Хеликоптер: устройство, типове, система за управление, предназначение

2024 Автор: Howard Calhoun | [email protected]. Последно модифициран: 2023-12-17 10:19

Събитието от 13 януари 1942 г., когато хеликоптерът Сикорски, предназначен за военни цели, беше издигнат във въздуха, може да се счита за пълноценно изстрелване на първия хеликоптер в света, макар и военен. Авиоконструкторът започва разработването на хеликоптери в предреволюционна Русия, като ги продължава в изгнание в САЩ. Оттогава мина много време, дизайнът на хеликоптерите претърпя значителни промени, но целите на използването на технологията останаха същите.

Дизайн на хеликоптер

Във всички схеми на хеликоптери се разграничават едни и същи основни части:

• Главен ротор. Генерира задвижване и повдигане и контролира хеликоптера. Конструктивно се състои от остриета и втулка, която предава въртящ момент от главния вал на скоростната кутия към лопатките.
• Винт на опашката. Насоченото управление на хеликоптер с един ротор компенсира реактивния въртящ момент на главния ротор. Дизайнът му включва втулка и остриета, прикрепени към вала на опашното зъбно колело.
• Swashplate. Управлява цикличната и колективната стъпка на главния ротор, предава сигнали от управляващата верига към аксиалната панта на главината и след това къмостриета.
• Система за управление. Хеликоптерите са оборудвани с три независими системи за управление: насочена, надлъжно-напречна и контролираща общия наклон на витлото. Такива системи включват лостове в кабината, механизми за градиент на силата, кобилници и сцепление, лостове и хидравлични усилватели.
• Предаване. Предава мощност към витлата и спомагателните устройства от двигателите. Броят и разположението на двигателите, както и разположението на хеликоптера определят дизайна на трансмисията.
• Фюзелаж. Към него са прикрепени основните компоненти на хеликоптера. Проектиран да побира пътници и товари, гориво, оборудване.
• Крило. Генерира допълнително повдигане, намалявайки натоварването на главния ротор и увеличавайки скоростта на хеликоптера. Крилата също могат да побират оборудване, резервоари за гориво и ниши за скриване на шасито. Роторите в напречните хеликоптери се поддържат от крилото.
• Оперение. Осигурява баланс, стабилност и управляемост на хеликоптера. Разделя се на два вида - вертикален, или килов, и хоризонтален, или стабилизатор.
• Части за излитане и кацане на хеликоптер. Предназначен за паркиране на хеликоптер, гасене на кинетичната енергия по време на кацане и движение по земята. Много хеликоптери имат прибран колесник по време на полет.
• Двигател за хеликоптер. Генерира мощността, необходима за захранване на аксесоарите, главното задвижване и опашните ротори. Електроцентралата комбинира няколко двигателя със системи, които осигуряват стабилната им работа в различни режими.

Видове хеликоптери

Хеликоптерите са разделени на няколко вида. Всеки тип има свои собствени характеристики, силни и слаби страни.

Хеликоптери с един ротор

Най-често срещаният тип хеликоптерно устройство е машина с един ротор с опашен ротор. Предимството на този дизайн е в простотата - една трансмисия, един винт, лесна работа. Около 8-10% от мощността на двигателя се използва за работа на опашния ротор при витане във въздуха, около 3-4% - по време на транслационен полет. Сравнително лекото тегло и простият дизайн компенсират тези загуби на мощност. Недостатъкът на такова устройство за хеликоптери е опасността, която заплашва наземния персонал от опашния ротор.

Жиродин

Осът на витлото на такива хеликоптери, компенсиращ въртящия момент, е насочен по протежение на полета. Този дизайн ви позволява да създавате тяга, без да прибягвате до използването на главен ротор. Това повишава неговата ефективност, тъй като няма нужда да го накланяте напред. Винтът за компенсиране на въртящия момент на главния ротор е поставен по такъв начин, че да не образува съпротивление и да увеличава мощността, подадена на компенсиращия винт.

Реактивен хеликоптер

Устройството на този модел е лесен начин за решаване на проблема с въртящия момент. Той се генерира от двигателите, разположени в края на лопатките, но не се предава през вала. Само моментът на триене на лагерите се предава на фюзелажа.

Реактивните двигатели създават реактивна тяга. Този тип ротор има проста структура, което е неговото предимство;сред недостатъците е високият разход на гориво.

Коаксиален хеликоптер

Два винта на коаксиален хеликоптер, разположени един над друг и въртящи се в противоположни посоки, намаляват момента, предаван на фюзелажа. Единственото изискване за винтовете е същият въртящ момент.

Коаксиалните хеликоптери са по-ниски от еднороторните по размер, но въртящият момент не се компенсира от мощността, което е възможно поради дизайна на хеликоптерите.

Хеликоптери с напречен ротор

Предимството на такъв хеликоптер се крие в намаляването на мощността, необходима за движение напред. Това е особено важно при многодвигателни хеликоптери, които трябва да продължат да се движат в хоризонтална посока със спрян двигател.

Недостатъкът на такива машини е високото съпротивление поради челното съпротивление на конструкцията, върху която лежат роторите. Рационализирането и намаляването на размера на структурата увеличава теглото на хеликоптера.

Хеликоптерът с напречен ротор има по-сложно предаване и по-големи размери, въпреки че те се влияят от степента на припокриване на ротора. Един от най-големите и тежки хеликоптери от този дизайн е Ми-12.

Хеликоптер с преден ротор

Просторният фюзелаж и възможността за изместване на центъра на тежестта са предимствата на този дизайн на хеликоптера. Полезният товар се разпределя между роторите. Сложната трансмисия и голямото й тегло са основните недостатъци на хеликоптерите с напречно положениеместоположение на винтовете.

Вторият недостатък е намалената ефективност на витлата, тъй като струите на тяхната работа се пресичат. При полет напред загубата на качество се намалява поради факта, че задното витло е разположено по-високо от предното. Колко остриета има хеликоптер с този дизайн? Диаметърът на витлото и броят на лопатките могат да варират, за да се подобри управлението и стабилността на машината.

Многороторни хеликоптери

Проектите на многороторни хеликоптери, разработени от авиоконструктори, включваха създаването на тежки модели машини. Благодарение на няколко основни ротора, управлението е опростено, тъй като хеликоптерът може да се върти около всяка от трите оси чрез увеличаване на тягата на определено витло. Многороторната схема на тежките хеликоптери ви позволява да поддържате диаметъра на винтовете в определени граници.