Как летает вертолёт? /Фото: 50skyshades.com.
Те, кто видел вертолёты на взлётной площадке с выключенными двигателями, неизбежно обращали внимание на то, что их лопасти, в отличие от самолётных, очень гибкие. Возникает вопрос: как эти штуковины вообще умудряются держать многотонный вертолёт в небесах? А вместе с тем возникают и другие вопросы. Например, каким образом машина движется в разных плоскостях, может ли летать хвостом вперёд и что будет, если откажут все двигатели?
1. Несколько слов об устройстве несущего винта
Винт вертолёта отличается от авиационного. /Фото: helicopterimages.com.
Несущий, он же основной винт – это разновидность воздушного винта, которая в первую очередь характеризуется работой пропеллера в вертикальной оси вращения. Сегодня несущий винт используется главным образом в вертолётах, однако, кроме того, он применяется в конструкции его ближайших родичей: винтокрылов, конвертопланов и автожиров. Сходство несущего и маршевого винта заканчивается на том, что у обоих есть лопасти. Но даже они принципиально разные. Конструкции винтов отличаются качественно: несущие имеют гибкие лопасти и не имеют жёсткого крепления.
В общих чертах всё достаточно просто. /Фото: ru.wikipedia.org.
Помимо лопастей основной винт (в общих чертах) состоит из шарниров и втулки. Благодаря им становится возможной работа так называемого автомата перекоса, который позволяет в процессе работы изменять угол установки лопастей. Таким образом, в отличие от маршевого винта, лопасти несущего винта не только постоянно гнутся и поворачиваются в ту или иную сторону. При этом стоит отметить, что на сегодняшний день существуют и используются разные системы крепления лопастей основного винта: шарнирная, упругая, полужёсткая и жесткая. Тем не менее общий принцип работы несущего винта во всех случаях остаётся неизменным.
2. Как вертолёт движется в вертикальной плоскости: что его удерживает на самом деле?
Сложнейшая в своём роде техника. /Фото: airbus.com.
Собственно, говорить о том, что лопасти держат вертолёт в воздухе, не совсем верно. Любой летательный аппарат в воздухе удерживается не при помощи винтов или крыльев как таковых, а за счёт подъёмной силы, возникающей в результате достижения разницы атмосферного давления. Другой вопрос в том, как именно эта разница нагнетается и используется. В процессе работы несущий винт вертолёта создаёт направленную вверх тягу, которая выполняет роль подъёмной силы. Чем быстрее вращается винт, тем больше тяги он создаёт. Как только подъёмная сила превышает массу вертолёта, машина устремляется вверх. Соответственно для снижения высоты, лётчику достаточно немного сбросить тягу. Если же подъёмная сила равна массе вертолёта, то он зависнет в воздухе.
Положение меняет за счёт механизма перекоса. /Фото: freepik.com.
При этом большое влияние на работу винта оказывает ещё и центробежная сила. Именно она уравновешивает значением подъёмной силы для лопастей. Иначе говоря, пока подъёмная сила тянет лопасти вверх, центробежная растягивает их в стороны. Благодаря этому лопасти сильно выгибаются, но не ломаются. Собственно, по той же самой причине лопасти несущего винта – сделаны гибкими, а не жёстким как у самолётов. Естественное стремление лопастей образовать конус в процессе работы винта дополнительно поддерживается конструкцией крепления, например, уже упомянутыми шарнирами. Как видите, если не вдаваться в детали (коих очень много) общий принцип работы летательных аппаратов с несущим винтом достаточно прост.
3. Но как вертолёт движется в горизонтальной плоскости?
Продуманная до мелочей система. /Фото: gazeta-danilovsky-vestnik.ru.
О том, что конструкция несущего винта сильно отличается от маршевого, речь заходила не просто так. Выше уже было упомянуто, что шарниры (или их аналоги) нужны в конструкции пропеллера для защиты лопастей от поломки под действием подъёмной силы. Однако, это их не единственная функция. В начале материала уже упоминалось о том, что в конструкции винта есть автомат перекоса, а сами лопасти, благодаря шарнирам, способны менять положение (угол наклона) в пространстве. Собственно, именно так и осуществляется движение машины в горизонтальной плоскости. Автомат «перекашивает» винт в том или ином направлении. На это машина отвечает движением в соответствующую сторону. Изменение наклона винта меняет направление аэродинамической силы, благодаря чему ЛА может двигаться в любую из сторон, включая движение назад.
4. Выходит, если вертолёт потеряет все двигатели, то рухнет камнем?
Камнем скорее всего не упадёт. /Фото: fearless-assassins.com.
Полёт – сложная штука и на ЛА влияет множество условий. В теории, возможно, и такое. Однако, «падение камнем» при отключении всех двигателей вовсе не является обязательным для вертолёта. Существует такое понятие, как режим авторотации. При отказе двигателей лопасти несущего винта автоматически переходят в режим свободного вращения за счёт набегающего потока воздуха, который превращает падающую машину в некоторое подобие планера. Испытывать иллюзий здесь не стоит: даже при самых благоприятных условиях падать вертолёт будет всё ещё достаточно быстро.
Однако, управляемо посадить машину в режиме авторотации – реально. Хотя такая посадка и окажется чрезвычайно жесткой и опасной. К слову, посадка на авторотации – обязательный навык при прохождении обучения на пилота вертолёта. К счастью, выход из строя обоих двигателей – это достаточно редкий эксцесс. В то же время абсолютное большинство современных машин спроектировано таким образом, чтобы иметь возможно летать даже на одном двигателе. Конечно, если только двигатель не один по определению.
А вот интересное видео с нашего канала - с какой целью советские водители оборачивали рули автобусов:
В продолжение читайте про 5 добротных, надёжных, а главное доступных подержанных автомобилей.
