Как летает вертолет.

Здравствуйте, друзья!

Как летает вертолет

МИ-1. Первый серийный вертолет в СССР.

А  действительно интересно, как летает вертолет?   Как этот удивительный (без преувеличения ) летательный аппарат не только держится в воздухе, но и красиво летает. Еще как красиво! Я неоднократно был свидетелем пилотажа серийного боевого вертолета МИ-24 над аэродромом города Бжег в Польше. Вертолет уже заслуженный ветеран, но грозная боевая машина, отлично зарекомендовавшая себя в Афганистане, и летает так, что дух захватывает,  и взгляд оторвать от этого действа невозможно.

Так что же позволяет ей это делать? Ведь вроде бы несуразный по сравнению с самолетом  летательный аппарат. Рискуя в который раз повторить самого себя скажу, что на самом деле принцип полета вертолета достаточно прост. И кое-что для его объяснения мы уже знаем.

Слышали, наверное, расхожее выражение «винтокрылая машина»? Оно достаточно правильное. Самолет держит в воздухе крыло, а у вертолета эти функции выполняет винт большого диаметра. Его называют несущим винтом. Каждая лопасть несущего винта представляет собой, по сути дела, крыло, имеющее аэродинамический профиль, и движущееся при вращении винта в воздушном потоке.  Вот, пожалуй, принципиально и все :-). Что при этом происходит с крылом мы с Вами уже разобрались здесь и здесь. Возникает аэродинамическая сила, приложенная к каждой лопасти и, как их сумма, общая сила приложенная к винту и через него ко всему вертолету. Сила эта всегда перпендикулярна плоскости вращения винта.

как летает вертолет

Силы, действующие на вертолет.

Если она направлена вверх и больше веса вертолета, то он поднимается вертикально, если она равна весу, то он зависает в воздухе. Просто, неправда ли?  Но теперь Вы вправе спросить, а как же вертолет двигается вперед? Ведь никакого горизонтального винта, как , например у винтового самолета у него нет и реактивного двигателя тоже. Что же создает ему тягу?

Как всегда все элементарно :-). Эту роль выполняет все тот же несущий винт. Если плоскость вращения винта наклонить, то вместе с ней наклонится и суммарная аэродинамическая сила. И теперь ее можно будет разложить на две составляющие: вертикальную, которая поднимает вертолет  вверх и держит его в воздухе и горизонтальную, которая заставляет его двигаться вперед. Хотя правильней сказать не вперед, а туда, куда она направлена. Можно и вбок или назад, что вертолет с успехом и делает, кстати.

Вот, собственно, и все. На вопрос о том, как летает вертолет мы ответили.  Конечно теория и практика этого вопроса значительно сложнее, но общий принцип полета именно таков.

Скажу, что на самом деле несущий винт вместе с массивной осью и тяжелыми сопутствующими механизмами никуда не отклоняется. Это, мягко говоря, трудно осуществимо и технически нецелесообразно. И тем не менее плоскость вращения  винта наклоняется. Говоря вертолетным языком создается «перекос винта». Достигается он за счет изменения положения лопастей, которые подвешены к оси на специальных шарнирах, а управляет этим процессом специальное устройство, называемое «автомат перекоса несущего винта». Все, вертолет полетел… И именно туда, куда нам нужно.

как летает вертолет

КА-52 Аллигатор. Хвостового винта нет.

Всех эти заумных понятий мы еще очень популярно (и незаумно :-))коснемся в дальнейших наших разговорах, а сейчас я напоследок еще упомяну об одной необходимой вещи. Вы наверняка все видели у вертолетов маленький хвостовой винт и задавали себе вопрос: «Для чего  он?». Отвечаю. Я думаю все, даже ярые нелюбители физики слышали про три закона Ньютона. А если не слышали, то поверьте мне на слово, я знаю, что говорю :-). Так вот третий закон в популярной форме гласит: «Каждое действие равно противодействию.» Именно согласно этому выражению возникает так называемый реактивный момент. То есть если несущий винт вертолета вращается, например, вправо, этот момент будет стремиться повернуть корпус вертолета влево (или же наоборот). Чтобы устранить эту совсем ненужную тенденцию и существует хвостовой винт. Он работает, как обычный тянущий самолетный винт и, создавая тягу, обратную реактивному моменту просто его уравновешивает. А если вертолету нужно повернуть, то тяга этого винта меняется за счет поворота его лопастей.

Есть  достаточно вертолетов без хвостового винта. Это, например, всем известные КА-50 и КА-52. Но у них на одной оси как бы два несущих винта. И вращаются они в разные стороны, тем самым уравновешивая вредный реактивный момент.

Все. Сказано уже более чем достаточно. Теперь если Вас спросят как летает вертолет, Вы без труда сможете на этот вопрос ответить. И я Вам советую присмотреться к современным типам этого летательного аппарата. Они сейчас развились в некий тип, стоящий в определенном смысле особняком от традиционной авиации и иной раз просто завораживают своим видом и своими возможностями… Хотя, впрочем, продолжение следует…

P.S. Напоследок маленький ролик с участием МИ-24. Не российского, к сожалению. Вот так люди заботятся о технике, тем более такой  заслуженной. Второй ролик – пилотаж Ми-24.

Фото и картинки кликабельны.

{lang: 'ru'}

No related posts.

This entry was posted in ВЕРТОЛЕТ and tagged , . Bookmark the permalink.

59 Комментариев: Как летает вертолет.

  1. александр говорит:

    я тоже служил в армии в теч полка и знал что висеть в воздухе могли лишь некоторые летчики в основном взлет по самолетному это в малинском полку часто смотрел на полеты когда был дсп стоянки теч учили на механика в шмасе лебяжье

  2. Сергей говорит:

    А правда что МИ-24 не может висеть?Ведь у него главный винт изначально находится под углом ——Вал несущего винта наклонён не только вперед на 4,5°, но и вправо на 2,5°, чтобы обеспечить устойчивость при поступательном прямолинейном полёте.

    Одной из главных особенностей вертолёта является крыло площадью 6,75 м² с отрицательным поперечным V — 12°, которое обеспечивает от 22 до 28 процентов подъёмной силы, в зависимости от скорости и других факторов [

    • Юрий говорит:

      Да нет, почему же…. Висит за милую душу. Сам был этому свидетелем неоднократно. Другое дело, что висение (особенно долгое) вертолета — режим итак не очень простой для пилота. А если еще на это накладываются особенности вертолета, то и подавно. Ми-24 считается одним из самых сложных в этом смысле (насколько я знаю). А сам режим, вернее его выполнение, описан в «Инструкции экипажу» в 1-ой книге (Летная эксплуатация), раздел 2, подразделы 2.3 и 2.4.
      Насчет крыла — все правильно. Держаться в воздухе помогает в полете (особенно с грузом чувствительно)…

      • Сергей говорит:

        Да ,но я имел ввиду—МИ-24 в полном боевом обвесе.Б\З,топливо 2160 кг.А пустой то он кому нужен.Я читал что МИ-24 не применяется по принципу —nap-of-the-earth, .Если вам не тяжело прокоментируйте слова Джефа Стейтона—-Hind — не слишком проворная машина, у нее то, что пилоты OPFOR называют «ограниченная способность маневра». Это означает, что Hind не может лететь nap-of-the-earth, одним из основных способов боевого полета используемого американскими вертолетами. Способ атаки Nap-of-the-earth требует, чтобы пилоты летели прикрываясь складками местности и укрытиями типа рощи деревьев, остановились, висели, сделали подскок, открыли огонь по врагу и затем опять ушли вниз на режиме висения. Единственный путь для Hind’а приблизиться к этой тактике, это полет на малой высоте за укрытием складок местности, затем набор высоты, удар и уход на большой скорости

        • Юрий говорит:

          Понял, что Вы имели в виду. Насчет «пустого» это Вы зря. У нас все указанные ЛТХ рассчитываются и потом отрабатываются из расчета стандартной боевой нагрузки и для ее вариантов, тоже есть свои условия. Этого, кстати, не скажешь об американцах. Есть основания полагать, что широко рекламируемые данные получены для облегченных опытных образцов. Что касается тактики nap-of-the-earth, то тут да, Ми-24 имеет по сравнению с «Апач», как написано в цитате «ограниченную способность маневра». Однако, надо понимать, что здесь мы имеем дело с совершенно разными концепциями и спецификой создания вертолетов. В основу тактики применения Ми-24 закладывались другие принципы и сам он другой. Тяжелее намного и авионики у него нет такой как у Апача (помогающей ему при работе nap-of-the-earth… с авионикой у Ми-24 вообще не слишком :-)) и при создании его одним из «упоров» была скорость. Кстати, сама тактика nap-of-the-earth — это только лишь один из способов боевого применения вертолетов, хотя, конечно, не берусь рассуждать на эту тему — не специалист. А насчет 6 минут висения и «общей жизни двигателей» — это или незнание или неправильный перевод.

      • Сергей говорит:

        Я узнал, что у машины есть свои недостатки, или «издержки конструкции», как мои хозяева, большие поклонники Hind’а, назвали это. Наиболее удивительно для меня то, что он не может зависать как всякий нормальный вертолет. Часть проблемы — главный ротор, предназначенный прежде всего для толкания вперед. Другая проблема состоит в том, что большие крылья затеняют поток от ротора на режиме висения и уменьшают его подъемную силу. Стейтон и его коллеги указывают, что длительное висение не входит в задачу Hind’а и что непродолжительное висение все-таки возможно. Но они также добавляют, что висеть разрешается не более чем шесть минут от общей жизни двигателей.

  3. Марсель говорит:

    Здравствуйте. У меня такой вопрос: «Есть ли формулы, по которым можно рассчитать скорость ветрового потока, создаваемый винтом вертолета?»

  4. сергей говорит:

    Юрий, спасибо, все очень доступно!))

  5. Глеб говорит:

    А как вертолет по земле катается? За счет какой силы?

    • Юрий говорит:

      За счет все той же силы тяги несущего винта, то есть горизонтальной составляющей общей аэродинамической силы. Другого ничего нет.

  6. Руслан говорит:

    На видео два Ми — 24. На первом видео(разукрашенный аэрографией), на вертолёте, на выхлопных патрубках стоят какие то насадки. Какую роль они выполняют?

    • Юрий говорит:

      Это так называемые экранно-выхлопные устройства — пассивная защита от ракет ПЗРК с ИК головкой самонаведения (типа «Стингер»).

  7. Костя говорит:

    Уважаемый автор!
    Возник в голове вопрос, ответьте пожалуйста!
    Исходя из того, что в полете (зависании) вес вертолета держит (удерживает) конструкция основного винта, (с учетом центробежных сил на лопасти) можно-ли:
    поднять краном неподвижный вертотел, застропив его за лопасти винта (и в каком месте) и не отломаются ли лопасти при этом!
    Спасибо.

    • Юрий говорит:

      Вы сами упомянули центробежную силу. Она значительно превосходит все силы действующие на лопасть, в том числе и подъемную силу (раз в 10-12). Она просто огромна и превращает гибкую лопасть (растягивая ее) в прочное (чуть ли не монолитное) крыло. Поэтому она и работает почти как крыло, передавая подъемную силу на втулку и далее на корпус вертолета. Если же вы захотите поднять вертолет, застропив его за неподвижные лопасти без центробежной силы, то они просто сильно изогнутся и сложатся (сломаются) где-то на длине от точки подцепа до втулки (горизонтального шарнира) винта. Может если очень близко к втулке подцепите, то выдержат, но думаю вряд ли…

  8. сергей говорит:

    спасибо, статья очень понравилась)) меня мучает один вопрос, а именно почему игрушечная модель вертолета может летать несущим винтом вниз, а настоящий вертолет нет??? и я имею ввиду не мертвую петлю, а именно полет вверх ногами. ответьте хотя бы в двух словах, буду очень благодарен))

    • Юрий говорит:

      Еще раз прошу прощения за слишком запоздалую реакцию на вопрос. Постараюсь исправиться :-).
      Теперь, что я думаю по существу вопроса. Честно говоря, мало имел дело с моделями и никогда не видел (видимо из-за этого), чтобы они летали вверх ногами. Ну, Вам виднее :-). Теоретически несущий винт сможет создать подъемную силу в любом положении, как в нормальном, так и «вверх ногами», главное, чтобы это позволяли сделать параметры винта в данный момент (величина и знак угла атаки лопастей, характеристики их профиля, и др.). Но, если вся масса корпуса, который винт в перевернутом полете должен толкать вверх, расположена над ним, то подъемная сила винта и сила веса корпуса должны находиться строго на одной линии иначе возникнут моменты этих сил и начнется вращение вокруг продольной или поперечной оси или вокруг обоих сразу. То есть вертолет при любом, самом небольшом возмущении просто может начать кувыркаться. Таким образом такой полет, теоретически наверное возможный, практически будет очень неустойчивым. Величина этой неустойчивости зависит от соотношения величин указанных сил и расположения точек их приложения. Для модели, особенно простой, такое соотношение конечно же отличается (и очень сильно) от настоящего вертолета. Корпус модели значительно легче, а мощность мотора выше и параметры винта совсем иные (все это в сравнительном отношении конечно). Совсем другой масштаб нагрузок, прочности материалов, инерционности. Считанные единицы настоящих вертолетов могут выполнить мертвую петлю, и причина этому чисто техническая, т.е. не хватает мощности, прочности, параметров винта и т.д., а уж полет вверх ногами… Естественно они просто не рассчитываются для этого… Нет необходимости и возможности…
      Надеюсь я свои мысли высказал понятно :-)…

  9. simon@more-znaniy.ru говорит:

    Можем сотрудничать:обменяться ссылочками

  10. simon@more-znaniy.ru говорит:

    Посмотрите статью к теме(почему и как летает вертолёт : .more-znaniy.ru/interesny-e-fakty/pochemu-vertolet-letaet.html

  11. Роман говорит:

    Статья и вправду проясняет многие моменты.
    Но хотелось бы узнать подробнее, какая схема лучше: с одним несущим и одним малым винтами или с двумя соосными несущими (и почему последней схемы придерживаются в основном «камовцы»)?
    И ещё вопрос: почему все радиоуправляемые модели вертолётов имеют два соосных несущих винта с малым хвостовым одновременно и почему на настоящих вертолётах такая симбиозная схема не применяется (во всяком случае, я не встречал таких)?

    • admin говорит:

      Я бы не стал говорить категорично: лучше или хуже. У каждой схемы есть свои достоинства и недостатки. Многое зависит от конкретного предназначения вертолета. У соосников, например, несущие винты имеют запас тяги по сравнению с одновинтовыми аналогами ( у тех рулевой винт забирает часть тяги), большую скороподъемность, малые габариты (по диаметру винта) и меньшие вибрационные нагрузки. Поэтому такие вертолеты достаточно маневренны и хорошо управляемы, что важно к примеру для боевых вертолетов. С другой стороны кпд таких винтов ниже из-за взаимовлияния, существует вероятность перехлеста винтов при резких маневрах (было, кстати, недавно такое происшествие). Производство, ремонт и обслуживание затруднены из-за сложности конструкции. Одновинтовой вертолет гораздо проще по конструкции и системе управления, что влияет на простоту обслуживания и стоимость. Есть и другие хорошие и не очень стороны… Вобщем, в каждом конкретном случае производится оценка всевозможных факторов, чтобы решить какой вертолет предпочтительней.
      Постараюсь на эту тему написать статью, с более подробным изложением.
      А по поводу «камовцев»… Здесь какой-то специальной причины нет. Просто КБ конкретизировало свое направление и эту тему постоянно развивает. Сейчас — это одна из самых опытных в этом плане фирм в мире. Столько наработок, сколько у них, мало у кого есть.
      По поводу моделей… Эти аппаратики максимально упрощены обычно :-). Далеко не все из них имеют полноценные системы управления, тем более, что управляемость легкой модели несложно обеспечить другими способами, и требования при этом, вобщем-то, минимальны. Поэтому у них частенько встречается своеобразный симбиоз :-). На большом вертолете такое, конечно, мягко говоря, нецелесообразно и, зачастую попросту невозможно по самым различным причинам (конструкция, материалы, безопасность, управляемость и т.д.)

  12. Виталий говорит:

    Все очень интересно. если можно напишите плиз, про различные способы взлета, аэродинамики этого процесса. плюсы и минусы. и немного про расчет посадочной площадки. буду ждать.

    • admin говорит:

      Я так понимаю Вы хотите статью об этом? Напишу, Виталий, обязательно. Об это уже пообещал в этой статье http://avia-simply.ru/avtomat-perekosa-vertoleta/. В ближайшее время, но не на этой неделе точно. Не успеваю :-). На следующей скорей всего. Вы, я вижу, подписались на обновления сайта, так что узнаете об этом сразу. Заходите, буду рад видеть Вас на сайте…

  13. Игорь говорит:

    Татьяна, не так всё просто как вы думаете.Что значит опробовать? Имея лишь общее представление о вертолетах, потом с чувством ложной уверенности в реальную машину «чисто попробовать» — никак нельзя. Во первых вертолет это статически и динамически неустойчивая машина. В ряде случаев, конечно, он устойчив динамически, одно компенсируется другим и можно даже не трогать управление некоторое время, но это скорее исключительные ситуации. Помогает демпфирование и помогает автопилот в режиме маршрута или висения. Остальное — борьба. Несмотря на расхожее мнение, что вертолет летит сам и главное — не мешать ему, это лишь отчасти верно. Чем опытнее летчик, тем меньше возмущений он вносит в управление, тем меньше ему приходится бороться с разбалансировкой. Можно опрокинуть вертолет столькими способами, половина из которых будет неожиданными, что смысл подводить это под какой-то шаблон, теряется. По опыту, могу сказать следующее: даже подготовка на тренажерах без летной практики, приведет в условиях этой самой летной практики, к печальным последствиям.
    Когда-то давно у меня был неплохой налет на тренажерах, был год теоретической подготовки, было 1.5 часа налету с инструктором, но когда неожиданно сел проверяющий и сказал «ну.. лети», борт я чуть не разложил сразу, рванув шаг при взлете и попав в сложную разбалансировку. И на посадке потом чуть балкой землю не зацепил, ввалив ручку больше, чем требовалось. Это я к тому, что даже изучив РЛЭ как дважды два ,в реальной машине вы будете чуствовать себя по другому. Совсем разные вещи. Вас в барокамеру посадить и поднять на 5000 метров с вертикальной хотя бы 10 м/с. Не все будут себя нормально чувствовать. И опять же человека можно научить дергать органы управления. А там в небе еще надо думать. У нас говорят, что нужно на 50 м впереди самолета или вертолета лететь. Даже запуск и останов вертолета процедура очень серьезная. Даже изучив матчасть, вы или перевернете машину на земле или что-нибудь сожгете. Ребята реальные летчики на газовке машины раскладывали. Все не просто так как кажется. Садясь в кабину реальной машины вы будете понимать, что если что то не так пойдет это может привести как минимум поломке авиационной техники, а максимум к катастрофе.
    Вообщем , об этом можно говорить очень долго. Если будут какие вопросы — спрашивайте. Чем смогу — помогу. С уважением, Игорь.

    • admin говорит:

      Игорь, ну что Вы напали на женщину :-)… Она вовсе не собиралась садиться в кресло пилота, и аспекты управления вертолетом ее наверняка мало интересуют :-)… А вот посидеть на месте пассажира, увидеть и почувствовать то, чего она раньше не видела, не знала и получить эстетическое удовольствие — это явно то, чего ей захотелось… Так что все, скорей всего, гораздо проще :-)…

  14. дима говорит:

    спасибо вы мне очень помогли =)!

    • admin говорит:

      Не за что! Приятно слышать :-). Заходите еще, увлекательного будет немало… Интересно, в чем конкретно помог, если не секрет?

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *