Соосный несущий винт

Колонка несущих винтов на Ка-26

Соосная схема — схема, при которой пара установленных параллельно винтов вращается в противоположных направлениях вокруг общей геометрической оси. На винтокрылых аппаратах позволяет взаимно компенсировать реактивные моменты пары несущих винтов, сохранив максимально плотную компоновку приводов. Данная конфигурация наиболее широко представлена в серийно выпускаемых вертолётах фирмы Камов.

Описание

Cоосные несущие винты позволяют получить требуемую силу тяги при относительно небольшом диаметре несущей системы, так как хорошо используется ометаемая площадь, и нижний винт подсасывает добавочный воздух сбоку. Вертолет с соосными несущими винтами имеет относительно малые габариты, достаточно компактен, что упрощает его обслуживание, хранение, транспортировку, расширяет область применения. Малые габариты, уменьшая разнос масс, создают малые моменты инерции, поэтому у вертолета большие угловые скорости вращения и высокая манёвренность.

Симметричная компоновка с минимальным разносом винтов упрощает пилотаж в условиях порывистого ветра, что особенно ценно при работе с кораблей или в горной местности. Отсутствие громоздкой хвостовой балки облегчает пилотирование на малых высотах, повышает безопасность полёта над пересеченной местностью, упрощает выполнение вынужденных посадок. Упрощается переход на режим самовращения несущих винтов и обучение полетам на вертолете.

Исключение непроизводственных потерь на привод хвостового винта дает возможность уменьшить диаметр несущих винтов потому, что улучшается использование мощности двигателя. Уменьшение длины лопастей винтов приводит к уменьшению веса конструкции вертолета и увеличению коэффициента весовой отдачи (отношения полезной нагрузки к полетному весу). Принципиально на соосном вертолете можно обеспечить меньший уровень вибраций, если нагрузки от винтов противоположны по фазе. Снижению уровня вибраций также способствует меньший диаметр несущих винтов, большее число лопастей и отсутствие проходящих через весь фюзеляж силовых валов.

Однако, по сравнению с классической схемой с рулевым винтом, соосная схема гораздо сложнее в техническом и конструктивном плане. Наличие двух, проходящих один в другом, соосных валов и реализация управления циклическим шагом винтов усложняют конструкцию трансмиссии, повышают стоимость её производства и эксплуатации. Для безопасной эксплуатации соосных вертолетов следует исключить схлёстывание лопастей при любых манёврах – большой разнос винтов дополнительно утяжеляет конструкцию и существенно увеличивает высоту вертолета, что особенно заметно при использовании винтов с шарнирным креплением лопастей.

При высоком расположении несущей системы, центра тяжести вертолета, упругом вале винта и шарнирном креплении лопастей усложняется решение проблемы земного резонанса. Некоторые особенности имеет и флаттер лопастей. На соосных вертолетах трудно устранить оборотные вибрации. Нижний несущий винт, работающий в потоке верхнего винта, имеет меньшую эффективность, поэтому коэффициэнт полезного действия несущей системы меньше, чем у других двухвинтовых вертолетов. ^[1]

Хронология

Соосный несущий винт был известен задолго до идеи создания вертолета с рулевым винтом.

• В 1754 году «отец российской науки» Михаил Ломоносов предложил использовать для подъёма метеорологического зонда механизм с соосным винтом, механизм приводился в движение с помощью заводной пружины.
• Первый патент на вертолёт соосной схемы датируется 1859 годом и принадлежал он британскому изобретателю Генри Брайту.
• Во Франции Потон де-Амеркур в 1860 годах построил модель вертолета соосной схемы с паровым двигателем.^[2]
• Игорь Иванович Сикорский делал свои первые шаги в вертолетостроении в 1900 году именно с прототипов беспилотных вертолетов с соосным винтом.

^[3]

• В 1914 году датчанин Якоб Еллехаммер спроектировал свой соосный вертолет.
• В Австрии Стефан Петроци построил несколько соосных беспилотных вертолетов с электромоторами в течение 1917—1920 годов.
• Аргентинец Рауль Пескара построил соосный вертолёт в 1919—1920 годах, вертолёт имел 4 винта, в противоположные стороны вращались пары винтов соединённые по типу биплана^[4].
• В 1930 году итальянец Corradino d'Ascanio построил соосный вертолет, управление на котором осуществлялось с помощью серво-лопастей, аналогичное решение используется на Kaman HH-43 Huskie.
• В течение 1930—1936 годов был построен первый соосный вертолёт с автоматами перекоса, вертолёт был построен французами Луи Бреге и Рене Дораном.
• Американец Стенли Хиллер в возрасте 18 лет построил первый соосный вертолёт XH-44 со сверхжёсткими стальными лопастями, и было это в 1944 году.
• В Советском Союзе первый соосник построили в КБ Яковлева, назывался он «Изделие Ш» или «Шутка», первый полет состоялся в 1947 году.
• Первый вертолёт Камова Ка-8 поднялся в воздух также в 1947 году;
• Ка-10 — дальнейшее развитие Ка-8: 1949 год;
• Ка-15 — первый соосный вертолет, выпущенный большой серией: 1953 год;
• Ка-18: 1956 год;
• Ка-27 — противолодочный вертолет : 1956 год;
• Ка-25: 1961 год;
• Ка-26: 1965 год;
• Сикорский S-69/XH-59: 1973 год;
• Ка-29: 1976 год;
• Ка-32: 1980 год;
• Ка-28: 1982 год;
• Ка-50: 1982 год;
• Ка-126: 1988 год;
• Ка-37: 1993 год;
• Ка-32А1: 1995 год;
• Ка-52: 1997 год;
• Ка-226: 1997 год;
• Ка-115 «Москвичка»: 1999 год;
• Сикорский X2: 2008 год.

• 

  Ка-50

• 

  Гироплан Laboratoire

• 

  Гироплан QH-50 DASH

• 

  Ка-27

Примечания

1. ↑ К.Н. Лалетин, Практическая аэродинамика вертолета ка-26, Учебное пособие, Москва "Транспорт", 1974
2. ↑ Early Helicopter Technology
3. ↑ A History of Helicopter Flight
4. ↑ http://www.aviastar.org/helicopters_rus/../helicopters_rus.html

Ссылки

• AERODYNAMIC OPTIMIZATION OF A COAXIAL PROPROTOR (англ.)
• A Survey of Theoretical and Experimental Coaxial Rotor Aerodynamic Research (англ.)

Для улучшения этой статьи желательно?: Викифицировать статью.