Комбинированный вертолет

Винтокры́л — аэродинамический летательный аппарат, способный к вертикальному взлёту и посадке, в котором подъёмная сила создаётся комбинированной несущей системой, состоящей из одного или двух несущих винтов и крыла.

Представляет собой комбинацию вертолёта и самолёта: имеет крыло, оперение, несущие винты, как у вертолёта, и тянущие винты, как у самолёта. Винтокрыл может так же, как и вертолёт, производить вертикальный взлёт и посадку, а наличие крыла и двигателей с тянущими винтами позволяет ему развивать достаточно большую скорость горизонтального полёта (свыше 500 км/ч). Два существенно разных режима полёта приводят к множеству компромиссов в технических решениях и, как следствие, к низкой эффективности данного летательного аппарата.

Первые модели

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

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

Другие нерализованные проекты вундерваффе с вертолётным взлётом от Хейнкель — [1]

В 1950-60-х годах в СССР и за рубежом начали активно проводиться работы по созданию летательных аппаратов подобной схемы.

Первый винтокрыл, который, впрочем, был ближе к автожирам, «Ротодайн»  (en) был построен в конце 1950-х английской фирмой «Фейри». Этот винтокрыл имел один реактивный несущий винт и два тянущих воздушных винта. Его полётная масса составляла 17,7 т, скорость полёта до 312 км/ч.

Винтокрыл Ка-22

Классическим советским винтокрылом поперечной схемы стал построенный в СССР в 1960 году Ка-22 (конструкции Николая Камова) с двумя несущими винтами и двумя турбовинтовыми двигателями (конструкции Александра Ивченко) по 4300 кВт (5900 л. с.) и полётной массой в 37 т. После ряда катастроф во время испытаний в начале 1960-х годов было решено не пускать Ка-22 в серийное производство, а все работы над ним прекратить (сохранилось всего 4 машины). С тех пор в России винтокрылов не создавали. Поэтому, все термины, описывающие дальнейшие развитие данного направления по комбинированию вертолётов и самолётов являются заимствованными, а термин «винтокрыл» относится исключительно к советскому Ка-22. Более того, можно сказать, что Ка-22, как и «Ротодайн», также не был полноценной комбинацией вертолёта и самолёта, а скорее автожира и вертолёта.

В США работы над летательным аппаратом, весьма похожим на винтокрыл Ка-22, продолжили и «доводили» его более 30 лет.

В 1972 году при КБ имени Миля возник проект винтоплана Ми-30, в отличие от винтокрыла Ка-22 не являющегося автожиром, а имеющим классическую схему с парой поворотных винтов (гондолами с винтами и двигателя). В рамках этого проекта, проводились аналитически-конструкторские исследования, состоявшие как из фундаментально-теоретические работ, так из испытаний моделей поворотного винта на аэродинамическом стенде. По результатам этих работ в проект винтоплана вносились соответствующие исследования, так например, взлётная масса увеличилась с 10.6 тонн до 30 тонн, с одновременным увеличением как мощности двигателей, так и полезной нагрузки. Постройка первых летающих образцов была запланирована на 1986—1995, однако в связи с наступившей перестройкой, винтоплан так и не был построен^[1]

Конвертоплан

V-22 «Оспри»

Также применяется схема конвертоплана, когда воздушные винты при взлёте работают как несущие, а для перехода к горизонтальному полёту поворачиваются вокруг поперечной оси.

Конвертоплан, или Комбинированный вертолёт (Convertiplane) — отдельный (самостоятельный) тип воздушного судна, летающий аппарат с фиксированным крылом, обладающий способностью к вертикальной взлёт/посадке и возможностью физически поворачивать двигатели (обычно — пропеллеры) на 90 градусов для создания вертикальной подъёмной силы.

То есть, конвертоплан обладает поворачивающимся винтом, в отличие от винтокрыла, который обладает неподвижным винтом на законцовках крыла.

Scaled Composites/Bell Eagle Eye — беспилотный тилтротор

Сейчас в США имеется аппарат по схеме конвертоплана V-22 Osprey с полётной массой 27,4 т и скоростью полёта в самолётном режиме 555 км/ч, а в вертолётном режиме 185 км/ч.

СВВП с поворотными винтами

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

Bell/Agusta BA609 — гражданский тилтротор (сертификация запланирована на 2010 год)

Самолёт с вертикальным взлёт-посадкой и схемой с поворотными винтами (англ. термин Тилтротор (Tiltrotor) — летательный аппарат, совмещающий вертикальный взлёт/посадку вертолёта со скоростью перемещения турбовинтового самолёта.

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

Нужно отметить, что термин тилтротор не является эквивалентом конвертоплану, поскольку отнюдь не всякий конвертоплан обладает идеально сочетающимися качествами и вертолёта, и самолёта.

См., например, Bell Boeing Quad TiltRotor.

СВВП с поворотным крылом

Тилтвинг X-18 поворачивает крыло

Четырёхмоторный экспериментальный тилтвинг XC-142A

Существует вариант тилтротора, называемый самолёт с вертикальным взлёт-посадкой и схемой с поворотным крылом (англ. термин тилтвинг (Tiltwing, от «тилт» — поворачивать и «винг» — крыло), когда поворачивается всё крыло, а не только законцовки как у тилтротора.

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

СВВП/СУВП с винтами в кольцевых каналах

Конвертоплан Doak VZ-4

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

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

Примерами подобного винтокрыла являются Bell X-22A, Доук VZ-4DA и Nord 500.^[2]

СВВП с вертикальным положением

Экспериментальный тэйлситтер Convair XYF-1 Pogo

Самолёт вертикального взлёта и посадки с вертикальным положением корпуса (англ. термин. Тэйлситтер — Tailsitter  (en), от Tail — хвост и sitter — сидящий) — вариант компоновки СВВП. При этом он осуществляет взлёт и посадку на свой хвост подобно взлёту и посадке вертолёта, а затем переходит в горизонтальный «самолётный» полёт. Сложность схемы состоит в организации управления на режимах вертикального и горизонтального полетов, а также переходных — летчику сложно сориентироваться, потому как одни и те же органы управления выполняют разные функции на разных режимах, кроме того затруднен обзор при вертикальных режимах. Тем не менее отсутствие больших поворотных частей, а также единой силовой установки для режимов вертикального и горизонтального полёта позволяло упростить конструкцию аппарата и эта схема долгое время была популярна у конструкторов. Данную схему использовали как реактивные, так и винтовые СВВП. Немногие построенные по этой схеме СВВП так и остались экспериментальными прототипами.

Примечания

1. ↑ ^{1 2 3 4 5 6} Евгений Иванович Рукжницкий «Европейские самолёты вертикального взлёта» Издательство «Астрель» ISBN 5-271-00863-0 и Издательство «АСТ» ISBN 5-17-002848-2, 2000 год
2. ↑ Евгений Иванович Рукжницкий «Американские самолёты вертикального взлёта» Издательство «Астрель» ISBN 5-271-00862-2 и Издательство «АСТ» ISBN 5-17-002849-0, 2000 год

См. также

• Bell V-22 Osprey — единственный винтокрыл, стоящий на вооружении
• Nord 500 — очень компактный винтокрыл футуристического вида
• Ка-22 — первый и последний советский винтокрыл
• Ротодайн — первый построенный винтокрыл
• Фокке-Ахгелис Fa-269 — вундер-ваффе Третьего рейха
• Вессерфлюг P.1003 — первый детально разработанный проект

Конструктивные аналоги конвертоплана с реактивными двигателями в поворотных гондолах:

• Бёльков-Хейнкель-Мессершмидт VJ-101C
• Бёльков-Хейнкель-Мессершмидт VJ-101AG/He.231/He-231
• Bell D-188A
• Solotrek XFV

Ссылки

• «Винтокрыл» в Большой светской энциклопедии
• membrana.ru — «Американские инженеры разрабатывают тяжёлый конвертоплан», membrana.ru
• «Испытан беспилотный разведывательный конвертоплан», membrana.ru

Летательный аппарат

Автожир • Аэростат • Вертолёт • Винтокрыл • Дельталёт • Дельтаплан • Дирижабль • Летающая подводная лодка • Махолёт • Мускулолёт • Планер • Мотопланер • Ракета • Ракетоплан • Самолёт • Экранолёт • Экраноплан