Почему в несущих винтах вертолётов разное число лопастей

Зачем вертолёту винт

Вертолет OH-58F/AVX./ Фото: topwar.ru

Вертолёт — уникальный летательный аппарат. Он может взлетать и садиться вертикально, двигаться в любом направлении и зависать в воздухе, а свои возможности он получил за счёт несущего винта. Именно он обеспечивает подъём вертолёта и даёт возможность летать, являясь таким образом ключевой деталью машины. Он состоит из нескольких длинных лопастей, закреплённых на вращающемся валу. Двигатель раскручивает вал и приводит лопасти в движение, а они начинают быстро вращаться, что и создаёт подъёмную силу. Его можно сравнить с работой крыла самолёта: когда лопасти вращаются, воздух обтекает их и создаёт разницу давлений. Снизу давление выше, чем сверху, поэтому вертолёт и поднимается вверх.

Управление лопастями./ Фото: autogear.ru

Те же лопасти обеспечивают и движение вперёд, для этого пилоту нужно изменить угол наклона лопастей. Таким образом контролируется и направление, и скорость полёта, а отвечает за это специальный механизм, которым управляет пилот. Правда, работа несущего винта имеет и негативные эффекты: например, появляется реактивный момент, который пытается развернуть фюзеляж вертолёта в противоположную сторону от вращения винта. Для компенсации этого эффекта используется небольшой винт, расположенный на хвостовой балке. Он создаёт боковую тягу, уравновешивающую реактивный момент, благодаря чему вертолёт сохраняет устойчивость и управляемость. Вот только конструкция несущего винта может быть разной из-за разного количества лопастей.

Больше – лучше?

Две лопасти./ Фото: wikipedia.org

Количество лопастей на несущем винте вертолёта варьируется в зависимости от задач и характеристик конкретной модели. Обычно их число составляет от двух до восьми. При этом выбор производителем количества лопастей винта зависит от множества факторов, включая размер, вес и назначение вертолёта. Изменяя конструкцию, можно добиться максимальной эффективности в эксплуатации машины в различных областях, добившись оптимального сочетания подъёмной силы, стабильности и управляемости. Увеличив количество лопастей, можно уменьшить частоту вращения, но при этом сохранить подъёмную силу на том же уровне. К примеру, четыре лопасти обеспечивают такую же подъёмную силу, что и две, но при вдвое меньшей скорости вращения.

8 лопастей./ Фото: nairaland.com

У использования большего числа лопастей есть и другие преимущества. Так, с увеличением их количества можно уменьшить диаметр винта, что помогает избежать превышения скорости звука на концах лопастей, что само по себе вызывает серьёзные проблемы. Это особенно важно для больших и тяжёлых вертолётов, где большие лопасти могут создавать излишнюю нагрузку на конструкцию и послужить причиной появления нежелательных вибраций. Конечно, в этом есть и другая сторона. Добавление лишних деталей приводит к усложнению конструкции, увеличивает и без того большую массу вертолёта, а в конечном итоге делает его дороже, усложняет техническое обслуживание и последующие ремонтные работы. Поэтому инженеры стремятся найти баланс между количеством лопастей, их размером и общей эффективностью машины.

Несколько винтов

Вертолёт CH-47 Chinook./ Фото: goodfon.ru

Улучшить характеристики вертолёта для эксплуатации в тех или иных условиях можно не только изменяя количество лопастей, но и установив дополнительный винт. От способа установки и принципа работы зависит очень многое, и в ряде случаев таким образом можно повысить устойчивость, управляемость, грузоподъёмность или маневренность. Яркий тому пример – американский грузовой вертолёт CH-47 Chinook, у которого два винта расположены один за другим вдоль фюзеляжа. Такая конструкция позволяет перевозить большие грузы, сохраняя устойчивость и управляемость. Отсутствие хвостового винта уменьшает общую длину вертолёта, что облегчает его использование в ограниченных пространствах.

Вертолёт Kaman K-MAX./ Фото: airshows.co.uk

Другой пример — специализированный вертолёт Kaman K-MAX, созданный для транспортировки грузов на внешней подвеске. Он использует схему с двумя перекрещивающимися винтами, вращающимися в противоположные стороны. Благодаря этому вертолёт может поднимать тяжёлые грузы при относительно небольших размерах, а сама конструкция обеспечивает стабильность и точность при выполнении подъёмно-транспортных операций. Экзотический Kaman K-MAX успешно используется в лесозаготовке для перевозки брёвен.

Вертолёт Ка-52 «Аллигатор»./ Фото: wikipedia.org

Российский Ка-52 «Аллигатор» также оснащён двумя несущими винтами, расположенными соосно, то есть один над другим на одной оси. Они вращаются в противоположные стороны, что повышает манёвренность и управляемость. Отсутствие хвостового винта снижает уязвимость в боевых условиях и уменьшает габариты вертолёта, что удобно при использовании на ограниченных площадках. Конечно, в каждом из этих случаев не обходится без недостатков. К примеру, несущие винты Ка-52 могли бы обеспечивать ещё большую тягу, но при работе они мешают друг другу, поэтому часть энергии теряется впустую. Это не единственные примеры использования в вертолётах конструкции с несколькими несущими винтами, но в каждом из подобных случаев нестандартный подход улучшает эксплуатационные характеристики. Все недостатки и проявляющиеся неудобства с лихвой компенсируются.

Среди построенных в разное время вертолётов встречаются и по-настоящему выдающиеся экземпляры, которые обладают большими размерами и столь же выдающейся грузоподъёмностью.