многие автожиры оснащены предварительной раскруткой ротора. В этом случае ротор раскручивается до начала разбега автожира (через передачу от маршевого двигателя или от отдельного привода). Предварительная раскрутка значительно сокращает длину взлётного разбега автожира, а при встречном ветре взлёт происходит почти «с места».

Разрабатываемый американским энтузиастом Джеем Картером шестиместный автожир CarterCopter (англ.)русск. с прыжковым взлётом обладает уникальной возможностью замедлять вращение несущего винта на больших скоростях, при этом несущая сила обеспечивается крылом небольшого размаха, разница в подъёмной силе идущих вперёд и назад лопастей становится неактуальна. За счёт этого возможен разгон до уникальных для винтокрылой техники скоростей за 600 км/ч. Первый полет 24.09.1998 года, крушение 17.06.2005 года. Проект переименован в Carter Personal Air Vehicle.

Основным минусом автожиров является более низкий КПД использования силовой установки, из-за чего при равном полетном весе и скорости автожиру требуется более мощный двигатель, чем самолету или дельталету.

У автожира с двухлопастным несущим ротором есть несколько специфичных опасных режимов полета (разгрузка ротора, кувырок, мертвая зона авторотации и пр.), которые нельзя допускать при полете во избежание падения. Кувырок характерен в основном для аппаратов с неправильно расположенными относительно друг друга центром тяжести и вектором тяги маршевого винта, а также с недостаточно развитым хвостовым оперением.

Полеты на автожире в условиях обледенения представляют большую опасность, поскольку при обледенении ротора он быстро выходит из режима авторотации, что приводит к падению.

  Современный лёгкий автожир Arrow-Copter AC-10

Первый советский автожир КаСкр-1 «Красный инженер» разработки Н. И. Камова и Н. К. Скржинского поднялся в воздух 25 сентября 1929 года. Пилотировал автожир И. В. Михеев, а в задней кабине находился его создатель Н. И. Камов.

После этого в ОКБ Камова был создан ещё ряд моделей. Автожир А-7 проходил лётные испытания по применению на авиахимработах, в том числе на опылении в предгорьях Памира.

В 1936 году на заседании специальной комиссии при Политбюро ЦК ВКП(б), курировавшей создание первой дрейфующей станции в Северном Ледовитом океане, обсуждались варианты доставки полярников на льдину. Сын В. Чапаева Аркадий Чапаев (1914—1939) предложил изготовить автожиры. Их следовало подвесить под крылья тяжёлого транспортного самолёта. Идея не прошла.[9]

В настоящее время разработками автожиров в России занимаются несколько групп и предприятий:

  • Компания «За облака» — модель Gyro-GT
  • АэроКазачок — модель Казачок
  • ИАПО — модель А002 «Иркут»
  • «Аэро-Астра» — модель «Охотник»
  • Твистер-клуб — модель «Твист»
  • АвиаМастер — модель «Инспектор»
  • «Группа компаний МРТ» — автожиры марки Xenon для туристических полетов, патрулирования газо- и нефтепроводов, мониторинга лесных пожаров, охраны границ[10].

В сентябре 2011 года в ходе стратегических учений Центр-2011 на полигоне «Чебаркуль» совладелец «МРТ-АВИА» Роман Путин провел презентацию последней модели гироплана Дмитрию Медведеву[11].

xn--b1aeclack5b4j.xn--j1aef.xn--p1ai