Содержание

На газовой струе - Конвертопланы с реактивными двигателями

В начале 1950-х гг. французская компания SNECMA начала эксперименты с летательными аппаратами с кольцевым крылом. После экспериментов с беспилотными моделями в 1956 г. начались испытания аппарата С-400 Atar Volant. Три года спустя был создан экспериментальный конвер-топлан с кольцевым крылом С-450-01 Coleoptere. В качестве силовой установки использовался турбореактивный двигатель Atar 101Е тягой 34,32 кН. Первый свободный вертикальный полет Coleoptere совершил 6 мая 1959 г. Однако 25 июля во время перехода от вертикального к горизонтальному по-, лету самолет разбился, пилот Август Морель успел катапультироваться.

По заказу американских ВВС в 1955 г. фирма Ryan построила два самолета с вертикальным положением корпуса на взлетно-посадочных режимах. Эти самолеты с треугольным крылом оснащались реактивными двигателями фирмы Rolls-Royce тягой в 45,4 кН. Машина, названная Vertijet, получила обозначение Х-13 согласно принятой в США классификации. Так как на этих реактивных самолетах поверхности элементов управления не обдувались сходящими с воздушного винта потоками воздуха, то они не обладали достаточно высокой эффективностью при малых скоростях. Поэтому управление на таких режимах обеспечивалось посредством поворотного сопла. У пилота тоже было как бы два комплекта приборов управления. В декабре 1955-го были, начаты, летные испытания., но на первом этапе летательный аппарат был оснащен временным трехколесным шасси, которое позволяло проводить взлет и посадку, как у самолета.

Для осуществления вертикального взлета и посадки Vertijet использовался, несомненно, самый необычный в мире аэродром. Этот самолет не опускался на землю, а устраивался на стене, как муха.

Аэродром представлял собой обычный большегрузный трейлер, транспортная площадка которого могла с помощью гидравлики подниматься в вертикальное положение. На верхней части трейлера между двумя мощными мачтами был натянут массивный, прочный трос. Vertijet цеплялся за трос с помощью специального крюка, установленного под носовой частью самолета. Так как крюк находился вне поля зрения пилота, наведение самолета при посадке осуществлялось с помощью оператора, находящегося на верхушке трейлера. Кроме того, на верхней части «посадочной стенки» находилась специальная балка длиной 6 м, по которой пилот мог хоть немного ориентировать самолет в пространстве (эта балка была размечена белыми и черными полосами, позволяющими летчику определить, насколько далеко он находится от посадочного троса).

Первый полет с вертикальным взлетом и посадкой был выполнен только 11 апреля 1957 г. Тяго-вооруженность аппарата составляла 1,3, поэтому взлет и посадка прошли довольно успешно. Дальнейшие испытания не проводились, один из самолетов в качестве статического экспоната демонстрировался на международных авиасалонах. Впрочем, военные довольно быстро разочаровались в конвертопланах с вертикальным положением корпуса и из соображений «человеколюбия» прекратили все исследования по ним: даже опытнейшие летчики-испытатели, по словам современников, бледнели при одном воспоминании о вертикальной посадке на такой машине. Впрочем, в конце 1970-х гг. все-таки появился проект совершенно фантастического «самолета-трансформера» - Nutcracker (фирма Grumman). При выполнении вертикального взлета и посадки он «ломался» пополам таким образом, что кабина сохраняла горизонтальное положение, но дальше проекта дело не пошло.


altpp.ru

«Российский беспилотный конвертоплан совершил первый полет» в блоге «Инновации»

Не имеющий аналогов беспилотный конвертоплан успешно прошел очередной этап испытаний, совершив свой первый полет. Создателем аппарата стало инновационное конструкторское бюро «ВР-технологии» холдинга «Вертолеты России». Интерес к уникальной разработке проявляют компании нефтегазового сектора и различные ведомства.

Ряд потенциальных заказчиков уже готовы приобрести данный беспилотный комплекс для задач, связанных с мониторингом и охраной окружающей среды в местах, где невозможен взлет с ВПП, сообщили в пресс-службе.

«Комплекс может вести контроль задымлений в лесах и плотной городской застройке, осуществлять аэрофотосъемку, вести наблюдение за нефтегазовыми сооружениями, доставлять медикаменты в труднодоступные районы», — рассказали в холдинге.

«Работы над созданием уникальной машины начались в 2015 году. За это время мы добились значительных результатов», — передает ТАСС слова гендиректора Конструкторского бюро «ВР-технологии» Александра Охонько со ссылкой на представителей холдинга.

Впервые проект был представлен на московском авиасалоне МАКС-2015. Он реализуется в рамках программы «Скорость» в сотрудничестве с компанией «Аэроб» — резидентом космического кластера «Сколково».

Цель проекта состоит в создании семейства высокоскоростных многоцелевых винтокрылых летательных аппаратов, отметили в «Вертолетах России». Конвертоплан оснащается гибридной силовой установкой, которая, как ожидается, позволит обеспечить скорость до 500 километров в час.

Проект рассчитан на три основных этапа, включающих создание демонстрационных образцов и полноразмерной модели конвертоплана.

Основная задача на первом этапе состоит в определении критических технологий и эффективности компоновочных схем, а также в поиске инновационных решений для дальнейшего создания целого семейства конвертопланов с различной максимальной взлетной массой.

Напомним, 6 октября прошлого года заместитель гендиректора холдинга «Вертолеты России» Андрей Шибитов сообщал, что холдинг ведет разработку конвертоплана, который в перспективе может использоваться в интересах Сухопутных войск и Военно-морского флота России.

Конвертопланы — вид летательных аппаратов с поворотными винтовыми движителями, которые на взлете и при посадке работают как подъемные, а в горизонтальном полете — как тянущие. Конвертоплан является своеобразным гибридом самолета и вертолета, обладая возможностью вертикального взлета и посадки, а также способностью перевозить пассажиров и грузы на дальние расстояния с большей, чем у вертолета, скоростью.

sdelanounas.ru

Конвертоплан — Википедия

Конвертоплан (Винтоплан) — летательный аппарат с поворотными двигателями (как, правило, винтовыми), которые на взлёте и при посадке работают как подъёмные, а в горизонтальном полёте — как тянущие; при этом подъёмная сила обеспечивается крылом самолётного типа. Обычно двигатели поворачиваются вместе с винтами, но могут поворачиваться одни лишь винты.

Функционально такая конструкция близка к самолёту вертикального взлёта и посадки (СВВП), но обычно конвертопланы относят к винтокрылым летательным аппаратам из-за конструктивных особенностей винтов. В конвертопланах используются легконагруженные низкооборотные винты, близкие к вертолётным и позволяющие аппарату лететь в вертолётном режиме — при малом угле поворота винтов. Большие винты конвертоплана, сравнимые с размахом крыла, помогают ему при вертикальном взлёте, однако в горизонтальном полёте они становятся менее эффективными по сравнению с винтами меньшего диаметра традиционного самолёта.

В настоящее время в США эксплуатируется серийно производимый конвертоплан V-22 Osprey с полётной массой 27,4 т и максимальной скоростью полёта в самолётном режиме 509 км/ч, а в вертолётном режиме 185 км/ч.

Первые модели

В предвоенные годы в СССР в Военно-воздушной инженерной академии и Московском авиационном институте под руководством Бориса Юрьева (автора вертолётного автомата-перекоса Юрьева) было выдвинуто множество концептуальных проектов «геликоптеров-аэропланов», включая как проекты различных конвертопланов, так и проекты разнообразных летающих тарелок (что любопытно, свой первый проект летающей тарелки Юрьев выдвинул ещё в 1921 году). Однако, среди всех этих проектов «геликоптеров-аэропланов» в основном преобладали, популярные в то время, проекты самолётов с вертикальным взлётным положением (то есть, перед взлётом самолёт повёрнут на 90° вертикально, затем он, взлетев по-вертолётному, разворачивается на 90 градусов и летит по-самолётному). Что касается конвертопланов, то в качестве примера проектов Юрьева, можно привести, концепт биплана схемы тандем между крыльями которого должна была находиться пара поворотных винтов. Имелся также и проект

винтокрыла в буквальном смысле этого слова, который должен был иметь несущие винты расположенные внутри крыла (аналогично несущие винты располагались у реактивного Райан-Дженерал Электрик XV-5). Наиболее близким к классическим конвертопланам был проект 1934 года — истребитель «Сокол» с поворотным крылом и парой винтов в гондолах, иными словами имеющий классический вид как и для тилвинга, так и для истребителей той эпохи (за исключением гондол на концах крыла и отсутствия винта на носу, внешне похожий на Ла-5). Что любопытно, несмотря на классическую внешность, гондолы по проекту не несли двигателей, а двигатель (несмотря на внешность истребителя той эпохи) должен был располагаться за спиной у лётчика. Ни один из проектов «геликоптеров-аэропланов» Юрьева, так и не был воплощён, и в лучшем случае проекты доходили лишь до обдувки макетов в аэродинамической трубе
[1]
. В послевоенные годы Юрьев и его студенты продолжили работы по созданию концептов, но, как и в предвоенные годы, ни один проект так и не был воплощён.[1]

Самым первым детально разработанным проектом конвертоплана являлся P.1003 фирмы «Вессерфлюг», разработанный в Германии в 1938 году, конструкторами Рорбахом и Симоном. Согласно проекту предполагалось создать двукрылый конвертоплан с поворотным крылом (точнее должны были поворачиваться только концы крыла, при неподвижной середине). Однако в связи с начавшейся на следующий год войной, проект так и не был осуществлён[1]. Второй детально разработанный проект конвертоплана в той же Германии, не был осуществлён уже по причине окончания войны. Так как фирмы Фокке и Ахгелис, намеревались построить свой Fa-269 в качестве вундерваффе. Согласно этому проекту конвертоплан должен был иметь «толкающие (а не тянущие, как в классических проектах конвертоплана) трёхлопастные винты, которые благодаря очень высокому шасси могли бы поворачиваться вниз при взлёте. Что любопытно, предполагалось наличие только одного (но очень мощного) двигателя, который должен был располагаться в фюзеляже, а внутри каждого крыла должна была проходить трансмиссия, ведущая к поворотному винту».

[1]

Другие нереализованные проекты вундерваффе с вертолётным взлётом от Хейнкель — Wespe и Lerche не имели ни поворотных винтов, ни поворотных крыльев, а должны были взлетать и садиться по-вертолётному благодаря вертикальному положению фюзеляжа при взлёте. Оба проекта отличались лишь массой и габаритами, и имели аналогичную конструкцию из разрезанного пополам корпуса в середине которого должна была находится пара винтов, заключённых внутрь одного кольцевого крыла. С вертикальным фюзеляжем должен был взлетать и садиться, также и крайне оригинальный нереализованный проект вундерваффе — Tribfluegel от Фокке-Вульфа, имеющий вращающееся крыло Y-образной формы, одновременно являющееся и трёхлопастным воздушным винтом, вращающимся не от поршневого, а … реактивного двигателя, подобно бенгальскому колесу. Что любопытно, у Хейнкеля, имелся аналогичный проект вундерваффе — Ypsilon, отличавшийся от Фокке-Вульф Tribfluegel лишь тем, что его крыло не вращалось (то есть в отличие от Фокке-Вульфа — это должен был быть не винтокрыл, в буквальном смысле этого слова, а просто реактивный самолёт с вертикальным взлётом).

[1]

К конвертопланам можно отнести знаменитый английский преобразуемый вертолёт «Ротодайн», способный с помощью двух тянущих турбовинтовых двигателей переходить в режим авторотации несущего винта, при взлёте работающего как вертолётный. В 1958 году этот аппарат был представлен на авиасалоне в Фарнборо. Он развивал рекордную для винтокрылых аппаратов скорость в 400 км/ч.

Видео по теме

Конвертоплан с поворотными винтами

Bell XV-3 (Bell 200) — первый тилтротор, отработка технологии

Конвертоплан с поворотными винтами — тилтротор — летательный аппарат, совмещающий вертикальный взлёт-посадку по вертолётному принципу с перемещением со скоростью турбовинтового самолёта.

Обычно поворотными являются не сами винты, а гондолы с винтами и двигателями (как у Bell V-22 Osprey), но встречаются также и конструкции, у которых поворачиваются только винты, а двигатели (например, расположенные в фюзеляже) остаются неподвижными. Примером винтокрыла, у которого поворачиваются только винты, является Bell XV-3.

Нужно отметить, что термин тилтротор не является эквивалентом конвертоплану, поскольку является конкретной схемой реализации конвертоплана.

Конвертоплан с поворотным крылом

Boeing Vertol VZ-2 (модель 76) — экспериментальный тилтвинг Тилтвинг X-18 поворачивает крыло Четырёхмоторный экспериментальный тилтвинг XC-142A

Существует вариант конвертоплана, называемый конвертоплан с поворотным крылом — тилтвинг (от tilt — «наклонять», и wing — «крыло»), когда поворачивается всё крыло, а не только законцовки, как у тилтротора.

Недостатком поворотного крыла является большая сложность, достоинством же то, что при вертикальном взлёте крылья не затеняют воздушный поток от винтов (увеличивая тем самым эффективность работы винтов).

Конвертоплан с винтами в кольцевых каналах

Самолёты с вертикальной (или укороченной) взлёт-посадкой с винтами в кольцевых каналах могут относиться как к имеющим поворотные винты, так и к имеющим поворотное крыло.

Особенностью же их является то что винты расположены внутри особого кольца, которое иногда называется «кольцевым» крылом, в авиа моделировании же такой винт в кольцевом канале, часто называется термином «вентиляторным» движителем (в авиамоделировании такой винт обычно прячут внутри макета реактивного двигателя). Данный тип движителя обладает очень высокой скоростью отбрасываемого винтом воздушного потока, что позволяет обойтись очень маленькими крылышками, обеспечивая высокую компактность конвертоплана. Это же достоинство оборачивается серьёзным недостатком при выполнении функций вертолёта, вследствие чего финансирование разработок подобных конвертопланов прекращалось, как только речь заходила об их способности полностью заменить вертолёт.

Примерами подобных конвертопланов являются Bell X-22A, Doak VZ-4 и Nord 500.[2]

СВВП с вертикальным положением

Самолёт вертикального взлёта и посадки с вертикальным положением корпуса — тэйлситтер (англ. tailsitter) (от tail — «хвост» и sitter — «сидящий») — вариант компоновки СВВП. Такой самолёт осуществляет взлёт и посадку на свой хвост подобно взлёту и посадке вертолёта, а затем переходит в горизонтальный «самолётный» полёт. Несмотря на невозможность посадки «по самолётному», конвертопланом не является, так как при переходе в горизонтальный режим полёта не происходит поворота винтов относительно крыла и фюзеляжа летательного аппарата. Сложность схемы состоит в организации управления на режимах вертикального и горизонтального полётов, а также переходных — лётчику сложно сориентироваться, потому как одни и те же органы управления выполняют разные функции на разных режимах, кроме того, затруднён обзор при вертикальных режимах. Тем не менее, отсутствие больших поворотных частей, а также единая силовая установка для режимов вертикального и горизонтального полёта позволяли упростить конструкцию аппарата, и эта схема долгое время была популярна у конструкторов. Данную схему использовали как реактивные, так и винтовые СВВП. Немногие построенные по этой схеме СВВП так и остались экспериментальными прототипами.

СВВП со складывающимся несущим винтом

СВВП со складывающимся несущим винтом Hiller

СВВП со складывающимся несущим винтом (folding retractable rotor) разрабатывался в США в 1950-е гг. Для взлёта и посадки, а также при необходимости полёта в режиме зависания или на малых оборотах, несущий винт раскладывался и приходил в движение, а во время маршевого полёта в крейсерском режиме по мере набора самолётом требуемой скорости складывался обратно[3]. Несущий винт с реактивным приводом, два миниатюрных ПВРД на обоих концах лопастей несущего винта, работающих независимо от основной двигательной установки самолёта, приводящей в движение два тянущих маршевых винта, как у обыкновенных поршневых самолётов того времени. Разработка летательного аппарата велась компанией Hiller Helicopters в Пало-Альто, Калифорния, по заказу Научно-исследовательского управления ВВС США,[4][5] — это согласовывалось с политикой компании на диверсификацию сфер деятельности, помимо вертолётов Hiller с 1955 года стала проектировать автожиры, колеоптеры и другие винтокрылые машины. Стендовые испытания и испытания габаритной модели в аэродинамическом туннеле осуществлялись в Авиационном научно-исследовательском центре на авиабазе Райт-Паттерсон[6][7]. Испытания нового типа несущего винта и ПВРД реактивного привода осуществлялось непосредственно на фабрике Hiller[3]. До изготовления опытного прототипа СВВП и лётных испытаний дело не дошло.

Советские проекты

В 1972 году в конструкторском бюро им. Миля возник проект винтоплана Ми-30, имевшего классическую схему с парой поворотных винтов (гондолами с винтами и двигателями). В рамках этого проекта проводились аналитическо-конструкторские исследования, состоявшие как из теоретических работ, так и из испытаний моделей поворотного винта на аэродинамическом стенде. По результатам этих работ в проект винтоплана были внесены изменения, так, например, взлётная масса увеличилась с 10,6 до 30 т, с одновременным увеличением мощности двигателей и полезной нагрузки. Постройка первых летающих образцов была запланирована на 1986—1995 годы, однако в связи с проблемами Перестройки Ми-30 не был построен[2]. Также существует информация о том, что было выпущено четыре образца, но во время перегонки к месту демонстрации три из них потеряли управление, попав в шторм. Неизвестно, являлось ли это происшествие ошибкой пилотов или несовершенством основной концепции, но работы по созданию конвертопланов были прекращены.

Российские проекты

Первым российским конвертопланом стал проект компании ООО "Аэроксо" - ЭРА-100, разрабатываемый с 2012 года и представленный на авиасалоне МАКС-2015. В настоящее время компания ООО "Аэроксо", на основе запатентованной аэродинамической схемы, разрабатывает и эксплуатирует семейство конвертопланов ЭРА-54х, с взлетным весом до 30кг. Также она спроектировала конвертоплан "Aviabike ERA", ставший финалистом конкурса GoFly, проводимого Boing. На авиасалоне МАКС-2017 представлен опытный образец экспериментального беспилотного конвертоплана VRT30, разработанный холдингом «Вертолёты России». На его основе планируется создать машину для военных с взлётной массой до двух тонн. Также, свой вариант тяжелого беспилотного конвертоплана готовит группа «Кронштадт».[8]

Известные модели

СВВП с реактивными двигателями в поворотных гондолах

См. также

Ссылки

Примечания

wiki2.red

Конвертопланы и винтокрылы - FUN-SPACE.ru

Фабрика-краулер развернулась и начала опускаться. Вот она сползла по сухой полосе у подножия хребта.
Её гусеницы коснулись песка. Гурни открыл колпак конуса и приладил на себе предохранительные ремни. Едва фабрика
приземлилась, как он выпрыгнул на песок и захлопнул за собой конусообразный колпак. К нему присоединились пять человек его
личной охраны, выпрыгнувшие из носового отсека. Остальные освободили транспортные крепления фабрики. Её крылья дрогнули,
разошлись и описали первый полукруг, после чего огромная фабрика-краулер взмыла в воздух и полетела в сторону тёмной полосы.
На то место, где она стояла, приземлился топтер, потом ещё и ещё. Высадив людей, они снова поднимались в воздух.

Фрэнк Герберт, «Дюна»

МАШИНА-ПРООБРАЗ

Первой попыткой использовать необычные винтовые аппараты на войне было применение автожиров (от греческого аutos — сам и gyros — вращение). Автожир — это странная штука: внешне он похож на самолёт без крыльев, но с винтом, подобным вертолётному. Но, в отличие от последнего, винт автожира вращается свободно, в режиме авторотации, создавая подъёмную силу; от двигателя приводится только пропеллер, тянущий машину вперёд.


Автожир Cierva C.30A Хуана де ля Сиервы (модель 1932 года)

Впервые идея соорудить аппарат такого типа пришла в голову испанскому авиаконструктору Хуану де ля Сиерве. Наблюдая в 1919 году, как падает спроектированный им трёхмоторный биплан, он заметил, что винты под воздействием набегающего потока воздуха начали авторотировать, то есть самопроизвольно вращаться. Дальнейшие рассуждения были просты: если бы у биплана имелся большой несущий винт-авторотатор, то летчик-испытатель мог бы выжить!

После ряда неудач Хуану удалось сконструировать вполне прилично летающий автожир (модель С-4, 1923 год), а чуть позже — демонстрационную модель С-8, которая произвела фурор в Европе. На С-8 конструктор совершил перелёт Париж-Лондон. Вскоре после этого автожиры появились и в СССР (1929 год, конструкция инженеров Камова и Скржинского), затем — в Великобритании, а позже подобные машины стали конструировать все остальные ведущие страны мира.

ПЕРВЫЕ ШАГИ КОНВЕРТОПЛАНОВ

Шли годы. Автожиры на боевом посту сменились вертолётами, но последние обладали одним серьёзным недостатком — сравнительно небольшой горизонтальной скоростью. Несимметричная обдувка лопастей несущего винта (они двигались то по встречному воздушному потоку, то против него) приводила к тому, что «потолок» скорости вертолёта к концу 50-х годов составлял примерно 300 км/ч — и это при том, что самолёты уже могли летать с трёхкратной скоростью звука! Специалисты по аэродинамике предостерегали: бесконечно увеличивать число оборотов несущего винта нельзя, так как при этом может возникнуть флаттер (самовозбуждающиеся колебания частей летательного аппарата), что приведёт к потере устойчивости и управляемости, а то и вовсе к разрушению конструкции. Что же делать? Может быть, стоит оснастить вертолёт самолётными крыльями? Эврика!

Впрочем, новое — это всего лишь хорошо забытое старое, ведь первые опыты с летательными аппаратами комбинированной схемы были предприняты ещё в 1930-х годах. И вот спустя два десятка лет попытки создать гибриды вновь предприняли США, Великобритания, Франция, Канада и ряд других стран — почти одновременно.

В попытке достичь высоких скоростей на преобразуемых летательных аппаратах конструкторы пошли двумя путями. В первом случае машина (винтокрыл) имела несущий винт, как у вертолёта, плюс ещё винт (или несколько винтов) в вертикальной плоскости, как у самолёта. Вторая схема оказалась намного интересней: геликоптер оснащался поворотными моторными группами на крыльях, то есть прямо в полёте можно было превращать вертолёт в самолёт и наоборот. Последняя конструкция получила наименование «конвертоплан».

ГИБРИД ДЛЯ СПЕЦНАЗА

Ещё в октябре 1936 года в Московском авиационном институте состоялась защита проекта «Сокол» — летательного аппарата с поворотным крылом. Студенту Курочкину удалось предвосхитить развитие конвертопланов на три десятилетия вперёд — лишь в 1964 году после долгих исследований, после напряжённой работы конструкторов, аэродинамиков и инженеров американских компаний Vouht, Ryan и Hiller был создан военно-транспортный винтокрыл ХС-142А. Он был оснащён поворотным крылом размахом 20,6 м с закрылками и предкрылками, прикреплённым к фюзеляжу на шарнирах.


Немецкий Weserflug P.1003 был спроектирован в 1938 году и считается первым полноценным проектом конвертоплана. К сожалению, «в железе» построен не был, на рисунке — фантазия художника

Синхронный механизм поворачивал крыло на угол до 106°. На плоскости крепились четыре турбовинтовых двигателя, которые выдавали при взлёте мощность 2850 л.с. и обеспечивали конвертоплану максимальную скорость 604 км/ч. В носу размещалась двухместная кабина пилотов с катапультируемыми креслами. Поднимать в воздух и сажать ХС-142А можно было как по-вертолётному (с места/на место), так и по-самолётному, с разбегом или пробегом.

ВИНТОКРЫЛЫ: В ПОГОНЕ ЗА ПРИБЫЛЬЮ

Идея скрестить вертолёт с самолётом пришла в голову многим конструкторам сразу после Второй мировой войны — инженеры США, Франции, Великобритании, Канады и ряда других стран в погоне за сверхприбылью от эксплуатации скоростного коммерческого вертолёта включились в гонку конструкторов. Суммы на это дело тратились соответствующие: например, американская авиакомпания «Макдонелл» направила на разработку прототипа более 50 миллионов долларов плюс ещё 75 миллионов заплатила за его модификацию. Первыми подобный аппарат, получивший наименование «винтокрыл», подняли в воздух советские пилоты — это был ЦАГИ-11ЭА (1936 год). Но война остановила экспериментальные разработки, да и известно про ЦАГИ довольно мало, поэтому американские авиационные историки считают «первенцем» своё детище — конвертоплан McDonnell XV-1 1955 года постройки. Не так давно, кстати, американский журнал Aviation Week перепечатал репринтным методом передовицу старой газеты, по которой лихо пролетал этот «новый, небывалый доселе вид авиационной техники».

Как и любой вертолёт, XV-1 оснащался несущим винтом, а от самолёта ему достались крылья и толкающий пропеллер. В горизонтальном полёте тяга создавалась поворотным несущим винтом и пропеллером. В случае отключения винта от трансмиссии подъёмную силу машине создавало крыло.

Шасси были заменены на стальные лыжи, что было неудивительно, ведь взлёт McDonnell происходил по-вертолётному. Двигатель «Континенталь» при этом отдавал всю мощность несущему винту мотора, который одновременно работал и на воздушный компрессор. К концам лопастей подавался сжатый воздух и топливо — то есть американцы фактически применили реактивный привод.


Рисунок-реконструкция винтокрыла ЦАГИ-11ЭА. Ещё не конвертоплан, но уже не автожир


McDonnell XV-1, экспериментальный американский винтокрыл с реактивным приводом несущего винта

Канадские конструкторы, в свою очередь, для обеспечения устойчивости и управляемости конвертоплана в режиме зависания снабдили свое детище СL-84 двумя хвостовыми соосными винтами, располагающимися за килем и стабилизатором. После вертикального взлёта они останавливались, несущие винты разворачивались, крыло фиксировалось, и спустя 10 секунд СL-84 уже нёсся вперёд, набирая скорость в 500 км/ч.


ХС-142А — первый полноценный конвертоплан, поднимавшийся в воздух

В то же время появился ещё ряд конвертопланов различных американских компаний: тема была модная, ВВС США обещали купить всё, что пройдёт хотя бы первичные испытания, и инженеры с радостью окунулись в работу. Одной из наиболее оригинальных конструкций был Bell Х-22А не с двумя, а аж с четырьмя двигателями YT58-GE-8D общей мощностью 1250 л.с. На этом конвертоплане винты впервые за короткую историю подобных машин были помещены в круговые кожухи, что значительно повышало эффективность и при вертикальном движении, и при горизонтальном полёте. Первый из двух изготовленных «Беллов» разбился (пилот выжил) при посадке на ранней стадии испытаний, но второй успешно летал с 1966 по 1988 год, хотя в серийное производство модель так и не пошла.


Экспериментальный Canadair CL-84 совершил первый полёт 7 мая 1965 года. Из четырёх изготовленных машин до наших дней сохранилась одна

Европа в этом вопросе немного отставала, но оригинальные разработки также иногда появлялись. Пожалуй, самым известным европейским конвертопланом 1960-х был французский Nord 500 Cadet — маленький, юркий, лёгкий (всего 1300 кг в снаряжённом состоянии). На Парижском авиационно-космическом салоне 1967 года одноместный конвертоплан понравился военным, и компании Nord было предложено изготовить несколько экземпляров для разведки и наблюдения. Правда, испытания затянулись; первый полёт Nord 500 совершил лишь в 1968-м, годом позже его «продували» в аэродинамической трубе, а потом как-то исчезла потребность в подобной машине. Разведку можно было проводить и на компактном вертолёте.

ХВОСТОМ ВПЕРЁД

Canadair CL-84 уже бегло упоминался в этом материале, но ему стоит уделить чуть больше внимания. Всё-таки эта модель вышла за рамки простой испытательной программы: Министерство обороны заказало производителю несколько машин для постановки на вооружение.

Компания Canadair проявила интерес к конвертопланам в 1956-м, а к 1965 году изготовила собственный гибрид — CL-84 Dynavert. Летательный аппарат, вмещавший 12 человек (плюс 2 члена экипажа), обладал традиционным круглым в сечении фюзеляжем. Очень интересный момент в конструкции CL-84: крылья аппарата были способны разворачиваться на угол до 100°, что обеспечивало возможность не только зависать на месте, но и лететь хвостом вперёд со скоростью 56 км/ч!

Первая демонстрация зависающего в воздухе конвертоплана произошла 7 мая 1965 года. После 145 полётных часов аппарат разбился (12 сентября 1967 года), но канадское Министерство обороны уже успело заказать три экземпляра улучшенного самолёта CL-84-1, присвоив ему армейское обозначение СХ-84. Изменения коснулись турбовинтовых двигателей, мощность которых увеличили, как и объём топливных баков. Также появились две дополнительные точки внешней подвески. Вооружение армейского варианта составляли 7,62-мм пулемёт, 20-мм пушка и 19 ракет.


Bell Х-22А, опытный конвертоплан 1966 года разработки

Первый СХ-84 взлетел 19 февраля 1970 года, в феврале 1972-го совершил несколько приземлений на корабль управления системы подводного наблюдения «Гуам», но в августе 1973-го также разбился. Второй самолёт участвовал в программе морских испытаний системы подводного наблюдения в составе авиакрыла корабля «Гуадалканал» в марте 1974 года, однако канадские военные аппарат принять на вооружение так и не решились.

ВИНТОКРЫЛ ДЛЯ ХРУЩЁВА

В СССР, с его огромными просторами и отсутствием развитой аэродромной сети, перспектива использования большегрузных винтокрылых машин казалось спасительной — причём как для военных, так и для гражданских задач. В середине 50-х годов ОКБ знаменитого авиаконструктора Камова принимает революционное решение: строить летательный аппарат поперечной схемы с двумя тянущими винтами и двумя несущими винтами на концах крыльев. Для отечественной авиации этот тип летательного аппарата был внове и сочетал в себе достоинства вертолёта, способного вертикально взлетать и садиться, и самолёта с его большой грузоподъёмностью, дальностью и скоростью полёта. Но в первую очередь конвертоплан создавался для перевозки десантников, военной техники и больших грузов.

В 1961 году летчики-испытатели ОКБ установили на Ка-22 восемь мировых рекордов, в том числе по скорости (356,3 км/ч) и по максимальной массе груза, поднятого на высоту 2000 м (16 485 кг). Любопытны и характеристики винтокрыла: максимальная взлётная масса — 42 500 кг; размеры грузовой кабины — 17,9 х 2,8 х 3,1 м. Для сравнения: максимальная взлётная масса самого большого на тот момент вертолёта Ка-25 была 7000 кг. Однако в серию винтокрыл так и не пошёл. Не последнюю роль в этом сыграли два крушения опытных аппаратов, после которых руководство ВВС стало относиться к винтокрылу с недоверием.


Похожий на стрекозу Nord в итоге так и не нашёл себе применения

Первая катастрофа произошла в аэропорту Джузалы, куда на посадку заходил винтокрыл 01-01. Одновременно с ним на запасную полосу садился рейсовый самолёт Ил-14, пилот которого в объяснительной записке по поводу катастрофы потом написал: «За 10–15 секунд до катастрофы я находился на прямой, заходя на посадку с курсом 240 на запасную полосу. Винтокрыл находился впереди меня на удалении 300–400 метров и на 50–80 м ниже. Никаких отклонений от нормальной траектории планирования винтокрыла не наблюдалось. На высоте 50–70 м винтокрыл слегка скабрировал (я увидел это по изменению проекции винтокрыла при взгляде сзади и сверху), затем стал разворачиваться влево с одновременным переворотом на спину. Характер разворота — сначала замедленный, затем энергичный с переходом в крутое отрицательное пикирование. Винтокрыл столкнулся с землёй, развалился и вспыхнул. Из очага пламени в южном направлении отлетели две-три крупные детали, оставляя шлейф пыли по земле». Из семи членов экипажа конвертоплана не спасся никто. На штурвале разрушенной машины обнаружили кисть руки пилота Ефремова, разжать которую смогли с большим трудом…


CX-84, армейская версия конвертоплана

Для не-летчиков стоит пояснить, что кабрирование — это движение летательного аппарата, когда его нос слегка «задирается» относительно местного горизонта.

ЕДИНСТВЕННЫЙ ХИЩНИК

В 1982 году США начали разрабатывать военнотранспортный самолет с поворотной группой двигателей V-22 «Оспрей» (Osprey — скопа, хищная птица). Всего программой было предусмотрено создание трёх модификаций: транспортнодесантного MV-22 для морской пехоты, поисковоспасательного HV-22 для ВМС и СH-22 для сил специальных операций ВВС США. Проект был успешен: Bell V-22 Osprey — это единственный серийно выпускаемый и принятый на вооружение конвертоплан в мире.


Серийный конвертоплан Bell V-22 Osprey. Очень всё-таки красивая машина


Многообещающий Ка-22 оказался пустой тратой государственного бюджета.


Eurocopter X3 — последний (или, как любят говорить суеверные люди, крайний) из разработанных в мире винтокрылов. Первый полёт он совершил 6 сентября 2010 года

Второй инцидент оказался столь же трагичным. «Свидетелей катастрофы было очень много — люди шли и ехали на работу в это время, — писал один из членов ОКБ Камова. — Погибли Рогов и Бровцев. Остальные члены экипажа рассказали о начале и развитии катастрофы. Взлет «по-самолётному», спокойный полёт на высоте 1000 метров в продолжение 15 минут. Скорость до 310 км/час. При планировании и уменьшении скорости до 220–230 км/час внезапно начался самопроизвольный правый разворот, который не удалось парировать левой педалью и штурвалом. Машина развернулась почти на 180°, когда Гарнаев вмешался в управление и, думая, что разворот является следствием разношагицы тянущих винтов, разгрузил их, резко увеличив углы общего шага несущих винтов на 7–8°. Винтокрыл замедлил правый разворот, перевалился на нос и начал круто пикировать. Потеряв 300–400 м высоты, машина уменьшила угол пикирования до 10–12°, но в это время бортмеханик сбросил створку фонаря, она попала в лопасть правого винта, которая обломилась, и несбалансированные центробежные силы оторвали всю правую мотогондолу…»

В общем и целом можно сказать, что работа над летательными аппаратами с возможностью геликоптерного старта и полёта «как самолёт» революции в самолётостроении не вызвала. Но знания, приобретённые лётчиками-испытателями, которые управляли необычными машинами сразу в двух режимах полёта, пригодились их коллегам уже совсем скоро — спустя несколько лет появились реактивные самолёты вертикального взлёта и посадки. Источник

fun-space.ru

Конвертоплан Википедия

Конвертоплан (винтоплан) — летательный аппарат с поворотными двигателями (как, правило, винтовыми), которые на взлёте и при посадке работают как подъёмные, а в горизонтальном полёте — как тянущие; при этом подъёмная сила обеспечивается крылом самолётного типа. Обычно двигатели поворачиваются вместе с винтами, но могут поворачиваться одни лишь винты.

Функционально такая конструкция близка к самолёту вертикального взлёта и посадки (СВВП), но обычно конвертопланы относят к винтокрылым летательным аппаратам из-за конструктивных особенностей винтов. В конвертопланах используются легконагруженные низкооборотные винты, близкие к вертолётным и позволяющие аппарату лететь в вертолётном режиме — при малом угле поворота винтов. Большие винты конвертоплана, сравнимые с размахом крыла, помогают ему при вертикальном взлёте, однако в горизонтальном полёте они становятся менее эффективными по сравнению с винтами меньшего диаметра традиционного самолёта.

В настоящее время в США эксплуатируется серийно производимый конвертоплан V-22 Osprey с полётной массой 27,4 т и максимальной скоростью полёта в самолётном режиме 509 км/ч, а в вертолётном режиме 185 км/ч.

Первые модели

В предвоенные годы в СССР в Военно-воздушной инженерной академии и Московском авиационном институте под руководством Бориса Юрьева (автора вертолётного автомата перекоса ) было выдвинуто множество концептуальных проектов «геликоптеров-аэропланов», включая как проекты различных конвертопланов, так и проекты разнообразных летающих тарелок (что любопытно, свой первый проект летающей тарелки Юрьев выдвинул ещё в 1921 году). Однако, среди всех этих проектов «геликоптеров-аэропланов» в основном преобладали популярные в то время проекты самолётов с вертикальным взлётным положением (то есть перед взлётом самолёт повёрнут на 90° вертикально, затем он, взлетев по-вертолётному, разворачивается на 90 градусов и летит по-самолётному). Что касается конвертопланов, то в качестве примера проектов Юрьева можно привести концепт биплана схемы тандем, между крыльями которого должна была находиться пара поворотных винтов. Имелся также и проект винтокрыла в буквальном смысле этого слова, который должен был иметь несущие винты, расположенные внутри крыла (аналогично несущие винты располагались у реактивного Райан-Дженерал Электрик XV-5). Наиболее близким к классическим конвертопланам был проект 1934 года — истребитель «Сокол» с поворотным крылом и парой винтов в гондолах, иными словами имеющий классический вид как и для тилвинга, так и для истребителей той эпохи (за исключением гондол на концах крыла и отсутствия винта на носу, внешне похожий на Ла-5). Что любопытно, несмотря на классическую внешность, гондолы по проекту не несли двигателей, а двигатель (несмотря на внешность истребителя той эпохи) должен был располагаться за спиной у лётчика. Ни один из проектов «геликоптеров-аэропланов» Юрьева, так и не был воплощён, и в лучшем случае проекты доходили лишь до обдувки макетов в аэродинамической трубе[1]. В послевоенные годы Юрьев и его студенты продолжили работы по созданию концептов, но, как и в предвоенные годы, ни один проект так и не был воплощён.[1]

Самым первым детально разработанным проектом конвертоплана являлся P.1003 фирмы «Вессерфлюг», разработанный в Германии в 1938 году конструкторами Рорбахом и Симоном. Согласно проекту предполагалось создать двукрылый конвертоплан с поворотным крылом (точнее, должны были поворачиваться только концы крыла при неподвижной середине). Однако в связи с начавшейся на следующий год войной проект так и не был осуществлён[1]. Второй детально разработанный проект конвертоплана в той же Германии не был осуществлён уже по причине окончания войны. Так как фирмы Фокке и Ахгелис намеревались построить свой Fa-269 в качестве вундерваффе. Согласно этому проекту конвертоплан должен был иметь «толкающие (а не тянущие, как в классических проектах конвертоплана) трёхлопастные винты, которые благодаря очень высокому шасси могли бы поворачиваться вниз при взлёте. Что любопытно, предполагалось наличие только одного (но очень мощного) двигателя, который должен был располагаться в фюзеляже, а внутри каждого крыла должна была проходить трансмиссия, ведущая к поворотному винту».[1]

Другие нереализованные проекты вундерваффе с вертолётным взлётом от Хейнкеля — Wespe и Lerche не имели ни поворотных винтов, ни поворотных крыльев, а должны были взлетать и садиться по-вертолётному благодаря вертикальному положению фюзеляжа при взлёте. Оба проекта отличались лишь массой и габаритами, и имели аналогичную конструкцию из разрезанного пополам корпуса, в середине которого должна была находиться пара винтов, заключённых внутрь одного кольцевого крыла. С вертикальным фюзеляжем должен был взлетать и садиться также и крайне оригинальный нереализованный проект вундерваффе — Tribflügel от Фокке-Вульфа, имеющий вращающееся крыло Y-образной формы, одновременно являющееся и трёхлопастным воздушным винтом, вращающимся не от поршневого, а реактивного двигателя, подобно бенгальскому колесу. Что любопытно, у Хейнкеля, имелся аналогичный проект вундерваффе — Ypsilon, отличавшийся от Фокке-Вульф Tribflügel лишь тем, что его крыло не вращалось (то есть в отличие от Фокке-Вульфа — это должен был быть не винтокрыл в буквальном смысле этого слова, а просто реактивный самолёт с вертикальным взлётом).[1]

К конвертопланам можно отнести знаменитый английский преобразуемый вертолёт «Ротодайн», способный с помощью двух тянущих турбовинтовых двигателей переходить в режим авторотации несущего винта, при взлёте работающего как вертолётный. В 1958 году этот аппарат был представлен на авиасалоне в Фарнборо. Он развивал рекордную для винтокрылых аппаратов скорость в 400 км/ч.

Конвертоплан с поворотными винтами

Bell XV-3 (Bell 200) — первый тилтротор, отработка технологии

Конвертоплан с поворотными винтами — тилтротор — летательный аппарат, совмещающий вертикальный взлёт-посадку по вертолётному принципу с перемещением со скоростью турбовинтового самолёта.

Обычно поворотными являются не сами винты, а гондолы с винтами и двигателями (как у Bell V-22 Osprey), но встречаются также и конструкции, у которых поворачиваются только винты, а двигатели (например, расположенные в фюзеляже) остаются неподвижными. Примером винтокрыла, у которого поворачиваются только винты, является Bell XV-3.

Нужно отметить, что термин «тилтротор» не является эквивалентом конвертоплану, поскольку является конкретной схемой реализации конвертоплана.

Конвертоплан с поворотным крылом

Boeing Vertol VZ-2 (модель 76) — экспериментальный тилтвинг Тилтвинг X-18 поворачивает крыло Четырёхмоторный экспериментальный тилтвинг XC-142A

Существует вариант конвертоплана, называемый конвертоплан с поворотным крылом — тилтвинг (от tilt — «наклонять», и wing — «крыло»), когда поворачивается всё крыло, а не только законцовки, как у тилтротора.

Недостатком поворотного крыла является большая сложность, достоинством же то, что при вертикальном взлёте крылья не затеняют воздушный поток от винтов (увеличивая тем самым эффективность работы винтов).

Конвертоплан с винтами в кольцевых каналах

Самолёты с вертикальной (или укороченной) взлёт-посадкой с винтами в кольцевых каналах могут относиться как к имеющим поворотные винты, так и к имеющим поворотное крыло.

Особенностью же их является то что винты расположены внутри особого кольца, которое иногда называется «кольцевым» крылом, в авиамоделировании же такой винт в кольцевом канале часто называется термином «вентиляторный движитель» (в авиамоделировании такой винт обычно прячут внутри макета реактивного двигателя). Данный тип движителя обладает очень высокой скоростью отбрасываемого винтом воздушного потока, что позволяет обойтись очень маленькими крылышками, обеспечивая высокую компактность конвертоплана. Это же достоинство оборачивается серьёзным недостатком при выполнении функций вертолёта, вследствие чего финансирование разработок подобных конвертопланов прекращалось, как только речь заходила об их способности полностью заменить вертолёт.

Примерами подобных конвертопланов являются Bell X-22A, Doak VZ-4 и Nord 500.[2]

СВВП с вертикальным положением

Самолёт вертикального взлёта и посадки с вертикальным положением корпуса — тэйлситтер (англ. tailsitter) (от tail — «хвост» и sitter — «сидящий») — вариант компоновки СВВП. Такой самолёт осуществляет взлёт и посадку на свой хвост подобно взлёту и посадке вертолёта, а затем переходит в горизонтальный «самолётный» полёт. Несмотря на невозможность посадки «по самолётному», конвертопланом не является, так как при переходе в горизонтальный режим полёта не происходит поворота винтов относительно крыла и фюзеляжа летательного аппарата. Сложность схемы состоит в организации управления на режимах вертикального и горизонтального полётов, а также переходных — лётчику сложно сориентироваться, потому как одни и те же органы управления выполняют разные функции на разных режимах, кроме того, затруднён обзор при вертикальных режимах. Тем не менее, отсутствие больших поворотных частей, а также единая силовая установка для режимов вертикального и горизонтального полёта позволяли упростить конструкцию аппарата, и эта схема долгое время была популярна у конструкторов. Данную схему использовали как реактивные, так и винтовые СВВП. Немногие построенные по этой схеме СВВП так и остались экспериментальными прототипами.

СВВП со складывающимся несущим винтом

СВВП со складывающимся несущим винтом Hiller

СВВП со складывающимся несущим винтом (folding retractable rotor) разрабатывался в США в 1950-е гг. Для взлёта и посадки, а также при необходимости полёта в режиме зависания или на малых оборотах, несущий винт раскладывался и приходил в движение, а во время маршевого полёта в крейсерском режиме по мере набора самолётом требуемой скорости складывался обратно[3]. Несущий винт с реактивным приводом, два миниатюрных ПВРД на обоих концах лопастей несущего винта, работающих независимо от основной двигательной установки самолёта, приводящей в движение два тянущих маршевых винта, как у обыкновенных поршневых самолётов того времени. Разработка летательного аппарата велась компанией Hiller Helicopters в Пало-Альто, Калифорния, по заказу Научно-исследовательского управления ВВС США,[4][5] — это согласовывалось с политикой компании на диверсификацию сфер деятельности, помимо вертолётов Hiller с 1955 года стала проектировать автожиры, колеоптеры и другие винтокрылые машины. Стендовые испытания и испытания габаритной модели в аэродинамическом туннеле осуществлялись в Авиационном научно-исследовательском центре на авиабазе Райт-Паттерсон[6][7]. Испытания нового типа несущего винта и ПВРД реактивного привода осуществлялось непосредственно на фабрике Hiller[3]. До изготовления опытного прототипа СВВП и лётных испытаний дело не дошло.

Советские проекты

В 1972 году в конструкторском бюро им. Миля возник проект винтоплана Ми-30, имевшего классическую схему с парой поворотных винтов (гондолами с винтами и двигателями). В рамках этого проекта проводились аналитическо-конструкторские исследования, состоявшие как из теоретических работ, так и из испытаний моделей поворотного винта на аэродинамическом стенде. По результатам этих работ в проект винтоплана были внесены изменения, так, например, взлётная масса увеличилась с 10,6 до 30 т, с одновременным увеличением мощности двигателей и полезной нагрузки. Постройка первых летающих образцов была запланирована на 1986—1995 годы, однако в связи с проблемами Перестройки Ми-30 не был построен[2]. Также существует информация о том, что было выпущено четыре образца, но во время перегонки к месту демонстрации три из них потеряли управление, попав в шторм. Неизвестно, являлось ли это происшествие ошибкой пилотов или несовершенством основной концепции, но работы по созданию конвертопланов были прекращены.

Российские проекты

Первым российским конвертопланом стал проект компании ООО "Аэроксо" - ЭРА-100, разрабатываемый с 2012 года и представленный на авиасалоне МАКС-2015. В настоящее время компания ООО "Аэроксо", на основе запатентованной аэродинамической схемы, разрабатывает и эксплуатирует семейство конвертопланов ЭРА-54х, с взлетным весом до 30кг. Также она спроектировала конвертоплан "Aviabike ERA", ставший финалистом конкурса GoFly, проводимого Boing. На авиасалоне МАКС-2017 представлен опытный образец экспериментального беспилотного конвертоплана VRT30, разработанный холдингом «Вертолёты России». На его основе планируется создать машину для военных с взлётной массой до двух тонн. Также, свой вариант тяжелого беспилотного конвертоплана готовит группа «Кронштадт».[8]

Известные модели

  • Bell V-22 Osprey — единственный в мире конвертоплан, стоящий на вооружении
  • Curtiss-Wright X-19
  • Aérospatiale N 500[en] — экспериментальный компактный конвертоплан
  • Solotrek XFV
  • Bell Boeing Quad TiltRotor
  • TRIADA Mk. II — единственный в мире БПЛА типа конвертоплан с подтвержденными характеристиками (по состоянию на 2018 г.)
  • конвертопланы серии ERA компании Aeroxo - первые БПЛА типа конвертоплан в России
СВВП с реактивными двигателями в поворотных гондолах

См. также

Ссылки

Примечания

wikiredia.ru

Конвертоплан - Gpedia, Your Encyclopedia

Конвертоплан (винтоплан) — летательный аппарат с поворотными двигателями (как, правило, винтовыми), которые на взлёте и при посадке работают как подъёмные, а в горизонтальном полёте — как тянущие; при этом подъёмная сила обеспечивается крылом самолётного типа. Обычно двигатели поворачиваются вместе с винтами, но могут поворачиваться одни лишь винты.

Функционально такая конструкция близка к самолёту вертикального взлёта и посадки (СВВП), но обычно конвертопланы относят к винтокрылым летательным аппаратам из-за конструктивных особенностей винтов. В конвертопланах используются легконагруженные низкооборотные винты, близкие к вертолётным и позволяющие аппарату лететь в вертолётном режиме — при малом угле поворота винтов. Большие винты конвертоплана, сравнимые с размахом крыла, помогают ему при вертикальном взлёте, однако в горизонтальном полёте они становятся менее эффективными по сравнению с винтами меньшего диаметра традиционного самолёта.

В настоящее время в США эксплуатируется серийно производимый конвертоплан V-22 Osprey с полётной массой 27,4 т и максимальной скоростью полёта в самолётном режиме 509 км/ч, а в вертолётном режиме 185 км/ч.

Первые модели

В предвоенные годы в СССР в Военно-воздушной инженерной академии и Московском авиационном институте под руководством Бориса Юрьева (автора вертолётного автомата перекоса ) было выдвинуто множество концептуальных проектов «геликоптеров-аэропланов», включая как проекты различных конвертопланов, так и проекты разнообразных летающих тарелок (что любопытно, свой первый проект летающей тарелки Юрьев выдвинул ещё в 1921 году). Однако, среди всех этих проектов «геликоптеров-аэропланов» в основном преобладали популярные в то время проекты самолётов с вертикальным взлётным положением (то есть перед взлётом самолёт повёрнут на 90° вертикально, затем он, взлетев по-вертолётному, разворачивается на 90 градусов и летит по-самолётному). Что касается конвертопланов, то в качестве примера проектов Юрьева можно привести концепт биплана схемы тандем, между крыльями которого должна была находиться пара поворотных винтов. Имелся также и проект винтокрыла в буквальном смысле этого слова, который должен был иметь несущие винты, расположенные внутри крыла (аналогично несущие винты располагались у реактивного Райан-Дженерал Электрик XV-5). Наиболее близким к классическим конвертопланам был проект 1934 года — истребитель «Сокол» с поворотным крылом и парой винтов в гондолах, иными словами имеющий классический вид как и для тилвинга, так и для истребителей той эпохи (за исключением гондол на концах крыла и отсутствия винта на носу, внешне похожий на Ла-5). Что любопытно, несмотря на классическую внешность, гондолы по проекту не несли двигателей, а двигатель (несмотря на внешность истребителя той эпохи) должен был располагаться за спиной у лётчика. Ни один из проектов «геликоптеров-аэропланов» Юрьева, так и не был воплощён, и в лучшем случае проекты доходили лишь до обдувки макетов в аэродинамической трубе[1]. В послевоенные годы Юрьев и его студенты продолжили работы по созданию концептов, но, как и в предвоенные годы, ни один проект так и не был воплощён.[1]

Самым первым детально разработанным проектом конвертоплана являлся P.1003 фирмы «Вессерфлюг», разработанный в Германии в 1938 году конструкторами Рорбахом и Симоном. Согласно проекту предполагалось создать двукрылый конвертоплан с поворотным крылом (точнее, должны были поворачиваться только концы крыла при неподвижной середине). Однако в связи с начавшейся на следующий год войной проект так и не был осуществлён[1]. Второй детально разработанный проект конвертоплана в той же Германии не был осуществлён уже по причине окончания войны. Так как фирмы Фокке и Ахгелис намеревались построить свой Fa-269 в качестве вундерваффе. Согласно этому проекту конвертоплан должен был иметь «толкающие (а не тянущие, как в классических проектах конвертоплана) трёхлопастные винты, которые благодаря очень высокому шасси могли бы поворачиваться вниз при взлёте. Что любопытно, предполагалось наличие только одного (но очень мощного) двигателя, который должен был располагаться в фюзеляже, а внутри каждого крыла должна была проходить трансмиссия, ведущая к поворотному винту».[1]

Другие нереализованные проекты вундерваффе с вертолётным взлётом от Хейнкеля — Wespe и Lerche не имели ни поворотных винтов, ни поворотных крыльев, а должны были взлетать и садиться по-вертолётному благодаря вертикальному положению фюзеляжа при взлёте. Оба проекта отличались лишь массой и габаритами, и имели аналогичную конструкцию из разрезанного пополам корпуса, в середине которого должна была находиться пара винтов, заключённых внутрь одного кольцевого крыла. С вертикальным фюзеляжем должен был взлетать и садиться также и крайне оригинальный нереализованный проект вундерваффе — Tribflügel от Фокке-Вульфа, имеющий вращающееся крыло Y-образной формы, одновременно являющееся и трёхлопастным воздушным винтом, вращающимся не от поршневого, а реактивного двигателя, подобно бенгальскому колесу. Что любопытно, у Хейнкеля, имелся аналогичный проект вундерваффе — Ypsilon, отличавшийся от Фокке-Вульф Tribflügel лишь тем, что его крыло не вращалось (то есть в отличие от Фокке-Вульфа — это должен был быть не винтокрыл в буквальном смысле этого слова, а просто реактивный самолёт с вертикальным взлётом).[1]

К конвертопланам можно отнести знаменитый английский преобразуемый вертолёт «Ротодайн», способный с помощью двух тянущих турбовинтовых двигателей переходить в режим авторотации несущего винта, при взлёте работающего как вертолётный. В 1958 году этот аппарат был представлен на авиасалоне в Фарнборо. Он развивал рекордную для винтокрылых аппаратов скорость в 400 км/ч.

Конвертоплан с поворотными винтами

Bell XV-3 (Bell 200) — первый тилтротор, отработка технологии

Конвертоплан с поворотными винтами — тилтротор — летательный аппарат, совмещающий вертикальный взлёт-посадку по вертолётному принципу с перемещением со скоростью турбовинтового самолёта.

Обычно поворотными являются не сами винты, а гондолы с винтами и двигателями (как у Bell V-22 Osprey), но встречаются также и конструкции, у которых поворачиваются только винты, а двигатели (например, расположенные в фюзеляже) остаются неподвижными. Примером винтокрыла, у которого поворачиваются только винты, является Bell XV-3.

Нужно отметить, что термин «тилтротор» не является эквивалентом конвертоплану, поскольку является конкретной схемой реализации конвертоплана.

Конвертоплан с поворотным крылом

Boeing Vertol VZ-2 (модель 76) — экспериментальный тилтвинг Тилтвинг X-18 поворачивает крыло Четырёхмоторный экспериментальный тилтвинг XC-142A

Существует вариант конвертоплана, называемый конвертоплан с поворотным крылом — тилтвинг (от tilt — «наклонять», и wing — «крыло»), когда поворачивается всё крыло, а не только законцовки, как у тилтротора.

Недостатком поворотного крыла является большая сложность, достоинством же то, что при вертикальном взлёте крылья не затеняют воздушный поток от винтов (увеличивая тем самым эффективность работы винтов).

Конвертоплан с винтами в кольцевых каналах

Самолёты с вертикальной (или укороченной) взлёт-посадкой с винтами в кольцевых каналах могут относиться как к имеющим поворотные винты, так и к имеющим поворотное крыло.

Особенностью же их является то что винты расположены внутри особого кольца, которое иногда называется «кольцевым» крылом, в авиамоделировании же такой винт в кольцевом канале часто называется термином «вентиляторный движитель» (в авиамоделировании такой винт обычно прячут внутри макета реактивного двигателя). Данный тип движителя обладает очень высокой скоростью отбрасываемого винтом воздушного потока, что позволяет обойтись очень маленькими крылышками, обеспечивая высокую компактность конвертоплана. Это же достоинство оборачивается серьёзным недостатком при выполнении функций вертолёта, вследствие чего финансирование разработок подобных конвертопланов прекращалось, как только речь заходила об их способности полностью заменить вертолёт.

Примерами подобных конвертопланов являются Bell X-22A, Doak VZ-4 и Nord 500.[2]

СВВП с вертикальным положением

Самолёт вертикального взлёта и посадки с вертикальным положением корпуса — тэйлситтер (англ. tailsitter) (от tail — «хвост» и sitter — «сидящий») — вариант компоновки СВВП. Такой самолёт осуществляет взлёт и посадку на свой хвост подобно взлёту и посадке вертолёта, а затем переходит в горизонтальный «самолётный» полёт. Несмотря на невозможность посадки «по самолётному», конвертопланом не является, так как при переходе в горизонтальный режим полёта не происходит поворота винтов относительно крыла и фюзеляжа летательного аппарата. Сложность схемы состоит в организации управления на режимах вертикального и горизонтального полётов, а также переходных — лётчику сложно сориентироваться, потому как одни и те же органы управления выполняют разные функции на разных режимах, кроме того, затруднён обзор при вертикальных режимах. Тем не менее, отсутствие больших поворотных частей, а также единая силовая установка для режимов вертикального и горизонтального полёта позволяли упростить конструкцию аппарата, и эта схема долгое время была популярна у конструкторов. Данную схему использовали как реактивные, так и винтовые СВВП. Немногие построенные по этой схеме СВВП так и остались экспериментальными прототипами.

СВВП со складывающимся несущим винтом

СВВП со складывающимся несущим винтом Hiller

СВВП со складывающимся несущим винтом (folding retractable rotor) разрабатывался в США в 1950-е гг. Для взлёта и посадки, а также при необходимости полёта в режиме зависания или на малых оборотах, несущий винт раскладывался и приходил в движение, а во время маршевого полёта в крейсерском режиме по мере набора самолётом требуемой скорости складывался обратно[3]. Несущий винт с реактивным приводом, два миниатюрных ПВРД на обоих концах лопастей несущего винта, работающих независимо от основной двигательной установки самолёта, приводящей в движение два тянущих маршевых винта, как у обыкновенных поршневых самолётов того времени. Разработка летательного аппарата велась компанией Hiller Helicopters в Пало-Альто, Калифорния, по заказу Научно-исследовательского управления ВВС США,[4][5] — это согласовывалось с политикой компании на диверсификацию сфер деятельности, помимо вертолётов Hiller с 1955 года стала проектировать автожиры, колеоптеры и другие винтокрылые машины. Стендовые испытания и испытания габаритной модели в аэродинамическом туннеле осуществлялись в Авиационном научно-исследовательском центре на авиабазе Райт-Паттерсон[6][7]. Испытания нового типа несущего винта и ПВРД реактивного привода осуществлялось непосредственно на фабрике Hiller[3]. До изготовления опытного прототипа СВВП и лётных испытаний дело не дошло.

Советские проекты

В 1972 году в конструкторском бюро им. Миля возник проект винтоплана Ми-30, имевшего классическую схему с парой поворотных винтов (гондолами с винтами и двигателями). В рамках этого проекта проводились аналитическо-конструкторские исследования, состоявшие как из теоретических работ, так и из испытаний моделей поворотного винта на аэродинамическом стенде. По результатам этих работ в проект винтоплана были внесены изменения, так, например, взлётная масса увеличилась с 10,6 до 30 т, с одновременным увеличением мощности двигателей и полезной нагрузки. Постройка первых летающих образцов была запланирована на 1986—1995 годы, однако в связи с проблемами Перестройки Ми-30 не был построен[2]. Также существует информация о том, что было выпущено четыре образца, но во время перегонки к месту демонстрации три из них потеряли управление, попав в шторм. Неизвестно, являлось ли это происшествие ошибкой пилотов или несовершенством основной концепции, но работы по созданию конвертопланов были прекращены.

Российские проекты

Первым российским конвертопланом стал проект компании ООО "Аэроксо" - ЭРА-100, разрабатываемый с 2012 года и представленный на авиасалоне МАКС-2015. В настоящее время компания ООО "Аэроксо", на основе запатентованной аэродинамической схемы, разрабатывает и эксплуатирует семейство конвертопланов ЭРА-54х, с взлетным весом до 30кг. Также она спроектировала конвертоплан "Aviabike ERA", ставший финалистом конкурса GoFly, проводимого Boing. На авиасалоне МАКС-2017 представлен опытный образец экспериментального беспилотного конвертоплана VRT30, разработанный холдингом «Вертолёты России». На его основе планируется создать машину для военных с взлётной массой до двух тонн. Также, свой вариант тяжелого беспилотного конвертоплана готовит группа «Кронштадт».[8]

Известные модели

  • Bell V-22 Osprey — единственный в мире конвертоплан, стоящий на вооружении
  • Curtiss-Wright X-19
  • Aérospatiale N 500[en] — экспериментальный компактный конвертоплан
  • Solotrek XFV
  • Bell Boeing Quad TiltRotor
  • TRIADA Mk. II — единственный в мире БПЛА типа конвертоплан с подтвержденными характеристиками (по состоянию на 2018 г.)
  • конвертопланы серии ERA компании Aeroxo - первые БПЛА типа конвертоплан в России
СВВП с реактивными двигателями в поворотных гондолах

См. также

Ссылки

Примечания

www.gpedia.com

Конвертоплан Википедия

Конвертоплан (винтоплан) — летательный аппарат с поворотными двигателями (как, правило, винтовыми), которые на взлёте и при посадке работают как подъёмные, а в горизонтальном полёте — как тянущие; при этом подъёмная сила обеспечивается крылом самолётного типа. Обычно двигатели поворачиваются вместе с винтами, но могут поворачиваться одни лишь винты.

Функционально такая конструкция близка к самолёту вертикального взлёта и посадки (СВВП), но обычно конвертопланы относят к винтокрылым летательным аппаратам из-за конструктивных особенностей винтов. В конвертопланах используются легконагруженные низкооборотные винты, близкие к вертолётным и позволяющие аппарату лететь в вертолётном режиме — при малом угле поворота винтов. Большие винты конвертоплана, сравнимые с размахом крыла, помогают ему при вертикальном взлёте, однако в горизонтальном полёте они становятся менее эффективными по сравнению с винтами меньшего диаметра традиционного самолёта.

В настоящее время в США эксплуатируется серийно производимый конвертоплан V-22 Osprey с полётной массой 27,4 т и максимальной скоростью полёта в самолётном режиме 509 км/ч, а в вертолётном режиме 185 км/ч.

Первые модели[ | ]

В предвоенные годы в СССР в Военно-воздушной инженерной академии и Московском авиационном институте под руководством Бориса Юрьева (автора вертолётного автомата перекоса ) было выдвинуто множество концептуальных проектов «геликоптеров-аэропланов», включая как проекты различных конвертопланов, так и проекты разнообразных летающих тарелок (что любопытно, свой первый проект летающей тарелки Юрьев выдвинул ещё в 1921 году). Однако, среди всех этих проектов «геликоптеров-аэропланов» в основном преобладали популярные в то время проекты самолётов с вертикальным взлётным положением (то есть перед взлётом самолёт повёрнут на 90° вертикально, затем он, взлетев по-вертолётному, разворачивается на 90 градусов и летит по-самолётному). Что касается конвертопланов, то в качестве примера проектов Юрьева можно привести концепт биплана схемы тандем, между крыльями которого должна была находиться пара поворотных винтов. Имелся также и проект винтокрыла в буквальном смысле этого слова, который должен был иметь несущие винты, расположенные внутри крыла (аналогично несущие винты располагались у реактивного Райан-Дженерал Электрик XV-5). Наиболее близким к классическим конвертопланам был проект 1934 года — истребитель «Сокол» с поворотным крылом и парой винтов в гондолах, иными словами имеющий классический вид как и для тилвинга, так и для истребителей той эпохи (за исключением гондол на концах крыла и отсутствия винта на носу, внешне похожий на Ла-5). Что любопытно, несмотря на классическую внешность, гондолы по проекту не несли двигателей, а двигатель (несмотря на внешность истребителя той эпохи) должен был располаг

ru-wiki.ru

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о