Вертолет - (реферат)
Дата добавления: март 2006г.
Вертолет, летательный аппарат тяжелее воздуха с верти
кальными взлетом и посадкой, подъемная сила в котором соз дается одним или несколькими (чаще двумя) несущими винтами. Слово "вертолет" введено вместо иностранного "геликоптер". Вертолет взлетает вертикально вверх без разбега и совер шает вертикальную посадку без пробега, неподвижно висит над одним местом, допуская поворот вокруг вертикальной оси в лю бую сторону, производит полет в любом направлении со скорос тями от нуля до максимальной. При вынужденной остановке дви гателей в полете вертолет может совершить планирующий спуск и посадку, используя самовращение (авторотацию) несущих вин тов. Во избежание срыва потока с лопастей и для увеличения скорости полета некоторые вертолеты имеют небольшое крыло, разгружающее несущие винты.
В зависимости от способа уравновешивания реактивного мо
мента несущего винта различают вертолеты: одновинтовые (с хвостовым винтом или с реактивным приводом несущего винта), двухвинтовые (соосные; продольной схемы; с перекрещивающими ся осями несущих винтов; с поперечным расположением несущих винтов, или поперечной схемой) и многовинтовые. Из них полу чили распространение вертолеты: одновинтовые с хвостовым винтом (без крыла и с крылом); двухвинтовые соосные и верто леты продольной схемы.
Вертолеты любой схемы состоят из планера аналогичного са
молетному (фюзеляж, шасси, органы управления, электро-, ра дио- и навигационное оборудование и т. д. ), винтовой несущей системы (несущих винтов), двигательной (силовой) установки, трансмиссии (привода). Одновинтовые вертолеты с механичес ким приводом, кроме того, имеют хвостовой винт и систему уп равления им.
Подавляющее большинство конструкций несущих винтов верто
летов выполнено с шарнирной подвеской лопастей. Такая под веска дает возможность лопастям совершать маховое движение, обеспечивающее балансировку вертолета во всем диапазоне ско ростей полета. В то же время маховое движение лопастей ста вит предел увеличению скорости полета вертолета свыше 350-370 км/час из-за срыва потока на них. В 1965 году появи лись вертолеты американской фирмы "Локхид" с безшарнирными полужесткими винтами, у которых маховое движение концов ло пастей осуществляется вследствие упругого изгиба лопастей. А в 60-е годы ХХ века начались разработки конструкций жестких винтов, у которых практически устранено маховое движение. Такие винты могут быть применены только в двухвинтовой соос ной системе, обеспечивающей балансировку и управление верто лета. Жесткие соосные винты не имея срыва потока позволят довести скорость полета до 500-600 км/час. Основные три ти па конструктивного выполнения лопастей - смешанная конструк ция со стальным трубчатым лонжероном; цельнометаллическая конструкция с прессованным из алюминиевого сплава лонжеро ном; цельностеклопластиковая лопасть. Аэродинамическая ком пановка лопастей зависит от назначения вертолета и опреде ляется условиями взлета, значением максимальной скорости конца лопасти при максимальной скорости полета.
Управление несущими винтами состоит из двух систем: цикли
ческого управления шагом лопастей и управления общим шагом лопастей. Циклическое управление шагом лопастей выполняется автоматом перекоса, изобретенным Б. Н. Юрьевым в 1911 году. Автомат перекоса расположен на оси винта и состоит из двух колец, подвешенных на кардане к неподвижной опоре. Внутрен нее кольцо соединено с тягами продольного и поперечного уп равления; внешнее кольцо - с тягами управляющими лопастями. Под действием тяг управления внутреннее кольцо автомата пе рекоса наклоняется, вызывая синусоидальное изменение углов установки лопастей в осевом шарнире и появлением горизон тально составляющей тяги несущего винта, которая вызывает поступательное движение вертолета и наклоняет его в сторону движения. Управление общим шагом лопастей осуществляется од новременным поворотом их в осевом шарнире относительно про дольной оси лопасти посредством рычагов и тяг и служат для изменения вертикального режима полета: при одновременном увеличении угла установки всех лопастей вертолет поднимает ся; при одновременном уменьшении углов - опускается. Про дольное и поперечное управление вертолетом осуществляется через автоматы перекоса; путевое управление - изменением ша га лопастей хвостового винта (на одновинтовых вертолетах) или одновременным изменением общего шага лопастей в противо положных направлениях (на соосных вертолетах). При переходе на режим безмоторного планирования (режим самовращения несу щих винтов) опусканием рычага общего шага уменьшают угол ус тановки лопастей до 3-5 градусов.
Наибольшего развития вертолетостроение достигло в России
(научно-конструкторские коллективы под руководством М. Л. Ми ля и Н. И. Камова), в США (фирмы "Сикорский", "Боинг", "Белль", "Каман"). Франции ("Сюд-авиасьен"), Англии ("Уэс тленд") и Италии ("Агуста"). Вертолеты широко применяются в народном хозяйстве, на работах по борьбе с сельскохозяй ственными вредителями и болезнями садов, виноградников и ценных технических культур, а также по подкормке посевов; для транспортных и пассажирских перевозок, при проведении геологоразведочных работ, для гравеметрической съемки, для разведки ледовой обстановки, для патрулирования линий высо кого напряжения, газо- и нефтепроводов, для перевозки и мон тажа крупногабаритного обородувания, установки мачт и других монтажных работ, для санитарных и спасательных работ и т. д.
__ ‚ … ђ ’ Ћ ‹ … ’ › "Њ €"
ЋЇлв®-Є®бвагЄв®абЄ®Ґ Ўоа® Ё¬. Њ. ‹. ЊЁ“п Ўл“® ᮧ¤ ® ў
1947 Ј®¤г. Љ н⮬㠢६ҐЁ Є®““ҐЄвЁў ЋЉЃ § ўҐаиЁ“ а Ў®вг ¤ Їа®ҐЄв®¬ ®¤®ўЁв®ў®Ј® “Ґв ⥓쮣® ЇЇ а в . ЏҐаўл© Ї®“Ґв ўҐав®“Ґв Ўл“ ўлЇ®“Ґ ў 1948 Ј®¤г. Ћ гбЇҐи® ўл¤Ґа¦ “ “Ґв лҐ Ё Ј®бг¤ абвўҐлҐ ЁбЇлв Ёп: ¬ иЁ е®а®и® § ўЁб “ , Їа®¤Ґ¬®бваЁа®ў “ ўлб®Єго ¬ ҐўаҐ¬Ґ®бвм Ё 㤮ў“Ґвў®аЁ ⥓мго гбв®©зЁў®бвм. ‚ 1950 Ј®¤г з “®бм бҐаЁйное произ водство первого в стране вертолета, который получил назва ние МИ-1. И уже в следующем году на воздушном параде, прохо дившем на Московском аэродроме в Тушино, участвовала группа этих машин.
Представляет определенный интерес заявление, сделанное в
то время английским пилотом Дж. Фрикером, который сравнивал МИ-1 с аналогичными западными вертолетами S-51 и "Сикамор": "МИ-1 по сравнению с "Сикамором" располагает полезным из бытком мощности, обеспечивающим хорошие летные показатели в тропических условиях и на больших высотах полета. "Сикамор" всегда считался одним из лучших вертолетов из-за небольших вибрация6 но пожалуй, МИ-1 даже лучше его и не имеет ни од ной из обычно наблюдающихся форм вибраций малых амплитуд.... МИ-1 также приятен относительно небольшим уровнем шума: нес лышно скрежета трансмииссий и, в отличие от многих вертоле тов, его двигатель работает мягче. Второй полет на вертоле те подтвердил эти первоначальные впечатления о грамотном ин женерном решении конструкции и о разумном его выполнении. В своей категории МИ-1 не уступает ни одной из западных машин по летным характеристикам". ("Airplane", 1956, N 2346).
Вертолет МИ-1 сразу нашел широкое применение в народном
хозяйстве: для сельскохозяйственных авиахимических работ, разведки с палуб ледокольных и китобойных судов, подсчета запасов леса, обслуживания геологических партий, спасения рыбаков и т. д.
Зарубежным заказчикам было поставлено несколько сот ма
шин этого типа. С 1957 года их начали строить по советской лицензии в Польской народной республике.
ФАИ официально утверждено 23 мировых рекорда установлен
ных на МИ-1 советскими и польскими вертолетчиками.
В 1951 году ОКБ получило задание создать вертолет, кото
рый по своим данным, в частности по грузоподъенмности и по толку, превосходил бы лучшие аналоги того времени. В самые сжатые сроки коллектив ОКБ разработал новый вертолет и в конце 1952 года началась подготовка его к серийному произ водству. Это был получивший широкую известность транспор тный вертолет МИ-4, оснащенный поршневым двигателем АШ-82В вертолетным вариантом известного двигателя конструкции А. Д. Швецова. После успешного завершения государственных ис пытаний МИ-4 был принят в эксплуатацию.
МИ-4 был первым вертолетом с задним погрузочным люком и
трапом для погрузки в фюзеляж различной колесной техники. В настоящее время такое компановочное решение, впервые тогда предложенное в ОКБ, стало общепринятым для транспортных ма шин.
В процесе разработки МИ-4 был сделан значительный шаг впе
ред в развитии конструкции основных агрегатов. Впервые в систему управления вертолетом были включены гидробустеры. В частности, это был первый летательный аппарат с полностью необратимым бустерным управлением.
Наиболее трудной проблемой было создание надежных лопас
тей несущего винта. После проработки множества вариантов ре сурс лопастей был доведен со 150 до 2000-2500 часов с однов ременным повышением их надежности. Проводились также иссле дования по повышению ресурса других основных жизненно важ ных агрегатов машины. МИ-4 стал одним из самых надежных вер толетов в мире.
В ходе доводки и при эксплуатации МИ-4 пришлось стол
кнуться с явлениями флаттера и земного резонанса. Под руко водством и при личном участии М. Л. Миля эти проблемы были ре шены. Широкую известность получили теоретические работы по этим вопросам его учеников А. В. Некрасова и Л. Н. Гротко. Раз работка теории флаттера и земного резонанса помогла исклю чить возможность их возникновения в последующих конструк циях вертолетов.
Кроме основного транспортного, появились пассажирский,
санитарный и сельскохозяйственный варианты. Одна из модифи каций вертолета оборудована поплавковым шасси. Со спе циальной наружней подвеской МИ-4 использовался в качестве летающего крана.
На вертолетах МИ-4 было установлено 7 мировых рекордов. В
1958 году на Всемирной выставке в Брюсселе творческий труд создателей вертолета был отмечен Золотой Медалью.
В 1953 году ОКБ приступило к разработке транспортного
вертолета для перевозки 6 тонн груза на расстояние до 600 км. Первый полет нового вертолета одновинтовой схемы МИ-6 с двумя турбовинтовыми двигателями состоялся в 1957 году. В том же году во время испытательного полета был установлен первый мировой рекорд - поднят груз 12 тонн. В 1962 году груз весом 20, 1 тонны. С 1959 по 1964 г. г. на МИ-6 серийно го производства установлено еще 12 мировых рекордов.
Применение автопилота, дополнительного навигационного обо
рудования, электротепловой, антиобледенительной системы, введение в состав экипажа штурмана позволили использовать МИ-6 практически в любое время дня и ночи и в любую погоду. По сути дела он стал первым всепогодным вертолетом и с 1964 года успешно эксплуатируется в народном хозяйстве нашей страны.
В 1965 году МИ-6 вместе с вертолетом-краном МИ-10 впер
вые демонстрировался на авиационной выставке в Париже. Зару бежная пресса оценивая успех советского вертолетостроения, констатировало, что при создании МИ-6 (и МИ-10) "были реше ны такие инженерные проблемы, к которым до сих пор не осме ливаются приблизиться конструкторы западных фирм" ("Interavia", 1965 год, N 8). Напомним, что это писалось спустя 8 лет после первого полета МИ-6. Значение этой маши ны не исчерпывается ее большой грузоподъемностью и размерами. МИ-6 - первый в мире вертолет перешагнувший рубеж скорос ти 320 км/час, который, как считалось одно время, никогда не будет достигнут аппаратами этого типа.
МИ-6 - первый в мире вертолет серийного производства, ос
нащенный двумя турбовинтовыми двигателями со свободной тур биной. Его компановочная схема признана классической.
В июне 1960 года МИ-10 совершил первый полет. В процессе
испытаний было установлено, что вертолет может транспорти ровать грузы длиной до 20 метров, высотой до 3, 5 метров, шириной до 5 метров (при крестообразной форме груза - до 10 метров), весом 12 тонн на расстояние до 250 км и весом 15 тонн - на более короткие расстояния.
В 1965 году на специально подготовленном вертолете МИ-10
с шасси от МИ-6 установлено два мировых рекорда: груз 25, 1 тонны поднят на высоту 2840 метров, а груз 5 тонн - на 7150 метров.
В последующие годы в ОКБ проводились плодотворные работы
по созданию средних и легких вертолетов с турбинными двига телями. В 1960 году началась работа над пасажирским вертоле том с турбинной силовой установкой (на базе МИ-4). Первый вариант вертолета имел один двигатель со свободной турбиной конструкции ОКБ А. Г. Ивченко. В 1961 году эта машина уже участвовала в показе новой авиационной техники в Тушино.
В дальнейшем было решено применить двухдвигательную сило
вую установку, обеспечивающую нормальное продолжение полета при выходе из строя одного из двигателей. Первый такой вер толет - МИ-8 с двумя турбовинтовыми двигателями конструкции ОКБ С. П. Изотова в 1965 году поступил в серийное производ ство.
В 1960 году ОКБ начало проектировать легкий вертолет на
базе МИ-1 с двумя двигателями конструкции С. П. Изотова. Соз дание такого вертолета - МИ-2, было шагом вперед в развитии машин такого класса. Двухтурбинная схема для легких вертоле тов, впервые примененная для МИ-2, получила в настоящее вре мя общее признание. Он обладает значительными преимущества ми перед МИ-1 как по грузоподъемности, так и по скорости. Эта машина как бы перешла по своим данным в класс МИ-4, ос таваясь по размерам и взлетному весу в классе МИ-1.
В 1967 году в воздух поднялся самый большой из когда-ли
бо существовавших вертолетов В-12. В одном из испытательных полетов он поднял груз весом более 40 тонн. Вертолет был построен по поперечной схеме с крылом обратного сужения. По оценкам специалистов появление такого экспериментального вертолета подтвердило возможность перехода к созданию вин токрылых аппаратов с взлетным весом 100 тонн.
В дальнейшем были созданы: многоцелевой вертолет МИ-17, с
успехом использующийся в народном хозяйстве нашей страны, и вертолет МИ-26 - самый грузоподъемный серийный вертолет соз дававшийся для выполнения уникальных монтажных работ.
__ ‚Ґав®“Ґвл "ЉЂ"
1948 Ј®¤. ‚®§¤гил© Ї а ¤ ’гиЁбЄ®¬ нத஬Ґ, Ї®бўп
йҐл© „о ‚®§¤ги®Ј® ”“®в . ‚Ё¬ ЁҐ §аЁвҐ“Ґ© ЇаЁў“ҐЄ Ґв ўв®¬®ЎЁ“м, Ја㧮ў®© Ї“ вд®а¬Ґ Є®в®а®Ј® а §¬Ґй Ґвбп.... ўҐав®“Ґв. Ћ ў§“Ґв Ґв, делает круг над аэродромом и снова садится на платформу. Создатель "летающего мотоцикла" (как его назвали журналисты) - Николай Ильич Камов, в течение многих лет конструировавший автожиры. Одноместный вертолет с мотоциклетным двигателем, с двумя соосными несущими винтами, вращающимися в противоположных направлениях, - новая его конструкция.
После успешной демонстрации вертолета создается опыт
но-конструкторское бюро во главе с главным конструктором Н. И. Камовым, которому поручается разработка одноместного ко рабельного вертолета для разведки, связи и наблюдения. Но вый вертолет КА-10 имел ту же принципиальную схему, что и "летающий мотоцикл", но более мощный авиационный поршневой двигатель воздушного охлаждения АИ-4Г с взлетной мощностью 55 л. с. , разработанный в ОКБ А. Г. Ивченко.
Испытания КА-10 в 1949-1951 г. г. продемонстрировали свой
ственную вертолетам соосной схемы исключительную маневрен ность и хорошую управляемость. На вертолете КА-10, а затем и на его модифицированном варианте КА-10А были отработаны та кие принципиальные конструктивные решения, как система уп равления соосными несущими винтами и двухкилевое оперение, которые в дальнейшем легли в основу всех разработанных ОКБ вертолетов.
С этого времени создание двухвинтовых соосных вертолетов
самого разнообразного назначения и различных весовых кате горий становится главным направлением творческой деятельнос ти ОКБ Н. И. Камова.
Следующий этап работы ОКБ - создание семейства 2-3-х мес
тных близких по характеристикам соосных вертолетов КА-15, КА-15М, КА-18. Эти многоцелевые вертолеты, имея общую несу щую систему, редуктор и двигатель, отличались друг от друга назначением и конструкцией фюзеляжа. Для них было спроекти ровано различное съемное оборудование: аппаратура для опыле ния, опрыскивания, генерации аэрозолей, подвесные контейне ры для грузов и почты, гондолы для перевозки больных, поп лавковое шасси, второе управление в учебном варианте.
В результате поиска новых более эффективных компановоч
ных и конструктивных решений в 1964 и 1965 годах был создан многоцелевой вертолет КА-26. На основе схемы "летающего шас си" была достигнута высокая весовая отдача вертолета с дву мя поршневыми двигателями. Комплект быстросъемного навесно го оборудования: пассажирская кабина, грузовая платформа, аппаратура для опрыскивания и внесения минеральных удобре ний, присбособление для транспортировки грузов на внешней подвеске - позволяет бригаде из 3 человек за 1, 5-2, 0 часа переоборудовать вертолет из одного варианта в другой.
К конструктивным особенностям вертолета, кроме схемы "ле
тающего шасси", двухдвигательной силовой установки и систе мы создания избыточного давления в кабине пилота для защиты от химикатов на сельхозработах следует отнести и широкое применение стеклопластика. Из него на вертолете изготовлены не только различные обтекатели, капоты, пол кабины, бункер для химикатов, но и такие важнейшие элементы конструкции, как лопасти несущего винта. По сравнению с дюралевыми такие лопасти практически не имеют ограничения ресурса по усло виям усталостной прочности, исключается необходимость приме нения сложной дорогостоящей оснастки и обработки на станках.
Совместно с различными исследовательскими институтами в
течение нескольких лет проводились эксперименты по подбору материала, клея, режимов прессования по отработке конструк ции лопастей, по испытанию отсеков и натурных лопастей. В результате была разработана конструкция и технология серий ного изготовления стеклопластиковых лопастей, несущих вин тов вертолета КА-15 (диаметром 10 метров) и вертолета КА-26 (диаметром 13 метров) и впервые в мировой практике вертоле тостроения стеклопластиковые лопасти были внедрены в широ кую эксплуатацию.
Зарубежная пресса отмечала, что все специфические пробле
мы вертолетостроения в конструкции вертолета КА-26, который выполняет виражи с большим креном, трудноосуществимым на других винтокрылых машинах, решены на высоком уровне. Пило ты при управлении этой машины выявили редкие для вертолета устойчивость и легкость управления.
Опыт эксплуатации показывает, что использование вертоле
тов КА-26 наиболее эффективно на агрохимических работах. Здесь в наибольшей степени подтверждается преимущество соос ной схемы. С одной стороны - исключительная маневременность соосного вертолета позволяет совершать полеты в непосред ственной близости от обрабатываемых сельскохозяйственных угодий сложного рельефа. С другой стороны - кольцеобразные вихри, индуцируемые соосной несущей системой, способствуют проникновению химикатов в густую крону растений по всей их высоте. Благодаря этому КА-26 успешно используется на виног радных плантациях, на полях пшеницы и хлопчатника, сахарной свеклы и риса, на горных пастбищах и в садах. По заключе ниям зарубежных специалистов, применение вертолета КА-26 для защиты растений обходится значительно дешевле, чем использо вание любых наземных средств. ____И_З___F_я_F_____________<____*. FRM_________________________________________*. MAC______________________________________________________________(___‚ffff___яяяяяяяяяяяяяяяяяяяяяяяяяяяяяяяяяяяяяяяя_
|
