Максимальная скорость вертолета. Какова скорость полета вертолетов?
Винтокрылые машины гражданского и военного назначения способны решать задачи, недоступные никакому другому типу летательных аппаратов и современной техники в целом. Их главный и едва ли не единственный недостаток — сравнительно невысокая скорость. Средняя скорость вертолета не превышает 220 км/ч. Сегодня многие вертолетостроители заявляют, что время рекордов настало!
Зачем вертолетам высокие скорости?
Как при выполнении военных операций, так и при осуществлении многих задач мирного характера существуют ситуации, когда успех миссии всецело зависит от скоростных показателей геликоптера. К ним относят:
- Эвакуацию тяжелораненых и больных из очагов боевых действий и труднодоступных мест в крупные медицинские учреждения.
- Срочную доставку специалистов (врачей, эпидемиологов, сотрудников силовых структур) в районы ЧП.
- Экспресс-доставка жизненно необходимых (медикаментов, продовольствия, спецоборудования) и крупногабаритных грузов в места, удаленные от развитой инфраструктуры.
Несмотря на многие преимущества винтокрылых машин (минимальные требования к посадочной поверхности, маневренность, возможность зависания в воздухе), скорости самолета и вертолета до последнего времени были несопоставимы.
Максимальная скорость вертолета
До последних лет официальным рекордом скорости для классических винтокрылых машин служил показатель в 400,9 км/ч, зафиксированный в 1986 году модифицированным вариантом британского многоцелевого аппарата «Westland Lynx». Дело в том, что даже теоретически, максимальная скорость вертолета не может превысить этот порог.
Такое положение вещей объясняется тем, что при более высоких скоростях опасно увеличивается диапазон колебательных движений лопастей основного несущего винта. что в свою очередь приводит к срыву потока с их оконечностей. Явление особенно характерно для азимутов 270-300° (угол расположения лопасти относительно продольной оси машины), т.е. для отступающих лопастей. Какие же конструкторские и технологические инновации позволят разработчикам преодолеть заветный рубеж?
Первые рекорды
Одна из идей увеличения скорости движения вертолета состоит в применении дополнительного «толкающего» движителя. Такая конструктивная особенность отнюдь не нова. Еще в далеком 1967 году создатели американского аппарата Lockheed AH-56 «Cheyenne» для увеличения скоростных характеристик установили в хвостовой части машины трехлопастный винт.
Продемонстрированный при испытательных полетах показатель в 407 км/ч в то время выглядел весьма впечатляюще. Для ВВС США планировалось изготовить 375 вертолетов, но из-за многочисленных трудностей при серийной реализации проект был закрыт после выпуска всего десяти машин.
Конечно, одно дело приблизиться к заветной цифре, но совсем другое — значительно ее превзойти.
Европейский гибрид
Следующий рекордсмен — аппарат X3 Hybrid разработан европейской корпорацией Eurocopter. Впервые поднялся в небо с площадки военной базы Istres – Le Tube (Франция) в 2010 году. После года испытательных полетов создателям удалось довести крейсерскую скорость вертолета до 430 км/ч.
Дальнейшее совершенствование конструкции и летно-технических характеристик позволило европейскому летательному аппарату установить неофициальный рекорд скорости для винтокрылых машин — 472 км/ч при горизонтальном полете и 487 км/ч — при пикирующем. Почему неофициальный? Да, потому что Eurocopter X3 не совсем вертолет.
Базой для создания машины послужила серийная модель EC155 Dauphin. Конструкторы дополнили «исходник» двумя газотурбинными авиамоторами с тянущими винтами, расположенными на небольших крыльях. Таким образом, Eurocopter X3 представляет собой, скорее, гибрид вертолета и самолета. Проект находится в фазе финальных тестовых испытаний и разработчики утверждают, что в скором времени стартует серийное производство.
Еще немного теории
Применение тянущих или толкающих винтов освобождает главный ротор от необходимости создавать горизонтальную тягу для поступательного движения летательного аппарата. Специалистами американского авиа- и вертолетостроительного предприятия Sikorsky разработана перспективная технология АВС (Advancing Blade Concept), в русском переводе получившая название концепции наступающей лопасти.
Суть разработки состоит в том, что угол наклона наступающих и отступающих лопастей ротора должен всегда обеспечивать максимальную подъемную силу. Таким образом, несущий винт сможет поддерживать необходимую высоту полета при гораздо меньшей скорости вращения. А это едва ли не определяющий фактор увеличения скорости вертолета.
Технология АВС позволяет летательному аппарату, даже после исчезновения подъемной тяги на отступающих лопастях, продолжить разгон.
Конкуренция, как стимул
Справедливость концепции уже доказана. Экспериментальный вертолет концерна Sikorsky-69, оборудованный двумя толкающими турбореактивными двигателями, продемонстрировал максимальную скорость 518 км/ч.
Вертолетостроители по обеим сторонам океана прекрасно понимают, что при прочих равных параметрах, в выигрыше окажется именно тот производитель, в характеристики чьей модели вертолета будут заложены более высокие скоростные показатели.
Кроме появления новых технологических решений, широкие возможности для улучшения летных характеристик предоставляет разработчикам современное материаловедение. Многие серийные модели уже оснащаются винтами, выполненными из композитных материалов. Для снижения аэродинамического сопротивления втулки винтов закрывают обтекателями.
Какую скорость полетов вертолеты демонстрируют сегодня?
Лидеры отрасли
Логичным развитием концепции модели Sikorsky-69 стал аппарат концерна, реализованный в рамках проекта Sikorsky X2. Вертолет ощутимо прибавил в скорости и экономичности, но сохранил все преимущества, свойственные винтокрылым машинам: замечательную маневренность при низких скоростях, возможность неподвижного висения, вертикального взлета и посадки, авторотацию. Крейсерская скорость вертолета соосной схемы с одним толкающим винтом 460 км/ч (максимальная -474 км/ч), дальность — 1300 км.
Отработанные технологии нашли продолжение в вертолете нового поколения S-97 Raider, макет которого с расчетными летными характеристиками представили общественности конструкторы предприятия. Разработчики уверяют, что крейсерская скорость вертолета будет не менее 500 км/ч. Узлы и агрегаты будущего лидера проходят наземные тестовые испытания. О дате первого полета американского «Райдера» пока достоверных сведений нет.
А что «Вертолеты России»?
А как же отечественные вертолетостроители? Можно сказать, что планы сотрудников конструкторских бюро Камова и Миля не менее амбициозны. Еще в 2013 году руководителями холдинга «Вертолеты России» была инициирована программа ПСВ по разработке перспективного скоростного вертолета. В рамках этого проекта специалистами Завода им. Миля в 2015 году была представлена демонстрационная модель вертолета Rachel. Скорость вертолета, по заверениям разработчиков, не является приоритетом для этой модели, вот для еще одной перспективной машины Ми-1Х она может достигнуть 520 км/ч.
«Камовцы» без малого десятилетие назад представили концепцию совсем уж фантастического летательного аппарата Ка-90. По идее конструкторов, вертолет, достигнув скорости в 400 км/ч с помощью несущего винта, складывает лопасти в обтекаемый футляр, и дальше разгон продолжается реактивными двигателями. Причем параметр в 700-800 км/ч разработчики не считают пределом.
fb.ru
Посадка вертолета при авторотации
Если во время полета у самолета отказывают двигатели, пилот имеет шанс спланировать и спасти машину и пассажиров. Бытует мнение, что раз у вертолета нет крыльев, то он не может планировать. Неужели отказ двигателя означает гибель винтокрылой машины? Нет, вертолет может совершить посадку в режиме авторотации винта.
В случае неполадок с двигателем вертолет можно посадить в режиме авторотации
Авторотация – вращение несущего винта вертолета с помощью набегающего потока воздуха. Во время авторотации создается подъемная сила, достаточная для планирования, маневрирования и мягкой посадки судна.
Режим авторотации чаще всего используется для аварийной посадки вертолета при отказе двигателя. Также она применяется, когда выходит из строя рулевой винт (или нарушается управление по рысканью), в результате чего продолжать нормальный полет невозможно.
Авторотация – это аварийный режим, который тем не менее необходимо освоить любому пилоту, но только под руководством опытного инструктора. От умения управлять вертолетом в режиме авторотации зависит жизнь экипажа и пассажиров.
Как работает авторотация
Когда несущий винт вертолета раскручивается за счет энергии двигателя, он создает нисходящий воздушный поток и функционирует по принципу пропеллера, который ориентирован в пространстве горизонтально.
Если во время полета перестает работать двигатель, скорость вращения винта начнет падать, а машина ‒ терять скорость и снижаться. В этот момент на лопасти начинает действовать набегающий снизу поток воздуха. Это воздействие, при соблюдении определенных условий, раскручивает несущий винт, который снова создает подъемную силу. В режиме авторотации винт работает как горизонтально ориентированная ветряная мельница.
Чтобы при авторотации кинетическая энергия не тратилась на вращение двигателя, в вертолетах используется обгонная муфта. Это элемент трансмиссии, который блокирует передачу крутящего момента с ведомого вала на ведущий. Обгонные муфты также используются в велосипедах. Благодаря этим устройствам педали не вращаются, когда велосипедист едет с горы по инерции.
Кстати, у гиропланов (автожиров) несущий винт вращается и создает подъемную силу только за счет авторотации. Воздушные суда этого типа похожи на вертолеты внешне, но летают они скорее по принципу самолетов.
Несущий винт гиропланов всегда работает в режиме авторотации
Как посадить вертолет в режиме авторотации
Аварийная посадка в режиме авторотации входит в курс подготовки пилотов гражданских вертолетов. Алгоритм действия летчика зависит от типа воздушного судна, высоты и скорости полета, места посадки и других факторов. Схематически его можно описать так:
- Сразу после отказа двигателя пилот должен перейти на режим авторотации. Благодаря наличию муфты холостого хода несущий винт будет вращаться под воздействием набегающего снизу потока воздуха без сцепления с валом двигателя.
- Если после отказа двигателя скорость вращения винта резко снизилась, его необходимо раскрутить. Пилот должен уменьшить общий шаг до минимального. Это раскручивает винт, но уменьшает создаваемую им подъемную силу. Одновременно летчик должен оценить высоту и скорость снижения судна и установить стабилизированный режим снижения с помощью органов управления.
- Если после отказа двигателя винт вращается с высокой скоростью, машина будет снижаться довольно быстро. Это компенсируется увеличением шага, что повышает, однако, сопротивление несущего винта и уменьшает его обороты.
- За несколько метров до земли пилоту необходимо достаточно резко увеличить шаг и компенсировать увеличение угла тангажа вертолета отдачей ручки управления «от себя». Это практически останавливает горизонтальное движение машины, однако и обороты несущего винта при этом резко снижаются. Вертолет относительно плавно опускается на землю. В идеале, спуск получается почти вертикальным или с коротким пробегом.
Легкие вертолеты, например, Robinson R44, в режиме авторотации под управлением опытного пилота могут ненадолго зависать в воздухе. Благодаря этому посадка получается мягкой. Управлять тяжелыми воздушными судами при отказе двигателя сложнее. Поэтому посадить их с помощью авторотации без повреждений удается не всегда, но такие вертолеты всегда снабжены двумя двигателями, что значительно повышает уровень безопасности.
Видео посадки вертолета в режиме авторотации
Двойной рекорд Жана Буле
Французский пилот Жан Буле в 1972 году установил за один полет сразу два рекорда, которые не побиты до настоящего времени. Летчик рассчитывал достичь рекордной высоты на своем Aérospatiale SA.315B Lama. Это ему удалось: машина поднялась на фантастическую высоту ‒ 12 442 метра над уровнем моря.
А вот второй рекорд получился спонтанным. У Жана Буле не оставалось выбора, так как на огромной высоте из-за перегрузок вышел из строя двигатель. Пилот перешел в режим авторотации и посадил машину. Летчик и его машина даже не получили повреждений.
Жан Буле в кабине вертолета
После необычного полета Жан Буле остался в авиации. До выхода на пенсию он работал летчиком-испытателем ВВС Франции.
Авторотация – «штатный внештатный режим»
Режим авторотации позволяет мягко посадить вертолет в случае отказа двигателя. Выход из строя силовой установки – это, без сомнения, крайне опасная аварийная ситуация. В таких условиях у летчиков остается единственный шанс избежать катастрофы, но действовать необходимо быстро. Именно поэтому в программу подготовки пилотов вертолетов входит тренировка посадки в режиме авторотации. Конечно, для гарантированно мягкой посадки в тренировочных полетах за несколько метров до земли двигатель вновь запускают, но навык закрепляется и совершенствуется без малейшего вреда для воздушного судна и его экипажа.
Пилотов готовят к посадке со свободно вращающимся винтом в расчете на то, что они будут действовать в аварийной ситуации так же уверенно и спокойно, как и во время штатного полета. А это повышает безопасность пассажиров и вероятность мягкой посадки.
helico-russia.ru
Скорость вертолета — теперь главный козырь в борьбе за звание «лучший вертолет в мире». Сикорский свой ход сделал, очередь за вертолетами Камова и Миля… — 1-tech-fact — Sci-Fact.ru
Теоретический предел скорости для вертолетов классической схемы 400 км/ч. Но для нового поколения винтокрылых машин это уже не так. Новая конструкция с толкающим винтом позволила
От вертолетов Сикорского пытаются не отстать КБ Камова и Миля, разрабатывая еще более быстрые Ка-92, Ка-90 и Ми-Х1.
Бороться за звание «Самый лучший вертолет в мире», а значит и за покупателя, можно по разным категориям. Можно бороться за надежность, экономичность или простоту в эксплуатации… Но сейчас все ведущие производители в мире вышли примерно на схожие уровни. Удерживать лидерство удается лишь путем специализации — производя вертолеты под определенные нужды или под определенного потребителя…
Однако передел рынка может случиться благодаря свершающемуся на наших глазах технологическому рывку в вертолетостроении. Самым зримым его воплощением является — скорость. Конструкция следующего поколения вертолетов позволяет им сохранить все преимущества обычного вертолета (вертикальный взлет, маневренность, авторотация), добавляет им экономичности, а по скорости они начинают конкурировать с самолетами…
Предел скорости для обычных одновинтовых и двухвинтовых вертолетов — около 400 км/ч. Этот предел обусловлен ограничениями в самом “принципе полета” таких машин (см.). Именно такая скорость (а точнее: 400,87 км/ч) и зафиксирована сейчас в качестве официального рекорда для вертолетов (рекорд был установлен в 1986 году специально модифицированной моделью Westland Lynx).
Но для нового поколения вертолетов такого предела уже нет. Основа конструкции новых вертолетов — сочетание подъемных винтов с хвостовым толкающим движителем. И хотя подобные схемы встречались и ранее (в т.н. винтокрылах), новые машины — это именно вертолеты…
Впервые работы над проектом сверхскоростного вертолета были анонсированы Sikorsky Aircraft в 2005 году. Программа Sikorsky X2
Схема с двумя подъемными винтами и одним толкающим не только позволила установить рекорд скорости — 463 км/ч в горизонтальном полете и 481,5 км/ч с небольшим снижением (рекорд установлен 15 сентября 2010 года), но и обеспечивает плавный переход от вертикального полета / зависания к быстрому полету в горизонтальной плоскости.
Дальность полета этой модели вертолета Сикорского — 1300 км (при крейсерской скорости 460 км/ч
). Кроме того, при выключенном двигателе вертолет способен совершить мягкую посадку в режиме авторотации. Также отличительными особенностями Sikorsky X2 как нового поколения вертолетов являются — малая шумность, экономичность и простота управления.Система управления Sikorsky X2 – электродистанционная (Fly-by-Wire). Ни один из органов управления не имеет механической связи с исполнительными механизмами — пилот лишь отдает команды компьютеру, управляющему сервоприводами. Именно электронное управление позволило реализовать систему активного подавления вибраций, интеллектуальное управление шагом и скоростью вращения роторов, единую систему контроля технического состояния машины, простой переход на авторотацию в случае отказа двигателя…
Ну а что же могут предложить наши главные вертолетостроители —
К сожалению, ответить на этот вопрос очень сложно. С одной стороны, проработка нового поколения вертолетов и в КБ Миля (модель Ми-Х1), и в КБ Камова (модели Ка-90 и Ка-92) началась практически одновременно с фирмой Сикорского, если не раньше. С другой — сроки реализации всё время отодвигаются. По самым оптимистичным заявлениям, испытания Ми-Х1 могут начаться в 2014 году, Ка-92 в 2015-2018 гг. Пока же в открытом доступе есть лишь эскизы будущих «лучших вертолетов в мире».
Поделиться / сохранить у себя:
Еще интересное по теме
ТЕМЫ: Технологии Видео Транспорт Футуризм
ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ:
sci-fact.ru