Вертолеты скоростные – Перспективный скоростной вертолет Камова

Перспективный скоростной вертолет Камова

Уже на рубеже 1960-х годов серийные вертолеты самых разных классов вышли на рубеж трехсот километров в час, но значительно дальше продвинуться не удалось, хотя усилия прилагались колоссальные. Было построено множество интересных машин, они удивляли своим видом посетителей авиашоу, ставили рекорды, но в строю так и не появились, а некоторые даже не дожили до заслуженного места в каком-нибудь музее, окончив свой путь авиакатастрофой.

 

Главными путями достижения особо высоких скоростей для вертолетов были не повышение мощности двигателей, а  улучшение несущих винтов, которые являлись и основными источниками тяги для поступательного движения, и снижение потерь: на трение в трансмиссии и редукторах, мощности на компенсацию реактивного момента несущего винта и на преодоление аэродинамического сопротивления. Ни один из этих факторов, ограничивающих скорость движения вертолета, полностью исключить нельзя, но возможно подобрать параметры конструкции так, чтобы какой-то из них уменьшить.

 

Однако есть еще один способ достижения поставленной цели – создание летательных аппаратов, сочетающих свойства вертолета и самолета.

 

Помочь в достижении больших скоростей может применение развитого крыла, которое разгружает несущий винт на больших скоростях и позволяет переводить его на меньший шаг, а весь аппарат – на более выгодный угол атаки. Но в то же время взаимодействие несущего винта и крыла ­– вопрос этот очень нелегок, и часто бывает, что выигрыш на каком-то одном режиме ухудшает летные свойства на другом или вообще на всех остальных режимах полета.

 

Другой способ – использование специальных двигателей, дающих тягу для поступательного движения, которая складывается с этой составляющей тяги несущего винта. Здесь тоже не все так просто, как кажется на первый взгляд. Конструкторы перепробовали множество вариантов, но пока так и не нашли лучший, ибо каждый из них имеет свои недостатки. Но невзирая на неудачи, попытки достижения заветной цели не прекратились.

 

Сегодня скоростными вертолетами занимаются гиганты вертолетной индустрии – американские компании «Сикорский» (проект S-97 Raider) и «Белл» (V-280 Valor), европейский концерн  «Эйрбас Геликоптерз» (RaCER – см. статья), а в России работы над летающей лабораторией ПСВ ведет Московский вертолетный завод имени М.Л. Миля. И вот стало известно о том, что в «гонку вертолетов» включается и ОКБ имени Н.И. Камова.

Генеральный конструктор ОКБ им. Камова Сергей Викторович Михеев представляет проект сверхскоростного боевого вертолета в ударном и транспортно-десантном вариантах
Фото: rusnext.ru

Конструктивно-технологическое членение перспективного сверхскоростного боевого вертолета «Камов». Судя по пропорциям двигателей, они должны давать значительную поступательную тягу
Фото: rusnext.ru

Как и у большинства изделий этого предприятия, новая машина будет иметь соосную схему, но от всех других вертолетов «Ка» ее будут отличать ряд уникальных особенностей.

 

Во-первых, это фюзеляж без хвостовой балки. Сохранение устойчивости такой конструкции подтвердили проводившиеся еще в 1980-х гг. опыты на «обычных» вертолетах соосной схемы, например, на Ка-50. Они делались для подтверждения их боевой живучести, но показали и пути улучшения компоновки перспективных вертолетов за счет отказа от «лишних» агрегатов.

 

«Исчезновение» хвостовой балки заставило переделать оперение вертолета – горизонтальное стало передним (схема «утка»), а вертикальное заместилось на задних кромках крыла. Оперение обеспечивает не только сохранение устойчивости и управляемости машины наряду с несущим винтом, но и должно улучшить маневренность – можно ожидать, что аппарат будет выполнять фигуры пилотажа, не доступные ни «чистым» самолетам, ни «чистым» вертолетам. Такая схема оперения также отличает новый проект и ото всех предыдущих вертолетов «Камов», и от проектов большинства других фирм.

Новый скоростной вертолет имеет весьма необычную схему и больше похож на самолет схемы «утка», не имея традиционной хвостовой балки
Фото: rusnext.ru

Следующее новшество – дельтавидное крыло с площадью, сравнимой с ометаемой площадью несущего ротора. Глядя на опубликованные рисунки, возникает вопрос – как выглядит обтекание этого крыла, стоящего поперек потока от несущих винтов, например, на взлете? Очевидно, чтобы обеспечить достаточную для этого тягу и сохранить продольную и поперечную устойчивость пришлось найти какое-то «хитрое» решение – только за счет одной лишь большой тяги такой вертолет не взлетит.

 

Наконец, тяга поступательная. Как видно из попавших в Интернет рисунков, новый вертолет будет иметь два турбовальных двигателя, значительная часть энергии которых будет не преобразована в крутящий момент для привода несущих винтов, а пойдет на создание реактивной тяги, которая и даст нужную скорость. Такой вариант гораздо рациональнее системы с тяговыми винтами европейского вертолета RaCER. Конструкторы ОКБ «Камов» надеются достичь скорости свыше 700 кмч, что будет вдвое больше, чем у самого быстрого российского серийного вертолета Ми-24.

 

Одной из причин неудач предыдущих проектов «комбинированных» вертолетов была сложность учета взаимодействия сил и моментов от агрегатов и систем, создающих подъемную силу, управляющие моменты, поступательную тягу и «вредных» воздействий окружающей среды, например, воздушных потоков от несущего винта, отраженных от близкой земной поверхности. Такое взаимодействие вполне могло вызвать появление не парируемых управлением сил и моментов, которые выведут машину на критический режим полета или даже разрушат ее. «Слабым звеном» здесь был и человек – пилот не всегда успевал среагировать на внезапно возникшую перебалансировку такого необычного летательного аппарата. Но совершенствование цифровых систем измерения параметров движения летательных аппаратов и комплексного управления ими дает надежду на устранение этой преграды.

 

Новый «Камов» разрабатывается как минимум в двух военных вариантах – ударном и десантно-боевом.

 

Первый может со временем сменить современный Ка-52. Он будет иметь встроенное пушечное вооружение (скорее всего, неподвижное – маневренность делает ненужной тяжелую и громоздкую турель), а ракеты и другое подобное вооружение будут размещаться в двух длинных отсеках в фюзеляже и на четырех балках под крылом. Компоновка и защищает его от попадания посторонних предметов, пыли и грязи в двигатели, и снижает его радиолокационную и тепловую заметность, и повышает живучесть.

 

Вторая модификация проектируется на замену Ми-24 и Ми-35 – она имеет отсек для перевозки солдат. Судя по всему, его вместимость будет  меньше чем у «двадцать четверки», и тем более в сравнении с Ми-8, но скорость делает такую «боевую машину десанта» незаменимой для спецназа.

 

На опубликованных фото видно, что новый вертолет представляет лично Генеральный конструктор ОКБ им. Камова Сергей Викторович Михеев. Очевидно, проект находится в самой начальной стадии, но с учетом нынешних темпов подобных работ в холдинге «Вертолеты России» не исключено, что уже через два-три года мы увидим новый скоростной вертолет «Камов» в воздухе.

Несмотря на необычность очертаний, фирменный стиль «Камова» в новой машине угадывается и в выбранной схеме, и в очертаниях кабины, напоминающей Ка-52
Фото: rusnext.ru

 

Напоминаем Вам, что в нашем журнале «Наука и техника» Вы найдете много интересных оригинальных статей о развитии авиации, кораблестроения, бронетехники, средств связи, космонавтики, точных, естественных и социальных наук. На сайте Вы можете приобрести электронную версию журнала за символические 60 р/15 грн.

 

В нашем интернет-магазине Вы найдете также книги, постеры, магниты, календари с авиацией, кораблями, танками.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.

Новости о науке, технике, вооружении и технологиях.

Подпишитесь и будете получать свежий дайджест лучших статей за неделю!

Email*

Подписаться

naukatehnika.com

В России разрабатывается перспективный скоростной вертолет » Военное обозрение

12 августа военно-воздушные силы России отметили свой праздник. Накануне праздника главком ВВС генерал-полковник Виктор Бондарев рассказал о настоящем и будущем этого вида войск. Командующий рассказал о последних достижениях военно-воздушных сил, об обновлении техники и других аспектах их работы. Кроме того, он затронул тему перспективных проектов. В интересах военной авиации разрабатываются несколько новых проектов, представляющих большой интерес. Среди прочего идут научно-исследовательские работы по тематике перспективных вертолетов с высокой скоростью полета.
Генерал-полковник Бондарев рассказал, что в настоящее время продолжаются работы по новому проекту, целью которого является значительное повышение максимальной скорости полета вертолетов. Уже имеется двигатель, который позволит осуществить этот проект. Исследуемые сейчас технологии и технические решения в будущем позволят увеличить максимальную скорость вертолетов в 1,5-1,8 раза. Таким образом, у перспективных винтокрылых машин этот параметр может превышать 350-400 км/ч, что обеспечит им более высокие летные характеристики в сравнении с существующей техникой.

Подробности этих работ и примерные сроки их завершения пока остаются неизвестными. Некоторые особенности нового проекта можно выяснить из предыдущих заявлений российских чиновников. Так, в феврале этого года вице-премьер Дмитрий Рогозин говорил о разработке перспективного скоростного вертолета, который предполагается использовать в транспортных целях. Эта машина будет призвана заменить заслуженные, но устаревающие Ми-8. Кроме того, не исключалась возможность создания боевой модификации вертолета.

Разработка новых скоростных вертолетов является одним из наиболее перспективных направлений в области вертолетостроения. Подобными проектами занимаются все ведущие мировые производители подобной техники. Не стали исключением и российские вертолетостроители, изучающие эту тематику в течение нескольких последних лет. Известно о существовании трех проектов отечественных конструкторских бюро, целью которых была проработка облика вертолетов с высокой скоростью полета. Эти разработки известны под индексами Ми-Х1 (МВЗ им. М.Л. Миля), Ка-92 и Ка-90 (ОАО «Камов»). Похожие проекты существуют и за рубежом, причем некоторые из них смогли дойти до стадии испытания прототипа.

Фактически для создания скоростного вертолета инженерам необходимо решить только одну проблему, однако это решение оказывается чрезвычайно трудным. Дело в том, что при увеличении скорости горизонтального полета постепенно ухудшается обтекание лопастей воздушного винта. По достижении определенной скорости, связанной с характеристиками винта конкретного вертолета, происходит т.н. срыв на отступающей лопасти винта. Это означает, что концевая часть лопасти, двигающейся к хвосту вертолета, развивает сверхзвуковую скорость относительно воздуха с последующим срывом потока и резким падением подъемной силы. На протяжении последних десятилетий авиаконструкторы пытаются повлиять на этот процесс и «оттянуть» срыв до достижения вертолетом требуемой скорости.

О существовании проекта фирмы «Миль» под обозначением Ми-Х1 стало известно в конце 2007 года. Через несколько месяцев вертолетостроители поделились некоторыми подробностями этой разработки. В рамках проекта предлагались сразу несколько различных мер, направленных на повышение скорости полета, а также на исключение срыва потока на требуемых режимах полета. Для этого предлагалось оптимизировать аэродинамический облик машины, использовать т.н. систему локального подавления срыва на отступающей лопасти, а также использовать дополнительный толкающий воздушный винт.

Интересен тот факт, что все современные проекты перспективных скоростных вертолетов подразумевают использование дополнительных тянущих или толкающих винтов. Основная причина их появления – необходимость разгрузить несущий винт и снизить его обороты, что позволяет расширить ряд режимов, на которых не наблюдаются срывные явления. Кроме того, толкающий/тянущий винт в сравнении с несущим имеет гораздо большую эффективность в роли движителя в горизонтальной плоскости. На определенных режимах несущий винт может использоваться исключительно в роли источника подъемной силы, а толкающий/тянущий способен выполнять функции рулевого, компенсирующего реактивный момент.

На имеющихся фотографиях макета, изготовленного в рамках проекта Ми-Х1, видны общие черты перспективной машины. Она должна иметь обтекаемый фюзеляж с достаточно крупной кабиной для грузов или пассажиров. Над кабиной предусмотрено место для силовой установки и смонтирован несущий винт, втулка которого прикрыта обтекателем. Хвостовое оперение является основанием для толкающего винта, заключенного в кольцевой канал.

По имеющимся данным, проект Ми-Х1 позволял создать многоцелевой грузопассажирский вертолет с нормальной взлетной массой около 10 тонн и максимальной до 11-12 т. Машина должна была получить два турбовальных двигателя ВК-2500 мощностью до 2700 л.с. на чрезвычайном режиме. При использовании такой силовой установки перспективный вертолет мог бы брать на борт 3-4 тонны груза или 20-25 пассажиров. Расчетная крейсерская скорость Ми-Х1 достигала 475 км/ч, максимальная – 520 км/ч. Практический потолок – 3500 м, дальность – свыше 1500 км.

На выставке HeliRussia 2008 представители МВЗ им. М.Л. Миля утверждали, что при своевременном завершении всех работ испытания опытного вертолета Ми-Х1 могут стартовать в 2014-15 годах. Тем не менее, информация о строительстве прототипа этой машины отсутствуют. Вероятно, по неким причинам проект остановился на стадии научно-исследовательских или конструкторских работ и пока не дошел до стадии строительства прототипа.

На выставке HeliRussia 2009 ОАО «Камов» представило свой вариант скоростного вертолета под названием Ка-92. По своей архитектуре этот летательный аппарат в значительной мере напоминал Ми-Х1, однако его предлагалось строить с использованием ряда технических решений, свойственных вертолетам марки «Ка». Общая компоновка Ка-92 такая же, как у Ми-Х1. Фюзеляж отдан под размещение грузов или пассажиров, а в его верхней части имеется объем для силовой установки. В хвосте машины предлагалось установить толкающий движитель.

Как и другие вертолеты фирмы «Камов», скоростной Ка-92, должен был иметь соосные несущие винты с характерными обтекателями втулки. По такой же схеме предлагалось делать и хвостовой толкающий винт. Хвостовое оперение Ка-92 должно было состоять из стреловидного стабилизатора и двух шайб-килей на его концах. Винты должны были располагаться на хвостовом обтекателе фюзеляжа, кольцевой канал не предусматривался.

Сообщалось, что на вертолетах Ка-92 могут устанавливаться два двигателя ВК-2500, но не исключалась возможность использования перспективного ВК-3000 мощностью более 3000 л.с. Вертолет новой модели мог бы летать с крейсерской скоростью около 420-430 км/ч, при необходимости развивая до 500 км/ч. Дальность полета задавалась на уровне 1400 м. При максимальном взлетном весе около 16 тонн Ка-92 должен был брать на борт до 30 пассажиров.

Как и Ми-Х1, вертолет Ка-92 несколько раз демонстрировался на выставках исключительно в виде макета и рекламных материалов. Какая-либо информация о дальнейшей реализации проекта отсутствует. Вероятно, работы остановились на одной из ранних стадий проекта, до начала подготовки к строительству прототипа.

Скоростные вертолеты Ми-Х1 и Ка-92 даже внешне напоминают технику, которая может в самое ближайшее время подняться в небо. Другой проект ОАО «Камов» – Ка-90 – привел к появлению макета необычного футуристического вида и нескольких смелых идей. Более того, некоторые особенности этого летательного аппарата не позволяют однозначно классифицировать его как вертолет. Возможно, широкое распространение такой концепции (если, конечно, оно произойдет) приведет к появлению нового термина для обозначения подобной техники.

Скоростной вертолет Ка-90 должен взлетать при помощи воздушного винта, как все прочие машины этого класса. При горизонтальном движении на малых скоростях в качестве движителя должен использоваться несущий винт. При дальнейшем разгоне машины предлагается включать турбореактивный двигатель, установленный в хвостовой части фюзеляжа. После достижения определенной скорости сравнительно широкие лопасти несущего винта должны останавливаться и поворачиваться назад, занимая положение вдоль фюзеляжа. Дальнейший полет на высокой скорости предлагалось осуществлять без использования несущего винта.

Согласно представленной информации, летательный аппарат Ка-90 на скорости до 400 км/ч должен был использовать несущий винт, а в конфигурации со сложенными лопастями мог бы разгоняться до 700-800 км/ч. Такая концепция перспективного летательного аппарата, способного взлетать и садиться на небольшие площадки и летать с высокой крейсерской скоростью, представляет определенный интерес, а также вызывает некоторые вопросы.

Главный вопрос – механизм создания подъемной силы на крейсерском режиме полета со сложенным несущим винтом. Отсутствие четкой информации по этому поводу может ставить под сомнение весь проект. В этом контексте следует вспомнить фантастический фильм «6-й день» (США-Канада, 2000 г., реж. Р. Споттисвуд), в котором использовались летательные аппараты Whispercraft со складным несущим винтом. Вымышленные инженеры из кино оригинально решили проблему уборки винта и обеспечения требуемой подъемной силы: при переходе на крейсерский режим широкие лопасти несущего винта поворачивались в нужное положение и превращались в стреловидное крыло.

Облик перспективных скоростных вертолетов, представленных отечественными конструкторами в последние годы, позволяет строить некоторые предположения о будущем этого направления. Судя по всему, новая техника этого класса, которую предстоит строить и испытывать в обозримом будущем, будет создана на основе проектов Ми-Х1 и Ка-92. Оригинальный и интересный Ка-90 пока слишком смел и сложен для воплощения в металле и испытаний. О перспективах схемы, использованной в проектах Ми-Х1 и Ка-92, могут говорить высказывания генерал-полковника В. Бондарева о примерной скорости полета перспективной техники.

Возможно, в скором времени испытателям придется поднимать в воздух вертолеты Ми-Х1 и Ка-92. Кроме того, нельзя исключать возможность создания новых проектов на основе этих разработок. С уверенностью пока можно говорить только о том, что работы в этом направлении ведутся и уже следует ждать начало строительства опытных вертолетов, способных разгоняться до рекордных скоростей.

По материалам сайтов:
http://itar-tass.com/
http://vz.ru/
http://lenta.ru/
http://xliby.ru/
http://paralay.com/
http://alternathistory.org.ua/

topwar.ru

Вертолет с толкающим винтом | Журнал Популярная Механика

В ближайшие годы на наших глазах обещает развернуться прелюбопытнейшая технологическая гонка. Два российских производителя вертолетной техники, К. Б. Камова и Миля, и один американский, Sikorsky, практически одновременно объявили о начале разработки вертолета с толкающим винтом.

Новые модели обещают существенно изменить привычные представления о винтокрылых машинах: проектная максимальная скорость каждой из них значительно превышает 400 км/ч, которые принято считать технологическим пределом для вертолета

Осведомленный читатель наверняка вспомнит, что попытки создать скоростной вертолет с толкающим винтом предпринимались довольно давно и некоторые из них увенчались успехом если не в коммерческом, то хотя бы в техническом плане. Lockheed AH-56 Cheyenne, совершивший свой первый полет в сентябре далекого 1967 года, мог развивать внушительные 393 км/ч. Но для военных скорость была не так важна, как надежность, простота и дешевизна конструкции, поэтому проект был закрыт и изящный вертолет с дополнительным толкающим винтом уступил место AH-64 Apache традиционной конструкции.

Вертолет Ка-52 обещает стать неотъемлемым элементом транспортной системы, сделав легко доступной любую точку страны, независимо от степени развития аэродромных сетей.

Однако для вертолета 393 и свыше 400 км/ч — это принципиальная разница. В то время как Cheyenne вплотную подобрался к заветному пределу, будущие модели с толкающим винтом обещают его значительно превзойти. А для этого, помимо толкающего винта, нужны дополнительные технологические хитрости. Все три прототипа — «Камова», «Миля» и Sikorsky — выглядят по‑разному. Sikorsky X2 представляет собой машину с соосным несущим и дополнительным толкающим винтами. Ка-92 отличается наличием соосного толкающего винта. Ми-X1 — это вертолет традиционной схемы с несущим, рулевым и дополнительным толкающим винтами.

Разослав по всему миру пресс-релизы с информацией экономического характера, все три фирмы объявили обет молчания касательно деталей конструкции и принципов работы новых машин. На сегодняшний день «Миль» и «Камов» порадовали заинтригованную публику только несколькими макетами перспективных вертолетов, отдельные экземпляры которых весьма значительно отличаются друг от друга и не характеризуются высокой детализацией. А вот опытный образец Sikorsky X2, уже прошедший наземные испытания, все желающие могли рассмотреть на выставке HeliExpo 2008 в Хьюстоне. На примере этой машины мы попробуем разобраться, как будут устроены вертолеты нового поколения. Кстати, формально аппарат с толкающим винтом следует называть не вертолетом, а винтокрылом, так как его горизонтальная тяга определяется не несущим винтом, а дополнительным движителем. И все же позволим себе называть машины по старинке: будет обидно, если слово, к которому мы привыкли, канет в лету вместе с устаревшей конструкцией.

Лопасть Оккама

Технологический предел скорости вертолета определяется разницей в скорости движения наступающей и отступающей лопастей несущего винта относительно воздуха. Скорость движения вертолета прибавляется к скорости наступающих лопастей и вычитается из скорости отступающих лопастей. Если угол атаки лопастей на наступающей и отступающей сторонах ротора будет оставаться неизменным, подъемная сила на наступающей стороне будет значительно больше, чем на отступающей, и вертолет перевернется. Автомат перекоса вертолета классической схемы устроен так, чтобы компенсировать эту разницу, циклически уменьшая угол атаки лопастей на наступающей стороне и увеличивая на отступающей. Это значит, что винт ни при каких обстоятельствах не сможет реализовать весь потенциал подъемной силы: даже при максимальном угле атаки лопастей отступающей стороны подъемная сила наступающей стороны будет далека от максимально возможной.

Винтокрыл Ка-22 был разработан в конце 50-х годов для военно-воздушных сил СССР. Грузовой аппарат с двумя несущими и двумя толкающими роторами мог принимать на борт до 16,5 тонн груза и летать со скоростью 350 км/ч. Интересно, что на высокой скорости несущие винты переходили в режим авторотации, и аппарат превращался в огромный автожир. Ка-22 совершил свой первый полет 15 августа 1959 года. В августе 1964 один из опытных образцов винтокрыла вошел в неконтролируемый правый поворот, за которым последовало сваливание. Из пяти членов экипажа лишь троим удалось катапультироваться. После трагической аварии проект был закрыт.

Так же расточительно мы обращаемся с подъемной силой, заставляя вертолет лететь вперед. Чтобы набрать скорость, приходится увеличивать угол атаки лопастей в задней части ротора и уменьшать в передней. Максимального угла атаки всех лопастей, равно как и максимально возможной подъемной силы, мы не получим.

Схема с двумя пересекающимися роторами, установленными под небольшим углом друг к другу, была впервые применена в 1942 году в нацистской Германии для небольшого противолодочного вертолета Flettner Fl 282 Kolibri. Ее придумал конструктор Антон Флеттнер, который после войны присоединился к американской компании Kaman. Основное преимущество синхрокоптеров, как иногда называют вертолеты с пересекающимися роторами, заключается в повышенной стабильности при зависании. Кроме того, синхрокоптеры работают значительно тише вертолетов, построенных по классической схеме. На сегодняшний день в мире эксплуатируется около 40 вертолетов K-Max.

Интересно, что в вертолетах соосной схемы (большинство моделей Камова) для обоих винтов используется практически такой же автомат перекоса, как в одновинтовых машинах. Роторы, вращающиеся в противоположные стороны, компенсируют потерю подъемной силы на отступающих лопастях без помощи автомата перекоса, поэтому схема Камова превосходит классическую по энерговооруженности. Но необходимость создавать горизонтальную тягу с помощью несущих винтов по‑прежнему заставляет идти на энергетический компромисс.

Sikorsky S-72 — это уникальная гибридная экспериментальная платформа с несущим крылом, основным и рулевым роторами и двумя реактивными двигателями, предназначенная для испытания различных вертолетных схем. Летающая лаборатория впервые оторвалась от земли 12 октября 1976 года. Основной ротор S-72 был сбрасываемым: если в полете что-то шло не по плану, испытатели могли одним нажатием кнопки превратить вертолет в реактивный самолет и вернуться на аэродром. На Sikorsky S-72 была испытана концепция ротора X-wing, широкие и жесткие лопасти которого после набора высоты останавливались и играли роль несущего крыла.

В соосной схеме Sikorsky X2 автомат перекоса не несет компенсаторных функций. Несущие винты не отвечают за создание горизонтальной тяги и компенсируют взаимное стремление к крену, поэтому необходимость в циклическом изменении шага винта отпадает. И наступающая, и отступающая стороны ротора X2 всегда развивают максимум подъемной силы. Специалисты Sikorsky называют эту технологию ABC (концепция наступающей лопасти, Advancing Blade Concept). Согласно ABC подъемная сила определяется мощью наступающей лопасти, а не ограничивается возможностями отступающей. Это означает, что вертолет станет экономичнее и сможет преодолевать большие расстояния без дозаправки. Но главное, что по сравнению с вертолетами привычных схем он сможет поддерживать высоту при меньшей скорости вращения главного ротора. А это один из определяющих факторов максимальной скорости.

Чем медленнее, тем быстрее

На определенной скорости горизонтального полета скорость движения отступающей лопасти относительно набегающего потока воздуха, а значит, и подъемная сила становятся равны нулю. Для вертолета классической конструкции, подъемная сила которого ограничена возможностями отступающих лопастей, наступает технологический предел скорости, приблизительно равный 400 км/ч. Однако вертолет с технологией ABC может спокойно продолжить разгон — даже после того как подъемная сила на отступающей стороне исчезнет, на наступающей она будет продолжать расти. Концепция уже доказала свою жизнеспособность на экспериментальном вертолете Sikorsky S-69. С помощью двух реактивных двигателей, создающих горизонтальную тягу, аппарат разогнался до 518 км/ч, опираясь на подъемную силу наступающих лопастей соосного винта.

Sikorsky X2
Разработчик	Sikorsky Aircraft
Экипаж	2 человека
Назначение	Экспериментальная платформа
Особенности конструкции
Силовая установка	Турбовальный двигатель LHTEC T800-LHT-801 (1000−1340 кВт)
Несущий винт	2 соосных четырехлопастных ротора
Толкающий винт	6-лопастной ротор
Система управления	электродистанционная Fly-by-Wire
Крепление лопастей	бесшарнирное
Динамические показатели
Крейсерская скорость	460 км/ч
Максимальная взлетная масса	3600 кг
Дальность полета без дозаправки	1300 км

Когда законцовки лопастей вертолета приближаются к скорости звука, сопротивление вращению резко возрастает. Это может стать следующим скоростным пределом для вертолета. Скорость вращения несущих роторов Sikorsky X2 автоматически снижается, начиная со скорости 390 км/ч. На максимальной скорости, а это 474 км/ч, замедление составит 20%. Тот факт, что скорость горизонтального полета не определяется несущими винтами и подъемная сила используется максимально эффективно, позволяет роторам вращаться очень медленно, а вертолету — лететь очень быстро.

Знаменитый конвертоплан V-22 Osprey разрабатывался компаниями Bell и Boeing в течение 30 лет. Летающий трансформер совершил первый испытательный полет 19 марта 1989 года и вскоре продемонстрировал способность превращаться из вертолета в самолет прямо в воздухе. Максимальная скорость V-22 достигает 638 км/ч. Отчасти Osprey повторил судьбу Cheyenne: конвертоплан, сложнейшая конструкция которого на 70% состоит из композитных материалов, оказался слишком дорогим для повсеместного применения в армии ($70 млн за единицу в 2007 году). Тем не менее, на сегодняшний день V-22 остается единственным конвертопланом, выпускаемым серийно.

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. 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. Все винты приводятся одним турбовальным мотором LHTEC T800 мощностью свыше 1000 кВт. Общий шаг регулируется электроприводами, встроенными во втулки бесшарнирных несущих винтов. Кстати, сами винты сделаны из композитных материалов и отличаются улучшенным соотношением подъемной силы к сопротивлению за счет инновационной формы и профиля. Втулка соосного винта X2 будет заключена в аэродинамический обтекатель, который значительно снижает аэродинамическое сопротивление машины на скоростях свыше 400 км/ч.

Аббревиатура VTDP расшифровывается как Vectored Thrust Ducted Propeller, то есть ротор с управляемым вектором тяги. X-49A VTDP представляет собой многоцелевой военный вертолет Sikorsky YSH-60F Seahawk, основательно переделанный компанией Piasecki в целях испытания перспективной скоростной схемы. Толкающий хвостовой ротор машины установлен в трубе, за которой располагаются киль и руль высоты. Вращательный момент основного ротора компенсируется воздушным потоком, направляемым килем. На высокой скорости крен машины управляется с помощью флаперонов. Первый полет X-49A VTDP состоялся 29 июня прошлого года. В настоящее время испытания продолжаются.

Распространено заблуждение, что у Sikorsky X2 вовсе нет автомата перекоса. Убедиться в обратном вы можете сами, внимательно рассмотрев фотографии машины. Увидеть этот узел непросто, потому что циклический шаг у X2 регулируется только для нижнего несущего винта. Для управления креном и маневрирования на низких скоростях этого вполне достаточно — ведь несущий ротор не участвует в создании горизонтальной тяги в крейсерском полете.

Знаменитый Chinook — двухвинтовой двухмоторный тяжелый транспортник — состоит на вооружении ВВС США с середины 60-х годов. И в те времена, и даже сегодня эта махина способна обогнать многие вертолеты традиционной конструкции — максимальная скорость CH-47 достигает 315 км/ч. Аппарат может взять на борт до 55 пехотинцев и до 13 тонн груза. Chinook — один из немногих вертолетов с необычной конфигурацией винтов, получивших широкое распространение, производящихся серийно и применяющихся военными разных стран до сих пор. В настоящее время CH-47 состоит на вооружении США, Великобритании, Италии, Австралии, Японии и еще многих стран.

Испытание временем

Вертолет, показанный на выставке в Хьюстоне, — это всего лишь демонстратор технологии X2, на базе которой Sikorsky предлагает построить целую серию разнообразных летательных аппаратов различного назначения. Это может быть и высокоскоростной боевой вертолет, и экономичный (и не менее быстрый) пассажирский вертолет бизнес-класса, и тяжелый транспортник с грузоподъемностью до 20 т, и 40-тонный летающий кран. Также по технологии X2 планируется построить беспилотный летательный аппарат. Компания обещает, что ближе к концу нынешнего года состоятся первые летные испытания X2. Они-то и расставят все точки над i в будущем вертолетостроения.

В конструкции Sikorsky X2 используется перспективная система бесшарнирного ротора.

«Миль» обещает представить широкой публике действующий образец машины с толкающим винтом в 2011 году. Это будет скоростной пассажирский вертолет, который призван разделить участь самолетов региональных авиалиний в труднодоступных районах со слаборазвитой аэродромной сетью. Сможет ли Ми-X1 тягаться с машиной Sikorsky, пока непонятно: вертолет с единственным несущим винтом не может воспользоваться преимуществами концепции наступающей лопасти.

По мнению президента компании Sikorsky Aircraft Джеффри Пино, Sikorsky X2 должен кардинально изменить расстановку сил на рынке винтокрылых машин. Если проект будет воплощен в жизнь, к вертолетам будут предъявляться принципиально иные требования.

Ka-92 с соосным несущим и соосным толкающим винтами будет рассчитан на перевозку 30 пассажиров на расстояние более 1400 км без дозаправки. Крейсерская скорость вертолета будет достигать 450 км/ч. «Ка-92 — это не просто вертолет, это элемент транспортной системы, которая в совокупности с магистральными самолетами сделает доступной любую точку нашей страны, — говорит генеральный конструктор ОАО «Камов» Сергей Михеев. — К примеру, вылетев из Мурманска, Ка-92 с нефтяниками-вахтовиками на борту мог бы долететь до нефтяных платформ в районе Штокманского месторождения, удаленных на 700−800 км, и вернуться на аэродром базирования без дозаправки». Специалисты фирмы «Камов» обещают применить несколько принципиально новых для вертолетной отрасли технических решений, которые позволят радикально увеличить скорость полета машины. Подробности пока не раскрываются. На разработку Ка-92 «Камов» отводит себе не менее восьми лет. «Что касается сроков, я собираюсь еще при жизни полетать на этом вертолете», — отшучивается 70-летний конструктор Михеев.

Торопиться конструкторам некуда. Принимая во внимание различия в назначении и конструкции всех трех машин, можно предположить, что прямыми конкурентами они не станут. Кроме того, до начала летных испытаний трудно сказать, какая из трех предложенных схем окажется самой быстрой, самой экономичной и самой надежной.

Статья опубликована в журнале «Популярная механика» (№8, Август 2008).

www.popmech.ru

Показан прототип скоростного вертолета Sikorsky S-97 Raider » Военное обозрение

2 октября компания Sikorsky Aircraft провела презентацию своей новой разработки. Публике показали первый прототип перспективного скоростного вертолета S-97 Raider. Эта машина создается на основе последних экспериментальных проектов и предназначена для замены имеющейся в войсках техники. Машина Sikorsky S-97 Raider относится к пока не слишком многочисленному классу скоростных вертолетов, создаваемых различными компаниями в последние годы. В будущем вертолеты S-97 планируется поставлять в войска.

Скоростной вертолет S-97 разрабатывается на основе опыта, полученного специалистами фирмы «Сикорский» в ходе проекта X2. Главная цель нового проекта – создание вертолета, способного летать со скоростью не менее 350-400 км/ч. Из-за некоторых особенностей аэродинамики лопастей современные вертолеты не могут летать с такими скоростями. Проект S-97 призван решить эту проблему, а также дать вооруженным силам США и других стран вертолетную технику с высокими характеристиками.

Необходимо отметить, что машина Sikorsky S-97 Raider по некоторым признакам не в полной мере соответствует определению «вертолет». Подобную технику, создаваемую в последнее время, обозначают терминами «скоростной вертолет» и «винтокрыл». Тем не менее, новый класс авиационной техники пока только формируется, из-за чего общепринятый термин для ее обозначения еще не определен. В материалах компании Sikorsky новая разработка именуется вертолетом. Так и будем называть ее.

Проект S-97 является первой разработкой фирмы «Сикорский» в этой области, создаваемой с учетом реального использования. Новые скоростные вертолеты предполагается предложить вооруженным силам США, где они смогут заменить разведывательные вертолеты OH-58 Kiowa Warrior. Новая техника сможет выполнять разведывательные полеты, доставлять солдат в заданные районы, а также поддерживать огнем действия наземных подразделений. Таким образом, компания Sikorsky фактически создала новый многофункциональный военный вертолет.

Первый боевой вертолет новой схемы получился сравнительно небольшим и легким. Общая длина машины не превышает 11 м, максимальный размах плоскостей (стабилизатор) равен 4,87 м, а диаметр соосных несущих винтов составляет 10,4 м. Заявленный взлетный вес машины не превышает 5 тонн. Утверждается, что при таких габаритах и весе вертолет S-97 Raider сможет выполнять широкий круг различных задач.

Новый вертолет имеет вытянутый фюзеляж обтекаемой формы. В носовой части фюзеляжа находится двухместная кабина с расположением двух пилотов бок о бок. Кабина оснащена двумя боковыми дверями для посадки пилотов. В средней части фюзеляжа предусмотрена грузовая/пассажирская кабина. По данным разработчиков, вертолет сможет перевозить до шести десантников или равноценное количество грузов, например, запас топлива и вооружения.

Над кабиной расположен турбовальный двигатель и главный редуктор. Последний распределяет мощность двигателя на соосные несущие винты и на толкающий хвостовой винт. Хвостовой винт является одной из основных особенностей проекта, влияющих на весь технический облик машины. Именно хвостовой винт должен обеспечивать высокую скорость полета.

Для размещения вооружения в средней части фюзеляжа имеется небольшое крыло с двумя точками подвески вооружения. Для управления полетом на высоких скоростях в хвостовой части машины имеется стабилизатор с рулем высоты с килями на концах, а также дополнительный подфюзеляжный киль. Последний вмещает в себя хвостовое колесо шасси, убираемое в полете. Основные опоры шасси располагаются в носовой части фюзеляжа за кабиной экипажа и убираются в полете.

Вертолет Sikorsky S-97 Raider оснащен соосными несущими винтами оригинальной конструкции. Главной проблемой, мешающей вертолетам развивать большие скорости, является специфическое обтекание лопастей. По достижении определенной скорости полета скорость движения концевой части лопасти относительно воздушного потока превышает скорость звука, что приводит к срыву потока и потере подъемной силы. Принципы полета вертолета таковы, что это явление нельзя исключить полностью, однако можно «перенести» его начало на более высокие скорости. Для этого могут применяться различные методы и технологии.

Инженеры компании «Сикорский», проведя анализ данных, собранных в ходе испытаний экспериментального вертолета X2, выработали список ноу-хау, использованных в проекте S-97. Для оптимизации аэродинамики несущих винтов на больших скоростях было решено повысить жесткость лопастей, а также оснастить их стреловидными законцовками, рассчитанными для работы на более высоких скоростях в сравнении с основной частью лопасти. Благодаря этому два четырехлопастных несущих винта могут эффективно работать на сравнительно больших скоростях.

Необходимость улучшения аэродинамики всего вертолета заставила конструкторов использовать обтекатели втулки несущего винта. Механизмы автоматов перекоса обоих винтов закрыты обтекателями характерной сложной формы. Между ними помещен дополнительный обтекатель, в плане имеющий форму капли.

Взлет и посадка, а также полет с малыми и средними скоростями должны обеспечиваться несущими винтами. Все эти этапы полета предлагается выполнять «по-вертолетному». При переходе на высокоскоростной полет задача обеспечения поступательного движения полностью возлагается на толкающий винт, расположенный в хвостовой части. Использован шестилопастной воздушный винт с изменяемым шагом лопастей. Вероятно, при полете на скоростях более 250-300 км/ч подъемная сила должна обеспечиваться не только несущими винтами, но и плоскостями: развитым стабилизатором и небольшим крылом. Управление в высокоскоростном полете обеспечивается рулем высоты на стабилизаторе и рулями направления на килях.

На двух пилонах вертолета S-97 могут подвешиваться управляемые ракеты AGM-114 Hellfire, блоки неуправляемых ракет и пулеметные контейнеры. Подобная боевая нагрузка обеспечит достаточно высокую гибкость применения вертолета для поддержки наземных подразделений. Таким образом, вертолет может выполнять не только транспортные или разведывательные задачи, но и некоторые ударные.

Использованные ноу-хау, как утверждается, обеспечивают достаточно высокие летные характеристики. При использовании хвостового толкающего винта вертолет S-97 Raider может летать со скоростью до 220 узлов (около 407 км/ч). Дальность полета превышает 600 км, максимальная продолжительность полета – более 160 минут. В дальнейшем возможно значительное увеличение дальности полета за счет установки подвесных топливных баков или системы дозаправки в полете.

Скоростной вертолет Sikorsky S-97 Raider неоднократно демонстрировался на различных выставках в виде макета. 2 октября публике впервые показали прототип машины, который будет использоваться в испытаниях. Первый полет вертолета с бортовым номером N971SK должен состояться в декабре этого года. В обозримом будущем закончится строительство второго прототипа, который так же будет участвовать в летных испытаниях.

Компания Sikorsky Aircraft возлагает большие надежды на новый проект. Более того, S-97 Raider называют новым поколением боевых вертолетов. За четыре года компания, объединив усилия с несколькими смежными организациями, создала первый в мире скоростной вертолет, который после прохождения испытаний и доводки может быть принят в эксплуатацию вооруженными силами. Руководство авиастроительной компании считает это поводом для гордости и надеется на успешное завершение проекта.

Действительно, проект S-97 Raider, как минимум, представляет большой интерес. Конструкторам компании «Сикорский» удалось не только разработать несколько экспериментальных проектов, но и использовать полученные знания при разработке техники, предназначенной для реального использования. Напомним, с конца шестидесятых годов американские авиастроители занимаются проблематикой скоростных вертолетов с соосными несущими винтами и дополнительным толкающим/тянущим движителем.

Еще в середине семидесятых годов фирма Sikorsky построила два прототипа летательного аппарата S-69, оснащенного соосными несущими винтами и двумя турбореактивными двигателями. Во время испытаний машина развивала скорость свыше 515 км/ч. Тем не менее, экспериментальный летательный аппарат имел несколько серьезных недостатков, из-за чего проект был остановлен после испытания прототипов.

Наибольших успехов в области скоростных вертолетов фирма «Сикорский» достигла в конце прошлого десятилетия. В августе 2008 года состоялся первый полет экспериментального вертолета X2, построенного по той же схеме, что и предлагаемый армии S-97. Используя соосные несущие винты и толкающий винт, вращаемые одним турбовальным двигателем, этот вертолет смог разогнаться до 460 км/ч. Испытания вертолета Sikorsky X2 продолжались до 2011 года, после чего проект был закрыт, а все силы компании брошены на разработку нового скоростного вертолета.

Проект скоростного вертолета Sikorsky S-97 Raider вышел из стадии конструкторских работ и готовится к началу испытаний. Первый полет прототипа новой модели должен состояться до конца этого года. Испытания и доводка вертолета займут некоторое время, после чего вооруженным силам США будет предложен новый образец авиационной техники. Точное будущее новой машины пока может быть предметом споров. Однако ввиду немногочисленности проектов техники нового класса проект S-97 Raider уже вошел в историю мировой авиации.

По материалам сайтов:
http://sikorsky.com/
http://i-mash.ru/
http://janes.com/
http://defenseworld.net/

topwar.ru

скоростной вертолёт | Авиация России

В Центральном аэрогидродинамическом институте имени Жуковского прошли экспериментальные продувки вертолётной лопасти с целью отработки технологии гашения колебаний. Полёт вертолёта — крайне сложное аэродинамическое явление: лопасти вращаются и в то же время взаимодействуют с набегающим потоком воздуха. В результате каждая из них сначала движется навстречу потоку, потом по потоку. Разная относительная […]

Подробнее

Проект перспективного скоростного вертолёта, способного развивать скорость до 400 км/час, успешно защищён в Минобороны России, сообщает РИА Новости. Военное ведомство остановило свой выбор на одноосной схеме машины конструкторского бюро имени Миля. «Проект в Минобороны представили и успешно защитили, в итоге остановились на одноосной схеме Миля. Пока речь идёт о машине, […]

Подробнее

Работы по созданию скоростного вертолёта будут вестись в рамках реализации новой государственной программы вооружения (2018-2027 годы), заявил замминистра обороны РФ Юрий Борисов. Об этом сообщает РИА Новости. «В планах министерства обороны на текущую ГПВ запланирована работа по созданию скоростного вертолёта. Безусловно, военным всегда хочется, чтобы было быстрее. Скоростные характеристики нас […]

Подробнее

Вертолёт соосной схемы со скоростью свыше 500 км/ч разрабатывается в интересах Минобороны РФ. Об этом сообщил директор департамента авиационной промышленности Минпромторга РФ Сергей Емельянов. «Одновременно проводятся две работы. Уже определились, что на одноосной схеме возможно достичь скоростей 450 км/ч. Все, что выше, пока на одноосной не получается. А на соосной […]

Подробнее

Лётные испытания «летающей лаборатории» Перспективного скоростного вертолёта продолжаются, сообщает журнал «Вертолётная индустрия» в Facebook. Летающая лаборатория ПСВ представляет собой экспериментальный летательный аппарат, созданный на базе вертолёта Ми-24К, который является наиболее оптимальным с точки зрения аэродинамической компоновки для выполнения скоростных полётов. Некоторые элементы фюзеляжа летающей лаборатории доработаны, что значительно снижает сопротивление […]

Подробнее

В Центральном аэрогидродинамическом институте имени Жуковского ведутся исследования по тематике скоростных вертолётов. Изучается схема винтокрылого летательного аппарата с останавливаемым в полёте несущим винтом-крылом, сообщает пресс-служба ЦАГИ. Подробно об этих достижениях рассказал ведущий инженер отделения аэродинамики и динамики вертолётов, штопора и аэродинамики самолётов на больших углах атаки ФГУП «ЦАГИ» Валерий Горбань. […]

Подробнее

В октябре 2016 года во время испытаний «демонстратора технологий скоростного вертолёта» (ПСВ) на базе Ми-24 была достигнута скорость 405 км/ч, сообщает медиаресурс «Техносфера». Тем самым был превышен предыдущий отечественный рекорд, установленный в 1978 году на версии вертолёта Ми-24 — 368 км/ч. В 1986 году официальный мировой рекорд был установлен на […]

Подробнее

Бортовой комплекс для российского перспективного скоростного вертолёта будет создан в 2018 году, заявил 14 октября в ходе выставки вооружений «АрмХайтек-2016» официальный представитель предприятия-разработчика данных комплексов – Объединённой приборостроительной корпорации, сообщает РИА Новости. Ранее в этом году заместитель гендиректора холдинга «Вертолёты России» Андрей Шибитов заявлял журналистам, что в июне 2016 года […]

Подробнее

Облик перспективного скоростного вертолёта (ПСВ) будет определяться экономической целесообразностью, рассматриваются все варианты. Об этом сообщил ТАСС гендиректор холдинга «Вертолёты России» Александр Михеев в кулуарах Петербургского международного экономического форума (ПМЭФ-2016). «Мы смотрим все варианты», — сказал собеседник агентства, отвечая на вопрос, какая схема будет применена в ПСВ. В отечественном вертолётостроении «есть […]

Подробнее

В июне перспективный российский скоростной вертолет (ПСВ) совершит полет со скоростью до 450 км/ч. Об этом сообщил заместитель генерального директора холдинга «Вертолеты России» по производству и инновациям Андрей Шибитов. «Вертолет-лаборатория готовится совершить полет на заданную скорость, в начале июня мы ожидаем этот полет и надеемся, что на первом этапе он […]

Подробнее

---

---

aviation21.ru

Вертолёт Сикорский Х2 — самый быстрый в мире. Авто, мото и транспорт. Добавил Александр Лихолай — VilingStore.net

В 2009 году фирма Sikorsky Aircraft доставив в летно-испытательный центр в Уэст-Палм-Биче (шт. Флорида) экспериментальный скоростной вертолет Х2, приступила к выполнению основной программы летных испытаний. До этого вертолет выполнял полеты на заводе фирмы. Первый полет вертолет Х2, оснащенный соосным несущим винтом с жестким креплением лопастей и толкающим пятилопастным воздушным винтом, совершил еще в августе 2008 г. К моменту доставки в Уэст-Палм-Бич вертолет налетал 15 ч, выполняя полеты на режимах висения и горизонтальные полеты с небольшой скоростью. На заключительном этапе заводских испытаний включался толкающий воздушный винт. Однако максимальная скорость не превышала 100 км/ч.

Вертолёт Сикорский Х2 — самый быстрый в мире

В летно-испытательном центре конструкция вертолета Х2 будет доработана. В частности, втулку несущего винта и колеса шасси закроют обтекателями. Ведущий летчик-испытатель вертолета Кевин Бреденбек заявил, что до конца текущего года он планирует довести максимальную скорость полета вертолета до 460 км/ч. Фирма Sikorsky не комментирует заявление летчика, но сообщает, что летные испытания в Уэст-Палм-Биче пройдут в три этапа. На первом этапе намечается получить скорость около 150 км/ч, на втором — 220 км/ч и на третьем -460 км/ч. Сроки выполнения этапов фирма не уточнила.

Вертолёт Сикорский Х2 — самый быстрый в мире

Sikorsky Aircraft разработает, построит и испытает два прототипа перспективного тактического вертолета на базе технологии Х2, сообщается в пресс-релизе компании, выпущенном в четверг. Эта технология позволила вертолету-демонстратору развить максимальную скорость в 420 км/ч, что является неофициальным мировым рекордом среди вертолетов. Компания утверждает, что целью программы является создание винтокрылой машины с максимальной скоростью 470-500 км/ч, не уступающей современным самолетам. При этом машина сохранит все особенности, присущие обычному вертолету: высокую маневренность, способность совершать вертикальный взлет и посадку, зависать в воздухе.

Надо отметить, что попытки создания скоростных вертолетов предпринимались и ранее, однако прирост летных характеристик при этом сводился на нет усложнением и удорожанием конструкции.

Действительно, при всех своих колоссальных достоинствах современные вертолеты значительно уступают по скорости полета самолетам сравнимой мощности, размеров и грузоподъемности. В то время как самолеты давно преодолели звуковой барьер, скорость серийных вертолетов не превышает в лучшем случае 315-320 км/ч. Мировой рекорд скорости для вертолетов, по правилам ФАИ, был установлен 11 августа 1986 г. в полете над Гластонбери, гр. Сомерсет, Великобритания. На используемом для демонстрационных полетов вертолете марки Westland Linx они показали среднюю скорость 400,87 км/ч.

Технический предел скорости вертолетов вызван целым рядом факторов. При конструировании воздушных винтов конструкторы должны совмещать зачастую противоречивые требования. Например, в классическом вертолете главный винт (или винты) являются одновременно и движителем, и несущей системой, тогда как на самолете подъемную силу обеспечивает крыло, а поступательное движение — тяга двигателя.

Большой комплекс проблем связан с тем, что на лопасть несущего винта, в отличие от крыла, воздушный поток набегает не только за счет поступательного движения вертолета, но и от собственного вращения. На определенной скорости полета скорость движения отступающей лопасти относительно набегающего потока воздуха, а значит и подъемная сила, становятся равны нулю. Для вертолета классической конструкции, подъемная сила которого ограничена возможностями отступающих лопастей, наступает технологический предел скорости, приблизительно равный 400 км/ч.

Прежде эту проблему пытались решить, разгрузив винт с помощью небольшого крыла, которое на больших скоростях обеспечивало бы заметную часть подъемной силы. Таким крылом оснащены классические вертолеты Ми-6 и Ми-24. Но слишком развитым такое крыло быть не может, так как на нем из-за сопротивления воздуха расходуется впустую часть энергии потока, отбрасываемого несущим винтом.

Другое направление в создании скоростных вертолетов представляют собой винтокрылы — машины, в которых поступательное движение обеспечивается не только несущим винтом, но и двигателями горизонтальной тяги — реактивными или винтовыми, а заметную часть подъемной силы создает развитое крыло. Таким был советский тяжелый винтокрыл поперечной схемы Ка-22, разработанный и построенный в самом начале 1960-х годов. В 1961 году экипаж ОКБ во главе с Д. Ефремовым установил на Ка-22 восемь мировых рекордов, в том числе рекорды скорости — 356,3 км/ч и максимальной массы груза, поднятого на высоту 2000 м, — 16485 кг. Это был удачный по многим параметрам аппарат, один из четырех построенных даже поступил в опытную эксплуатацию ВВС. Однако после двух катастроф, произошедших по невыясненным причинам, его доводка была прекращена, а средства были направлены на создание тяжелого Ми-6.

Работы по винтокрылам велись и в США фирмой Lockheed. В попытках увеличить скорость фирма снабдила легкий вертолет Х-51 развитым крылом и реактивным двигателем, асимметрично расположенным слева. Модернизированный таким образом Lockheed XH-51A Compound показал 486,9 км/ч по сравнению с 290 км/ч, которые развивал базовый вертолет. Но двухмоторная машина оказалась столь прожорливой, что от нее отказалась даже армия США, желавшая получить легкий скоростной вертолет-разведчик.

Попыткой практической реализации концепции стал боевой винтокрыл конца 1960-х Lockheed AH-56 Cheyenne, на который американские военные возлагали очень большие надежды. Фирма построила комбинированный вертолет с изящным фюзеляжем, крыльями малого размаха, убирающимся шасси и экипажем из двух человек. Он был оснащен турбовальным двигателем, вращавшим четырехлопастные несущий и рулевой винты плюс трехлопастный воздушный толкающий винт на хвосте машины.

Вертолет развивал максимальную скорость 392 км/ч и крейсерскую 362 км/ч, но без наружной подвески, притом что встроенное вооружение машины включало многоствольный пулемет, или автоматическую пушку, или автоматический гранатомет, что для боевой машины явно маловато. С подвесным вооружением «Шайен» показывал скорость в пределах 310-315 км/ч, что сравнимо со скоростью вертолетов обычной схемы, вроде Ми-24, производство которого начиналось в СССР. Пентагон готов был принять на вооружение некоторое количество AH-56 в варианте только со встроенным вооружением в качестве истребителя вертолетов, но не удалось даже это: после выпуска 10 серийных машин выяснилось, что для полномасштабной серии требуются дополнительные капиталовложения, превосходящие средства, уже затраченные на программу. «Платиновый» винтокрыл оказался не нужен. В результате нового конкурса на свет появился известный сегодня на весь мир AH-64 Apache самой что ни на есть классической конструкции.

Относительно успешным можно назвать лишь один винтокрыл — транспортный и пассажирский Rotodyne британской компании Fairey Aviation. Этот крупный аппарат мог перевозить 54-60 пассажиров или 8 тонн груза со скоростью 340 км/ч и был оснащен оригинальной силовой установкой. На взлете и посадке мощность от двух турбовинтовых двигателей через муфту передавалась на турбокомпрессор, вырабатывавший сжатый воздух. Сжатый воздух, в свою очередь, через систему трубопроводов подавался к реактивным двигателям на законцовках лопастей, где смешивался с топливом и сгорал, создавая тягу для раскрутки ротора. В полете вся мощность расходовалась на тянущие винты, а ротор работал в режиме авторотации, создавая подъемную силу вместе с крылом. Аппарат заказала авиакомпания ВЕА для перевозок транзитных пассажиров с лондонских вокзалов в аэропорты: своего рода комфортабельный воздушный автобус, который не застревает в пробках. Однако когда выяснилось, что реактивный винт создает невыносимый шум на местности, компания заказ аннулировала, и в 1962 году программу закрыли.

Все описанные винтокрылы имели те или иные недостатки: «Компаунд» — повышенный расход топлива, «Шайен» — сложную трансмиссию, а «Ротодайн» очень сильно шумел. Пожалуй, лишь Ка-22 имел хорошие перспективы, но доводить до серии столь необычную машину просто испугались. Тем не менее при ином стечении обстоятельств многие из них нашли бы свою узкую нишу.

Однако один недостаток винтокрылов кажется хроническим: на определенном режиме полета несущий винт, не создающий тяги, превращается в ненужное украшение, подобно оленьим рогам зимой — драться уже не с кем, а за ветки цепляются. Такую конструкцию приходилось таскать, тратя на нее топливо, массу конструкции, жертвуя скоростью и грузоподъемностью ради нескольких минут на взлете и посадке.

Компания Sikorsky предложила иное решение проблемы падения подъемной силы — концепцию опережающей лопасти, по-английски она обозначается сокращением АВС.

Вертолет с технологией ABC может спокойно продолжить разгон — даже после того как подъемная сила на отступающей стороне исчезнет, на наступающей она будет продолжать расти. Концепция уже доказала свою жизнеспособность на экспериментальном вертолете Sikorsky S-69. С помощью двух реактивных двигателей, создающих горизонтальную тягу, аппарат разогнался до 518 км/ч, опираясь на подъемную силу наступающих лопастей соосного винта.

Когда законцовки лопастей вертолета приближаются к скорости звука, сопротивление вращению резко возрастает. Это может стать следующим скоростным пределом для вертолета. Скорость вращения несущих роторов Sikorsky X2 автоматически снижается, начиная со скорости 390 км/ч. На максимальной скорости, а это 474 км/ч, замедление составит 20%. Тот факт, что скорость горизонтального полета не определяется несущими винтами и подъемная сила используется максимально эффективно, позволяет роторам вращаться очень медленно, а вертолету — лететь очень быстро.

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. 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. Все винты приводятся в движение одним турбовальным мотором LHTEC T800 мощностью свыше 1000 кВт. Общий шаг регулируется электроприводами, встроенными во втулки бесшарнирных несущих винтов. Кстати, сами винты сделаны из композитных материалов и отличаются улучшенным соотношением подъемной силы к сопротивлению за счет инновационной формы и профиля. Втулка соосного винта X2 будет заключена в аэродинамический обтекатель, который значительно снижает аэродинамическое сопротивление машины на скоростях свыше 400 км/ч.
Президент компании Джеф Пино утверждает, что X2 совершит революцию в вертолетной индустрии. Но так ли это?

Действительно, невысокая по сравнению с другими летательными аппаратами скорость вертолетов до сих пор не препятствовала их самому широкому применению как в народном хозяйстве, так и в военном деле. Ведь никто не требует от трактора-вездехода скорости Lamborghini, а от танка на «пересеченке» — данных кроссового мотоцикла. Тем не менее оба прекрасно справляются со своими задачами, хотя ниша скоростных тракторов и быстроходных танков, тем не менее, существует. Так существует и ниша для скоростных вертолетов: в качестве специального скоростного транспорта для спасателей, медиков, VIP-персон, в конце концов. В военном аспекте скоростные вертолеты будут хороши в качестве легких вооруженных разведчиков, истребителей малоскоростных воздушных целей, например, ударных вертолетов или беспилотников, вертолетов спецназа.

Но дело в том, что любые попытки преодолеть врожденные недостатки винта достигаются лишь большими усилиями, а польза от них не всегда очевидна. Так, один из способов заставить вертолет лететь быстрее — улучшение аэродинамики фюзеляжа. Для этого, например, в свое время на самолетах была принята система уборки шасси. Однако на вертолетах она себя практически не оправдала: даже при модернизации Ми-24 в новейшую версию Ми-35 от нее отказались в пользу экономии веса и безопасности экипажа при жесткой посадке. Одноклассники советского «Крокодила» итальянская «Мангуста», американский «Апач», европейский «Тигр» и южноафриканский «Руивалк» изначально имеют неубирающиеся ноги. То есть даже такое простое улучшение себя не оправдало.

Опять же, на вертолете Х2 применена сложная трансмиссия, распределяющая мощность между соосными несущими и толкающим винтами. Как она поведет себя в эксплуатации? Насколько окажется уязвимой в боевых условиях? Сколько это все будет стоить в серии? На эти вопросы пока нет ответа.

Следует заметить, что аналогичные работы ведутся и в нашей стране, и в Европе. Один из лидеров индустрии, компания Eurocopter , приступил к созданию собственного скоростного вертолета Eurocopter Х3. Наконец-то официально включились в гонку вертолеты отечественных школ, правда удивительно, что конкурируют они не только с Х2, но и между собой. Ми-Х1 — с отличной от других концепцией одновинтового вертолета. Ка-92 — со схемой, похожей на Х2, и, со слов генерального конструктора, возможностью быстрого развития из концепта целого семейства скоростных машин.

Таким образом, даже появление очередного скоростного вертолета революции в отрасли не сделает, по крайней мере пока. Вертолеты классической схемы отлично справляются со своими функциями, представляя собой довольно консервативные конструкции. Несомненно, при наличии спроса скоростные машины займут свою нишу, но смогут ли они ее расширить — большой вопрос.

vilingstore.net

Об особенностях проектирования скоростных вертолетов

В публикации http://maxpark.com/community/547/content/2736361 говорилось, что в России приступили к разработке перспективного скоростного вертолета. Данная статья более подробно развивает эту тему.

В публикации http://www.plam.ru/transportavi/vzlyot_2009_08_09/p11.php сообщается, что журнал «Взлёт» уже рассказывал о работах по проектированию перспективных скоростных вертолетов, ведущихся обоими конструкторскими центрами ОАО «Вертолеты России» (дочернее предприятие ОАО «ОПК «Оборонпром») — фирмой «Камов», разрабатывающей проект Ка-92, и МВЗ им. М.Л Миля, работающим по теме Ми-Х1. Несмотря на разные подходы и отличающиеся технические решения, эти исследования имеют одну цель: создание вертолета, способного летать заметно быстрее — достигать в крейсерском полете скорости 450–500 км/ч. Главный редактор «Взлёта» Андрей Фомин встретился с генеральным конструктором ОАО «Камов» Сергеем Михеевым и попросил его рассказать о новых проектах и особенностях работ по скоростным вертолетам в целом. И хотя данному интервью уже несколько лет, описанные в нем проблемы с тех пор пока сохранены, а само интервью не потеряло своей актуальности.

Сергей Викторович, к проектированию скоростных вертолетов в последнее время обратились сразу несколько ведущих вертолетостроительных компаний мира. С чем связан такой интерес к этому направлению развития винтокрылой техники?

На самом деле работа по совершенствованию вертолета, направленная на увеличение скорости его полета, ведется в мире уже довольно давно. Перепробовано много идей и решений. Например, фирма «Белл» занимается своей концепцией аппарата вертикального взлета и посадки с поворотными винтами еще с 50-х гг. прошлого столетия — и, надо отдать должное, уже достигла определенных результатов. Помимо ряда экспериментальных моделей ей создан, запущен в серийное производство и поставляется Вооруженным силам США конвертоплан «Оспри», способный летать со скоростью более 500 км/ч. На основе его концепции совместно с итальянской компаний «Агуста» создан коммерческий конвертоплан BA609, который намечено сертифицировать для поставок заказчикам в следующем году.

Другая знаменитая американская вертолетостроительная фирма — «Сикорский» — еще при жизни своего основателя, в 1972 г., спроектировала экспериментальный вертолет S-69 (XH-59A), реализующий принципиально иной подход к решению задачи повышения скорости полета, — машину с так называемыми жесткими соосными несущими винтами и отдельным (в данном случае — реактивным) движителем для обеспечения горизонтальной составляющей скорости. Сформированная тогда «концепция наступающей лопасти» (ABC) недавно получила развитие уже на новом, втором этапе программы, идеологически не отличающемся от прежнего, но реализованным на современной технологической базе: в прошлом году совершил первый полет экспериментальный вертолет «Сикорского» Х2 с жесткими соосными несущими винтами, которые работают в процессе всего полета, не меняя своего положения, и дополнительным толкающим пропеллером для создания пропульсивной силы.

Работают по тематике скоростных вертолетов и другие «гранды» мирового вертолетостроения. Так, недавно стало известно о программе Х3, ведущейся западноевропейским концерном «Еврокоптер». Естественно, не могут остаться в стороне от мировых тенденций и российские вертолетостроители. Еще на прошлом авиасалоне МАКС-2007, в августе2007 г., наша фирма «Камов» впервые продемонстрировала модель своего видения концепции скоростного вертолета — машины Ка-92. Несколько позднее к подобным работам приступили и наши коллеги с МВЗ им. М.Л. Миля, предлагающие проект Ми-Х1.

С чем связан такой интерес к скоростным вертолетам? Я бы поставил вопрос несколько шире. Главная проблема на пути создания перспективных вертолетов — не столько повышение скорости полета как таковой, а увеличение аэродинамического качества несущего винта и вертолета в целом. Повышение скорости — это частная задача. Ведь для сохранения конкурентных преимуществ вертолетов на фоне бурно развивающегося самолетостроения нам предстоит летать не только быстрее, но и дальше, и поднимать при этом большую нагрузку. Ведь именно эти показатели в комплексе определяют коммерческую привлекательность того или иного летательного аппарата. И только комплексное решение задачи повышения аэродинамического качества (за счет применения новых схем несущего винта, новых подходов к обеспечению поступательного полета, улучшения всей аэродинамики вертолета, использования более эффективных силовых установок и т. п.) даст нам тот выигрыш в скорости, дальности и грузоподъемности, который позволит говорить о создании нового поколения вертолетной техники — с принципиально новыми характеристиками и конкурентными преимуществами на рынке.

Для того, чтобы решать новые задачи, оставаться конкурентоспособным на рынке, надо четко представлять себе все возникающие проблемы и искать пути их решения. За последние три десятилетия все это очень тщательно изучалось, и сегодня проблемы, стоящие на пути создания скоростного вертолета, ведущие компании мира четко представляют. И каждая из этих фирм, так или иначе, основываясь на своем опыте, традициях, взглядах на создание винтокрылой техники, ищет свое принципиальное решение, как продвинуться в решении данной проблемы.

Каковы основные препятствия на пути повышения скорости сегодняшних вертолетов?

Основных препятствий несколько. Главное связано с кинематикой работы шарнирного несущего винта и известно как «ограничение по срыву». При горизонтальном полете вертолета на части диска, ометаемого несущим винтом, лопасти обтекаются потоком с повышенными скоростями, т. е. скорость полета и окружная скорость вращения винта складываются, на другой — с пониженными, когда эти скорости вычитаются. Для выравнивания ассиметрии аэродинамической нагрузки по диску винта лопасти крепят к втулке через горизонтальный шарнир. Там, где обтекание лопасти идет с повышенными скоростями, за счет махового движения лопастей углы атаки сечений лопасти и аэродинамические силы снижаются. Там, где скорости обтекания уменьшаются, маховое движение приводит к увеличению углов атаки сечений лопастей и росту аэродинамических сил. Это и смягчает неравномерность скорости обтекания лопастей по диску. С ростом скорости полета маховое движение лопастей увеличивается и углы атаки в некоторых сечениях могут достигнуть критической величины, после которой наступает срыв потока. Работа винта на таких режимах сопровождается целой группой негативных эффектов, и их стараются не допустить соответствующим выбором параметров при проектировании вертолета.

Можно ли продвинуться дальше по скорости на одновинтовом вертолете с шарнирным винтом классической конфигурации при запасе мощности на борту? Можно. Для этого надо увеличить окружную скорость вращения винта или уменьшить взлетную массу. Но не первое, ни второе не приводят к радикальным результатам. Так, увеличение окружной скорости ограничено числом М, которое должно быть меньше 1 для скорости потока на конце наступающей лопасти, а уменьшение массы приводит к прямому снижению эффективности вертолета как транспортного средства.

 

Вторым препятствием на пути повышения скорости полета вертолета является увеличение так называемой зоны обратного обтекания, т. е. зоны, где сечения лопасти обтекаются уже не с носка профиля, а с «хвостика». Например, при скорости полета 520 км/ч до 80 % лопасти будет находится в этой зоне и обтекаться с хвостика профиля, снижая аэродинамическое качество винта и ставя проблему балансировки вертолета в ряд главных.

Еще одна проблема увеличения скорости полета вертолета связана со снижением эффективности несущего винта как средства создания пропульсивной силы. На скоростях более 350 км/ч отмечается существенное падение «пропульсивного» коэффициента полезного действия несущего винта.

Кроме перечисленных «физических» ограничений существует ряд препятствий конструкторского характера. Например, создание несущей системы, способной отклонять результирующую силу винта для создания пропульсивной силы на углы более 20° в приемлемых габаритах, является очень сложной конструкторской задачей.

Какие же способы решения стоящих задач Вы видите?

 

Ка-92

Основные расчетные данные

Тип двигателей ВК-3000

Мощность, л. с 2х3200

Взлетная масса, кг 16 000

Число пассажиров 30

Максимальная скорость полета, км/ч 460

Крейсерская скорость, км/ч 420

Дальность полета, км 1400

Подходы могут быть разными. О концепции американской фирмы «Белл» я уже говорил. Но схема конвертоплана, все-таки, это уже уход немного в сторону от классического вертолета. К этому стоит добавить значительно более высокую стоимость подобных летательных аппаратов, большую массу при той же грузоподъемности, еще более строгие требования к надежности и безопасности полета, например в ситуации с отказом двигателя на режимах висения и полета с малыми скоростями.

Нам, на фирме «Камов», ближе подход, выбранный «Сикорским». В нашем проекте Ка-92 мы остаемся верны нашей «фирменной» схеме с соосными несущими винтами, хотя винт на Ка-92 уже совсем не такой, как на других вертолетах «Камова». Как и у «Сикорского», мы остановили свой выбор на так называемом жестком несущем винте. У него уже нет традиционных горизонтальных шарниров крепления лопастей, соответственно сведены к минимуму маховые движения лопастей (таким образом, в частности, решается задача предотвращения срывного обтекания отступаю щей лопасти). Сами лопасти стали короче и заметно жестче — это стало возможным благодаря применению самых современных композиционных материалов. Законцовки лопастей имеют особую форму — этим мы отодвигаем негативные последствия приближения скорости звука. Рассматриваем также вопрос управления скоростью вращения несущего винта, предусматривающего уменьшение его оборотов в крейсерском полете с высокой скоростью.

Кроме того, мы не используем несущий винт для обеспечения горизонтальной составляющей скорости — для этого на Ка-92 в хвостовой части установлен соосный толкающий воздушный винт. Он приводится в действие посредством трансмиссии от тех же двигателей, которые через редуктор вращают и жесткий соосный несущий винт. «Облагорожена» вся аэродинамика вертолета: фюзеляж его выполнен более обтекаемым, шасси сделано убирающимся, благодаря применению более коротких и жестких лопастей уменьшена высота колонки несущих винтов, а сама втулка и конструктивные элементы крепления и управления лопастями закрыты обтекателями. Все эти решения, по нашим расчетам, позволят получить на Ка-92 максимальную скорость полета не менее460 км/чи крейсерскую — порядка 420 км/ч. Сравните с нынешними 250–270 км/ч у большинства современных вертолетов! При этом Ка-92, имеющий взлетную массу 16 т, сможет брать на борт 30 пассажиров и перевозить их на расстояние до 1400 км.

Таким образом, нашу концепцию скоростного вертолета можно определить несколькими основополагающими моментами: жесткие бесшарнирные соосные несущие винты с новыми принципами управления, толкающий воздушный винт для обеспечения горизонтальной составляющей скорости и общее совершенствование аэродинамики вертолета.

Но подходы к решению задачи повышения скорости полета вертолета могут быть разными. Например, наши коллеги с МВЗ им. М.Л. Миля в своем проекте Ми-Х1 остаются верны одновинтовой схеме с шарнирным креплением лопастей несущего винта в целом традиционной конструкции. Для предотвращения срыва потока на отступающей лопасти ими разрабатывается оригинальное устройство, позволяющее блокировать ее «вредное» маховое движение (так называемая система SLES), а работающая на околозвуковых скоростях наступающая лопасть будет иметь стреловидную законцовку особого профиля. Но, как и у нас на Ка-92, для обеспечения поступательной скорости у Ми-Х1 будет толкающий винт в хвостовой части, который одновременно будет выполнять роль традиционного рулевого винта, т. е. средства компенсации разворачивающего момента. У нас, на Ка-92, с его аэродинамической симметрией, благодаря использованию соосных несущих винтов, как и на большинстве других вертолетов «Камова», этого момента нет по определению.

Тем не менее, создавая научно-технический задел Ка-92, мы нашли ряд новых приложений технологии скоростных вертолетов. Это демонстрирует идея скоростного вертолета продольной схемы Ка-102, которую мы впервые демонстрируем на МАКС-2009.

Расскажите, пожалуйста, поподробней об этом проекте.

Как и Ка-92, предлагаемый нами новый проект Ка-102 предусматривает применение бесшарнирных жестких несущих винтов и отдельных движителей для обеспечения горизонтальной скорости. Но, если Ка-92 выполняется по соосной схеме, то Ка-102 — уже по продольной. Один несущий винт размещается в передней части фюзеляжа, а вращающийся в противоположную сторону второй — в задней. Таким образом, если на Ка-92 возникающие моменты «замыкаются» в колонке несущих винтов, то у Ка-102 они будут восприниматься фюзеляжем, как, например, у строившегося когда-то транспортного вертолета Яковлева Як-24 или продолжающегося выпускаться и поныне американского «Чинука». Но в отличие от «Чинука», наш Ка-102 сможет летать гораздо быстрее — благодаря тем же, в целом, техническим решениям, что нами уже разработаны для Ка-92, а именно бесшарнирным жестким несущим винтам с новыми принципами управления и дополнительным винтовым движителям для обеспечения горизонтальной составляющей скорости.

По нашим расчетам, Ка-102 сможет иметь скорость до 500 км/ч. При этом он будет перевозить до 80–90 пассажиров, имея взлетную массу порядка 30 т. Имеющий компактные размеры соосный вертолет хорош для перевозки относительно небольшого числа пассажиров и грузов (в нашем случае — до 30 человек). А продольная схема позволяет иметь более длинный фюзеляж, в котором с комфортом разместится значительно большее количество пассажиров.

Силовая установка Ка-102 так же будет единой — это будут два газотурбинных двигателя, которые посредством трансмиссии приводят во вращения оба несущих винта, а также два тянущих воздушных винта (нечто подобное нами уже было реализовано полвека назад на знаменитом винтокрыле Ка-22, который, правда, выполнялся по поперечной схеме и мог летать со скоростью350 км/ч).

Таким образом, при всей внешней разнице двух наших новых проектов, философия у них будет одна — жесткий бесшарнирный несущий винт и отдельные винтовые движители для обеспечения поступательного полета.

 

Основные расчетные данные

Тип двигателей… 2хГТД

Взлетная масса, кг 30 000

Число пассажиров. 80–90

Максимальная скорость полета, км/ч до 500

Есть ли резервы для дальнейшего повышения скорости вертолетов? Как быстро смогут летать винтокрылые аппараты в будущем?

Прорабатываемые в настоящее время технические решения — как на фирме «Камов», так и на МВЗ им. М.Л. Миля — должны обеспечить повышение скорости полета вертолетов с нынешних 300 км/ч примерно до 500 км/ч. Но для этого придется еще многое пройти. Путь от сегодняшних проектов до первых полетов, будь то Ка-92 или Ми-Х1, может занять, по нашим оценкам, не менее пяти-семи лет. Предстоит проработать многие технические вопросы, испытать их в стендовых условиях, а затем на летающих лабораториях. Это относится, в нашем случае, в первую очередь, к конструкции жесткого несущего винта, системе его управления.

Я уже говорил, что нами, например, рассматривается вопрос управления оборотами несущего винта: на этапах вертикального взлета они должны быть максимальными, обеспечивая наибольшую подъемную силу, а при полете с высокой скоростью, для предотвращения попадания наступающей лопасти в режим околозвукового обтекания, их нужно уменьшать. Кроме того, в перспективе предстоит перейти к более сложным законам управления лопастями несущего винта — привычное циклическое изменение шага, изобретенное еще в начале прошлого века нашим великим соотечественником профессором Б.Н. Юрьевым и нашедшее практическое применение в виде автомата перекоса на всех ныне летающих вертолетах, может быть дополнено более сложными алгоритмами, вычисляемыми в каждый момент времени бортовыми компьютерами. Подобное управление несущим винтом позволит лопастям в каждой точке диска занимать наиболее выгодное положение по углу атаки, обеспечивая наилучшие аэродинамические характеристики. В качестве летающей лаборатории для отработки таких решений вполне подойдет, например, самый скоростной из наших сегодняшних вертолетов — Ка-50 (максимальная скорость при полете со снижением — до 350 км/ч), который посредством установки дополнительных движителей (например, турбореактивных двигателей в районе крыла) можно будет разогнать еще на 100–150 км/ч.

Если же заглянуть еще дальше, то, думаю, не все резервы исчерпаны. Вертолет в будущем сможет летать и быстрее 500 км/ч. Однако если при 350–500 км/ч оптимальным средством обеспечения горизонтальной составляющей скорости вертолета является воздушный винт, то, скажем, при полете с 600–700 км/ч целесообразней будет иметь уже для этого двухконтурные турбореактивные двигатели. Чтобы летать еще быстрее, нужно будет уже убирать несущий винт. Проработки таких вертолетов мы делали уже довольно давно. Наверное, Вы заметили на прошлогодней выставке HeliRussia 2008 модель Ка-90 — это как раз один из вариантов реализации такой концепции. Подобный летательный аппарат поднимается в воздух с помощью несущего винта, но затем, при достижении определенной скорости, подъемную силу начинает обеспечивать выдвигающееся из фюзеляжа крыло, а поступательный полет — реактивный двигатель. Несущий винт становится уже «лишним» — его лопасти, для уменьшения сопротивления, укладываются на верхней поверхности фюзеляжа. Но, уверен, несущий винт все равно сохранится: его эффективность на режимах вертикального взлета и посадки в любом случае гораздо выше, чем у реактивных двигателей вертикально взлетающих самолетов-истребителей.

Однако, вышесказанное — это пока еще весьма далекая перспектива. Пока же мы ведем речь о создании вертолета, способного летать со скоростью 450–500 км/ч. ОАО «Вертолеты России» определило эту задачу одной из важнейших тем перспективных НИОКР холдинга. Очень надеюсь, что наши наработки по Ка-92 не пропадут даром и лягут в основу перспективного российского скоростного вертолета.

А как у них?

Жесткий винт «Сикорского»

 

Впервые об идее построить вертолет с жестким бесшарнирным несущим винтом соосной схемы стало известно в феврале 1972 г., когда компания «Сикорский» официально заявила о получении соответствующего контракта от научно-исследовательской лаборатории проблем аэромобильности Армии США (Army Air Mobility Research and Development Laboratory). Экспериментальный вертолет, получивший название S-69 (XH-59A), строился для практической оценки разработанной «Сикорским» так называемой «концепции наступающей лопасти» (Advancing Blade Concept, ABC), предусматривающей оснащение машины соосным жестким бесшарнирным несущим винтом. Упразднение шарниров крепления лопастей (за исключением осевого — для управления углом атаки лопастей) должно было минимизировать маховое движение лопастей и, как следствие, исключить срывные явления на отступающей лопасти при повышении поступательной скорости полета, повысив одновременно несущие свойства наступающей лопасти (отсюда и название концепции). Поскольку реализовать конструкцию жесткого бесшарнирного несущего винта на одновинтовом вертолете не представлялось возможным (подъемная сила несущего винта создавалась бы только с одного борта вертолета — со стороны наступающих лопастей, что неизбежно «валило» бы машину на другой борт), компания «Сикорский» решила применить соосную компоновку, которая обеспечивала полную аэродинамическую симметрию, отсутствие необходимости в рулевом винте, а заодно позволяла уменьшить размеры несущего винта, потребного для создания той же подъемной силы. Для обеспечения пропульсивной силы вертолет планировалось оснастить двумя дополнительными турбореактивными двигателями.

Экспериментальный вертолет XH-59A, оснащенный одним турбовальным двигателем PT6T-3 «Турбо Твин Пак» мощностью 1825 л.с. компании «Пратт-Уитни Канада» совершил первый полет 26 июля1973 г., однако уже через месяц, 24 августа, потерпел аварию. Второй экземпляр машины, воплотивший ряд конструктивных доработок, впервые поднялся в воздух 21 июля1975 г. Спустя полтора года, в марте 1977-го, по бортам его фюзеляжа установили два турбореактивных двигателя J60-P-3A тягой по 1360 кгс. Испытания его в таком виде начались в1978 г. Без применения «пропульсивных» реактивных двигателей XH-59A продемонстрировал максимальную скорость в горизонтальном полете около340 км/чи при полете со снижением — около 410 км/ч. Использование ТРД позволило поднять скорость вертолета до 507 км/ч(в снижении — почти до 600 км/ч). В испытаниях вертолета принимали участие специалисты НАСА, Армии и ВМС США.

В дальнейшем, в1982 г., экспериментальный вертолет было решено переоборудовать под два турбовальных двигателя T700-GE-700, которые должны были приводить во вращение через систему трансмиссии не только соосный несущий винт, но и толкающий воздушный винт в кольцевом канале за хвостовым оперением (вместо применявшихся ранее для создания пропульсивной силы двух турбореактивных двигателей). Вертолет получил название XH-59B, однако до его летных испытаний дело не дошло.

Тем не менее концепция, отрабатывавшаяся на экспериментальных вертолетах XH-59A/B, не была забыта и получила второе дыхание при реализации проекта Х2, о начале работ по которому компания «Сикорский» объявила в июне 2005г. Как и свои предшественники тремя десятилетиями раньше, Х2 оснащается жестким бесшарнирным соосным несущим винтом, а пропульсивную силу обеспечивает толкающий винт за хвостовым оперением. Разумеется, вся конструкция машины выполнена на новом технологическом уровне, с использованием новейших материалов и технических решений.

 

Пока Х2 представляет собой исключительно экспериментальный вертолет и способен поднимать в воздух всего два человека. Взлетная масса машины составляет лишь 2400 кг, а силовую установку составляет один турбовальный двигатель Т800-801 мощностью 1450 л.с. Однако в дальнейшем на основе отработанной на Х2 концепции «Сикорский» предполагает создать целое семейство скоростных вертолетов различного назначения — от боевого ударного до транспортных и даже беспилотных аппаратов, имеющих скорость полета 450–500 км/ч.

Небольшая справка.

В 1972 году компания Sikorsky спроектировала вертолет S-69, выиграв контракт на две опытные машины XH-59A для оценки роторной системы, включавшей два трехлопастных жестких несущих винта противоположного вращения и двигатель Pratt & Whitney Canada PT6T-3 Turbo Twin Pac мощностью 1361кВт. Вертолету S-69 не нужен был рулевой винт, он имел обычное горизонтальное оперение с разнесенными килями и рулями направления. Дополнительная тяга обеспечивалась двумя турбореактивными двигателями Pratt & Whitney J60-P-3A тягой 1361кг, вмонтированными в гондолы с каждой стороны фюзеляжа. В таком виде он продемонстрировал скорость 488км/ч. В 1982 году эти аппараты были разработаны по новой конфигурации XH-59B с усовершенствованными винтами, новой силовой установкой и туннельным толкающим воздушным винтом на хвостовом оперении.

Технические данные Sikorsky XH-59

Экипаж: 2, силовая установка: 1xГТД Pratt Whitney of Canada PT6T-3 Turbo Twin Pac мощностью на валу 1360кВт и 2хТРД Pratt & Whitney J60-P-3A тягой по 1350кг, диаметр несущих винтов: 10.97м, длина фюзеляжа: 12.42м, высота: 4.01м, взлетный вес: 4960кг, максимальная скорость: 518км/ч, потолок: 4570м

maxpark.com