Fyzikální parametry listů vrtulníků. Kompozitní čepele

Tím, že si získávají stále více fanoušků, se dnes stávají nejen jednoduššími, ale i bezpečnějšími. V našem vrcholu budeme uvažovat nejmenší vrtulníky na světě.
1 vrtulník GEN H-4 (Japonsko)

Dnes je to nejmenší vrtulník na světě, který je certifikován i v Guinessově knize rekordů. GEN H-4, vytvořený stejnojmennou japonskou společností, má listy dlouhé 4 metry a váží pouhých 70 kg. Tento vrtulník nemá ocas, protože... Je vybaven šrouby koaxiálního principu činnosti, což umožnilo výrazně zmenšit jeho velikost. Nosnost tohoto „dítěte“ je impozantní – dokáže létat s hmotností 210 kg (tedy přesně trojnásobkem své vlastní hmotnosti). Vrtulník se bude prodávat v demontu jako stavebnice a podle plánů výrobců jej majitel sestaví za 30 hodin. Nabídka je více než zajímavá a co se týče nákladů, ta bude podle všeho začínat na 200 tisících amerických dolarů.

2 Helikoptéra

Tento vrtulník jsme dali na druhé místo. Už název mluví sám za sebe - „Mosquito“! Jeho vývoj trval téměř 10 let a Moskit spojoval vysokou spolehlivost a snadnou obsluhu s malými rozměry a velmi dobrou manévrovatelností. Motor vrtulníku s výkonem 60 hp. a 5metrové lopatky snadno zvednou auto i pilota do vzduchu s celkovou hmotností až 300 kg. Navíc samotný stroj váží pouze 115 kg. Cena tohoto vozu a jeho úprav začíná od 40 tisíc dolarů.

3 Helikoptéra

Tento vrtulník poprvé vzlétl v roce 2004 a původně byl určen pro extrémní zábavu. Dnes se však používá také pro hlídkové, hraniční, poštovní a výcvikové účely, protože, jak se ukázalo, má dobré letové vlastnosti a je velmi spolehlivý při používání. Hmotnost AirScooter II je pouze 136 kg, výkon motoru 65 koní, rychlost 90 km/h, strop 3 tisíce metrů. Dnes se toto zařízení „rozptýlilo“ (v každém smyslu) do 23 zemí za cenu 50 tisíc dolarů za jednotku.

4 Helikoptéra

Tento lehký dvoumístný vrtulník poprvé vzlétl v roce 2004. Je také malý a mimořádně pohodlný na používání a má vysoké letové vlastnosti. Motor 130 hp zrychlí vůz na 160 km/h do výšky 3,6 km. Průměr vrtule je 7 metrů, nosnost 230 kg. Dodává se nesmontované, montáž vyžaduje přibližně 250 hodin. Náklady na vrtulník jsou 95 tisíc eur.

Italové se snaží držet krok i v malých letadlech. Vyrobili a prodali již více než 400 svých ultralehkých vrtulníků CH-7. Popularitu si začal získávat téměř okamžitě od okamžiku jeho výroby v roce 1996. Průměr vrtule je 5,8 m, hmotnost 200 kg, maximální rychlost 192 km/h. V některých úpravách náklady na zařízení dosahují 85-90 tisíc eur.

6 Helikoptéra

Lehký vrtulník této značky lze snadno nazvat „dědečkem“ moderních ultralehkých vrtulníků. Vznikl již v roce 1975, existuje ve více než 3 tisících kopiích, provozuje se v 60 zemích světa. Většina moderních vrtulníků používá ve svých návrzích řešení nalezená v R22. Dnes tento vrtulník stojí 258 tisíc dolarů.

7 Helikoptéra DF helikoptéry DF334 (Itálie)

Dvoumístný ultralehký vrtulník, také vyvinutý už docela dávno - v 80. letech, za tu dobu jen potvrzoval svou spolehlivost (to je jisté, „do bitvy chodí jen staří muži“...). Hmotnost - pouze 290 kg, vrtule - 6,8 m, rychlost - 148 km/h, cena - od 120 tisíc eur.

8 Helikoptéra Skyline SL-222 (Ukrajina)

Lehký víceúčelový vrtulník, který se vyrábí od roku 2011. Stejně jako jeho „bratři“ jej lze přepravovat na běžném přívěsu, provoz je jednoduchý a spolehlivý. Hmotnost je 377 kg, cena - 149 tisíc dolarů.

9 Helikoptéra

Od roku 2003 se tento konkrétní vůz stal jedním z nejoblíbenějších ve své třídě. S hmotností pouhých 445 kg a rychlostí 185 km/h stoupá „EXEC“ na 3048 m. Náklady - od 280 tisíc dolarů.

10 Helikoptéra Berkut-VL (Rusko)

Dnes je vývoj tohoto vrtulníku ve fázi závěrečného testování, ale má dobré vyhlídky na vývoj. Motor 140 hp zvedne 477 kg (hmotnost vrtulníku) do výšky 4 km a dosáhne rychlosti 185 km/h. Již brzy se těšíme na důstojného zástupce Ruska na trhu lehkého letectví!
Lehké letectví dokáže splnit sen každého člověka o létání. A vidíme, že dnes už existují vrtulníky, které stojí tolik jako dobré auto. Je tedy velmi pravděpodobné, že se brzy objeví dostupnější zařízení a možná i menší!

Listy pro vrtulník jsou jako pneumatiky pro auto. Měkké čepele vyhlazují reakce vrtulníku a dělají ho línějším. Tvrdé naopak nutí vrtulník reagovat na ovládání bez prodlení. Těžké čepele zpomalují reakce, lehké zhoršují. Čepele s vysokým profilem odebírají více energie, zatímco ty s nízkým profilem mají tendenci se zablokovat, když se zvedací síla prudce sníží. Při výběru čepelí se vyplatí zvážit jejich parametry a vybrat takové, které nejvíce vyhovují vašemu stylu a zkušenostem.

Při výběru listů se nejprve podíváme na jejich délku, protože délka listu závisí na třídě vrtulníku. Častěji se délka týká vzdálenosti od montážního otvoru čepele k její koncové části. Několik málo výrobců uvádí celou délku čepele od pažby ke špičce. Naštěstí je takových případů málo.
Zvedací síla a rotační odpor, který čepel vytváří, závisí na délce. Dlouhá čepel může vytvořit větší zdvih, ale také vyžaduje více energie k otáčení. S dlouhými lopatkami je model stabilnější při visení a má větší „volatilitu“, tzn. schopný větších manévrů a lepší autorotace.

Tětiva (šířka čepele)

Důležitý parametr čepele, který se nejčastěji vůbec neuvádí a zbývá jen změřit tětivu sami. Čím širší je list, tím větší vztlak dokáže vytvořit při stejných úhlech náběhu a tím ostřejší je vrtulník při ovládání cyklickým sklonem. Široká čepel má vyšší rotační odpor, a proto více namáhá pohon. Při použití lopatek se širokou tětivou je důležitý přesný chod, jinak můžete motor snadno „uškrtit“. Největší rozdíly v šířce se nacházejí u listů pro vrtulníky třídy 50 a výše.

Délka a akord.

Materiál

Další věc, kterou musíte věnovat pozornost, je materiál, ze kterého jsou čepele vyrobeny. Dnes jsou nejběžnějšími materiály, ze kterých se listy vrtulníků vyrábějí, uhlík a sklolaminát. Dřevěné listy postupně mizí ze scény, protože nemají dostatečnou pevnost a výrazně omezují letové schopnosti vrtulníku. Dřevěné čepele jsou navíc náchylné ke změně tvaru, což vede k neustálému vzhledu „motýla“. Snad to nejmenší, s čím byste se dnes měli spokojit, jsou čepele ze skleněných vláken. Netrpí změnami tvaru, jsou dostatečně tuhé, aby prováděly lehké 3D a jsou ideální pro začínající piloty vrtulníků. Zkušení piloti si jistě vyberou karbonové lopatky jako nejpevnější, což umožňuje vrtulníku provádět extrémní akrobacii a poskytuje vrtulníku bleskurychlou odezvu řízení.

Důležitým parametrem je hmotnost čepele. Pokud jsou všechny ostatní věci stejné, těžší list učiní vrtulník stabilnější a sníží rychlost cyklického řízení sklonu. Těžká čepel dodá stabilitu a pravidelnost a uloží více energie během autorotace, díky čemuž je manévr pohodlnější. Pokud míříte na 3D let, zvolte lehčí čepele.

Tvar čepele

Rovné, lichoběžníkové. Přímý tvar je běžnější, lichoběžníkový tvar je exotičtější. Ten umožňuje snížit rotační odpor za cenu snížení zpětného rázu.

Tvar čepele.

Symetrický - výška profilu je stejná v horní a spodní části čepele. Lopatky se symetrickým profilem jsou schopny vyvinout vztlak pouze při nenulovém stoupání. Takové listy jsou nejběžnější mezi moderními vrtulníky a používají se na všech modelech provádějících 3D akrobacii.
Polosymetrický - profil ve spodní části čepele má menší výšku. Takové lopatky jsou schopny vytvářet vztlak i při nulových úhlech náběhu, tzn. Vytvářejí vztlak stejným způsobem jako křídlo letadla. Takové listy se používají zřídka, zpravidla pouze na velkých replikách vrtulníků.

Výška profilu

Čím vyšší profil, tím lépe odolává narušení proudění, ale tím vyšší je jeho odpor. Dřevěné čepele mají většinou vyšší profil, ale jen proto, aby měly dostatečnou pevnost.

Tvar a výška profilu.

Tloušťka zadku

Tloušťka pažby přímo souvisí s velikostí čepů vašeho vrtulníku. Pokud je pažba tlustší, čepel se do čepu nevejde, pokud naopak bude viset. Obvykle je tloušťka pažby standardní v rámci jedné třídy vrtulníku, nicméně při nákupu čepelí se ujistěte, že pasují na váš vrtulník. Někteří výrobci vybavují čepele distančními podložkami, které lze použít, pokud je sedlo čepu větší než tloušťka zadku. Takové podložky musí být instalovány ve dvojicích na horní a spodní straně zadku tak, aby čepel byla zajištěna ve středu čepu.

Tloušťka zadku.

Průměr montážního otvoru

Průměr otvoru musí odpovídat průměru upevňovacího šroubu čepu. Stejně jako tloušťka pažby je i tento parametr standardní, nicméně před nákupem čepelí se vyplatí jej zkontrolovat.

Poloha montážního otvoru vzhledem k předsunuté hraně.

Určuje, jak moc vyčnívá předsunutá hrana čepele dopředu z čepu. Otevírání směrem dozadu způsobuje, že čepel při otáčení zaostává za čepem, což činí tyto čepele stabilnější. Naopak posunutí otvoru směrem k předsunuté hraně způsobí, že se čepel otáčí směrem dopředu od čepu a tato poloha činí čepel méně stabilní.

Poloha montážního otvoru.

Tvar špičky čepele.

Tvar koncové části ovlivňuje rotační odpor rotoru. Existují rovné, zaoblené a zkosené tvary. Rovnější tvar vytváří vztlak po celé délce čepele, ale má také největší rotační odpor.

Tvar špičky čepele.

Podélné těžiště.

Poloha těžiště v podélném směru. Čím blíže je těžiště ke špičce čepele, tím je čepel stabilnější a lépe provádí autorotaci. Naopak posunutím těžiště na pažbu je čepel lépe ovladatelná, ale trpí akumulace energie čepelí při autorotaci.

Příčné těžiště.

Poloha těžiště je napříč ostří, od předsunuté hrany k ustupující. Obvykle se snaží umístit těžiště tak, aby při otáčení radlice nezaostávala za osou a nevyčnívala dopředu. Čepel se silně dozadu posunutým těžištěm vyčnívá při rotaci čepu dopředu a je tedy dynamičtější.

Podélné a příčné těžiště.

Dynamické vyvážení: vyčnívající/ustupující čepel.

Parametr závisí na poloze montážního otvoru, hmotnosti, poloze příčných a podélných těžišť. Obecně platí, že pokud lopatka při otáčení vyčnívá dopředu z nápravy, pak je taková lopatka lépe ovladatelná a vhodnější pro 3D lety, ale vyžaduje více energie a činí vrtulník méně stabilní. Pokud naopak radlice při otáčení zaostává za osou, pak je taková radlice stabilnější. Pokud čepel nezaostává ani nevyčnívá, pak se jedná o neutrální čepel. Tato čepel je nejuniverzálnější a je stejně vhodná pro visící manévry a 3D lety.

Dynamické vyvažování.

Noční čepele.

Noční radlice s vestavěnými LED diodami a vestavěnou nebo vyjímatelnou baterií slouží k vybavení vrtulníku pro noční lety. Spolu s lopatkami se používají různé způsoby osvětlení těla vrtulníku.

Čepele s ochrannou tyčí.

Tyč zabraňuje rozsypání čepele na samostatné části v případě pádu. Velmi užitečný bezpečnostní prvek, který bohužel mají pouze drahé čepele od známých výrobců. Stává se, že úlomky čepelí, které nejsou vybaveny takovou tyčí, se rozptýlí až 10 metrů od místa dopadu a mohou vést ke zranění.

V poslední době došlo ve světě vrtulníkové techniky k několika významným událostem. Americká společnost Kaman Aerospace oznámila záměr obnovit výrobu synchropter, Airbus Helicopters přislíbil vývoj prvního civilního létajícího vrtulníku a německé e-volo slíbilo otestovat 18rotorovou dvoumístnou multikoptéru. Abychom se v celé této rozmanitosti nezmátli, rozhodli jsme se sestavit krátký výukový program o základních schématech vrtulníkové techniky.

Myšlenka letadla s hlavním rotorem se poprvé objevila kolem roku 400 našeho letopočtu v Číně, ale nešla dál než k vytvoření dětské hračky. Inženýři začali vážně vytvářet vrtulník na konci 19. století a první vertikální let nového typu letadla se uskutečnil v roce 1907, pouhé čtyři roky po prvním letu bratří Wrightů. V roce 1922 letecký konstruktér Georgy Botezat testoval vrtulník kvadrokoptéry vyvinutý pro americkou armádu. Jednalo se o první důsledně řízený let tohoto typu zařízení v historii. Botezatova kvadrokoptéra dokázala vyletět do výšky pěti metrů a strávila v letu několik minut.

Od té doby prošla vrtulníková technika mnoha změnami. Vznikla třída letadel s rotačním křídlem, která se dnes dělí na pět typů: vírník, vrtulník, rotorová letadla, překlopný rotor a X-wing. Všechny se liší konstrukcí, způsobem vzletu a letu a ovládáním rotoru. V tomto materiálu jsme se rozhodli hovořit konkrétně o vrtulnících a jejich hlavních typech. Přitom byla za základ vzata klasifikace na základě rozmístění a umístění rotorů, nikoli tradiční - podle typu kompenzace jalového momentu rotoru.

Vrtulník je letadlo s rotačním křídlem, ve kterém jsou zvedací a hnací síly vytvářeny jedním nebo více rotory. Takové vrtule jsou umístěny rovnoběžně se zemí a jejich listy jsou instalovány pod určitým úhlem k rovině otáčení a úhel instalace se může lišit v poměrně širokém rozsahu - od nuly do 30 stupňů. Nastavení listů na nula stupňů se nazývá volnoběh vrtule nebo praporování. V tomto případě hlavní rotor nevytváří zdvih.

Jak se lopatky otáčejí, zachycují vzduch a vrhají ho v opačném směru, než je pohyb vrtule. V důsledku toho se před šroubem vytvoří zóna nízkého tlaku a za ním vysoký tlak. V případě vrtulníku tak vzniká vztlak, který je velmi podobný vztlaku generovanému pevným křídlem letadla. Čím větší je úhel instalace lopatek, tím větší je zvedací síla vytvářená rotorem.

Charakteristiku hlavního rotoru určují dva hlavní parametry – průměr a stoupání. Průměr vrtule určuje možnosti vzletu a přistání vrtulníku a částečně i velikost vztlaku. Stoupání vrtule je pomyslná vzdálenost, kterou urazí vrtule v nestlačitelném médiu pod určitým úhlem listu za jednu otáčku. Poslední parametr ovlivňuje vztlak a rychlost otáčení rotoru, kterou se piloti snaží udržet beze změny po většinu letu, mění pouze úhel lopatek.

Když helikoptéra letí dopředu a hlavní rotor se otáčí ve směru hodinových ručiček, proud vzduchu přiváděného vzduchu má silnější vliv na lopatky na levé straně, a proto se zvyšuje jejich účinnost. Výsledkem je, že levá polovina rotačního kruhu vrtule vytváří větší vztlak než pravá a dochází k klopnému momentu. Aby to konstruktéři vykompenzovali, přišli se speciálním systémem, který zmenšuje úhel lopatek vlevo a zvětšuje ho vpravo, čímž vyrovnává vztlak na obou stranách vrtule.

Obecně má vrtulník oproti letadlu několik výhod a několik nevýhod. Mezi výhody patří možnost vertikálního startu a přistání na místech, jejichž průměr je jedenapůlkrát větší než průměr hlavního rotoru. Zároveň může vrtulník přepravovat objemný náklad na externím závěsu. Vrtulníky se také vyznačují lepší manévrovatelností, protože mohou viset svisle, létat do stran nebo dozadu a otáčet se na místě.

Mezi nevýhody patří větší spotřeba paliva než u letadel, větší infračervená viditelnost kvůli horkým výfukům motoru nebo motorů a zvýšená hlučnost. Navíc se vrtulník obecně kvůli řadě funkcí obtížněji ovládá. Piloti vrtulníků jsou například obeznámeni s jevy přízemní rezonance, flutteru, vírového prstence a efektu blokování rotoru. Tyto faktory mohou způsobit rozbití nebo pád stroje.

Vybavení vrtulníku jakéhokoli typu má režim autorotace. Odkazuje na nouzové režimy. To znamená, že pokud například vypadne motor, odpojí se hlavní rotor nebo vrtule od převodovky pomocí jednosměrné spojky a začnou se volně protáčet s proudícím vzduchem, čímž se zpomalí pád stroje z výšky. V režimu autorotace je možné řízené nouzové přistání vrtulníku a rotující hlavní rotor dále roztáčí ocasní rotor a generátor přes převodovku.

Klasické schéma

Ze všech typů konstrukcí vrtulníků je dnes nejrozšířenější ta klasická. U této konstrukce má stroj pouze jeden hlavní rotor, který může být poháněn jedním, dvěma nebo dokonce třemi motory. Tento typ například zahrnuje útočné AH-64E Guardian, AH-1Z Viper, Mi-28N, transportně-bojové Mi-24 a Mi-35, transportní Mi-26, víceúčelové UH-60L Black Hawk a Mi- 17, lehký Bell 407 a Robinson R22.

Při rotaci hlavního rotoru u klasických vrtulníků vzniká jalový moment, díky kterému se tělo stroje začne roztáčet v opačném směru, než je rotace rotoru. Pro kompenzaci momentu se na ocasním rameni používá řídicí zařízení. Zpravidla se jedná o ocasní rotor, ale může to být i fenestron (vrtule v prstencové kapotáži) nebo několik vzduchových trysek na ocasním rameni.

Charakteristickým rysem klasického schématu jsou křížová spojení v řídicích kanálech, a to díky skutečnosti, že ocasní rotor a hlavní rotor jsou poháněny stejným motorem, stejně jako přítomnost cykliky a mnoha dalších subsystémů odpovědných za řízení elektrárna a rotory. Cross-coupling znamená, že pokud se změní některý parametr činnosti vrtule, změní se i všechny ostatní. Například se zvýšením rychlosti hlavního rotoru se zvýší i rychlost řízení.

Řízení letu se provádí nakláněním osy otáčení rotoru: dopředu - stroj poletí dopředu, dozadu - dozadu, do stran - do stran. Při naklonění osy otáčení vzniká hnací síla a zvedací síla klesá. Z tohoto důvodu musí pilot pro udržení výšky letu změnit i úhel lopatek. Směr letu se nastavuje změnou sklonu ocasního rotoru: čím menší je, tím méně je kompenzován reakční moment a vrtulník se otáčí opačným směrem, než je otáčení hlavního rotoru. A naopak.

U moderních vrtulníků se ve většině případů horizontální řízení letu provádí pomocí cykliky. Například pro pohyb vpřed pilot pomocí automatického stroje zmenší úhel lopatek pro přední polovinu roviny rotace křídla a zvětší jej pro zadní. Vztlaková síla se tedy vzadu zvyšuje a vpředu klesá, čímž se mění náklon vrtule a vzniká hnací síla. Toto schéma řízení letu se používá u všech vrtulníků téměř všech typů, pokud mají cykliku.

Koaxiální schéma

Druhá nejběžnější konstrukce vrtulníku je koaxiální. Nemá ocasní rotor, ale hlavní rotory jsou dva – horní a spodní. Jsou umístěny na stejné ose a otáčejí se synchronně v opačných směrech. Díky tomuto řešení šrouby kompenzují jalový moment a samotný stroj se ukazuje být poněkud stabilnější ve srovnání s klasickou konstrukcí. Kromě toho koaxiální vrtulníky nemají prakticky žádná křížová spojení v řídicích kanálech.

Nejznámějším výrobcem koaxiálních vrtulníků je ruská společnost Kamov. Vyrábí lodní víceúčelové vrtulníky Ka-27, útočné Ka-52 a transportní Ka-226. Všechny mají dva šrouby umístěné na stejné ose, jeden pod druhým. Stroje koaxiální konstrukce na rozdíl od vrtulníků klasické konstrukce dokážou například vyrobit trychtýř, tedy obletět cíl v kruhu a zůstat od něj ve stejné vzdálenosti. V tomto případě zůstává luk vždy otočený směrem k cíli. Řízení stáčení se provádí brzděním jednoho z hlavních rotorů.

Obecně lze říci, že koaxiální vrtulníky se o něco snáze ovládají než ty konvenční, zejména v režimu visení. Ale jsou tu i některé zvláštnosti. Například při provádění smyčky za letu se mohou lopatky spodního a horního rotoru překrývat. Kromě toho je koaxiální konstrukce v designu a výrobě složitější a dražší než klasická konstrukce. Zejména díky převodovce, která přenáší rotaci hřídele motoru na vrtule, a také kyvné desce, která synchronně nastavuje úhel lopatek na vrtulích.

Podélné a příčné diagramy

Třetí nejoblíbenější je podélné uspořádání rotorů vrtulníků. V tomto případě jsou vrtule umístěny paralelně se zemí na různých osách a jsou od sebe vzdáleny - jedna je umístěna nad přídí vrtulníku a druhá nad ocasem. Typickým představitelem strojů tohoto typu je americký těžký transportní vrtulník CH-47G Chinook a jeho modifikace. Pokud jsou vrtule umístěny na špičkách křídel vrtulníku, pak se toto uspořádání nazývá příčné.

Sériové zástupce příčných vrtulníků dnes neexistují. V letech 1960-1970 vyvinula konstrukční kancelář Mil těžký nákladní vrtulník V-12 (také známý jako Mi-12, i když tento index je nesprávný) s příčnou konstrukcí. V srpnu 1969 prototyp B-12 vytvořil rekord v nosnosti mezi vrtulníky, když zvedl náklad o hmotnosti 44,2 tuny do výšky 2,2 tisíce metrů. Pro srovnání, nejtěžší vrtulník na světě Mi-26 (klasická konstrukce) dokáže zvedat břemena o hmotnosti až 20 tun a americký CH-47F (podélné provedení) může zvednout břemena o hmotnosti až 12,7 tuny.

U vrtulníků s podélnou konstrukcí se hlavní rotory otáčejí v opačných směrech, ale to jen částečně kompenzuje reakční momenty, proto musí piloti za letu počítat s výslednou boční silou, která stroj vyvede z kurzu. Boční pohyb je dán nejen sklonem osy otáčení rotoru, ale také různými montážními úhly lopatek a řízení stáčení se provádí změnou otáček rotoru. Zadní rotor podélných vrtulníků je vždy umístěn o něco výše než přední rotor. To se provádí za účelem eliminace vzájemného ovlivňování jejich proudění vzduchu.

Navíc při určitých rychlostech letu podélných vrtulníků může někdy docházet k výrazným vibracím. Konečně jsou podélné vrtulníky vybaveny složitou převodovkou. Z tohoto důvodu není toto šroubové uspořádání příliš obvyklé. Ale vrtulníky s podélnou konstrukcí jsou méně náchylné na vzhled vírového prstence než jiné stroje. V tomto případě se při sestupu vzduchové proudy vytvářené vrtulí odrážejí od země vzhůru, vrtulí je vtahují a opět směřují dolů. V tomto případě je zvedací síla hlavního rotoru výrazně snížena a změna rychlosti rotoru nebo zvětšení úhlu lopatek nemá prakticky žádný účinek.

Synchroptera

Vrtulníky postavené podle konstrukce synchropter lze dnes zařadit mezi nejvzácnější a z konstrukčního hlediska nejzajímavější stroje. Do roku 2003 se jejich výrobou zabývala pouze americká společnost Kaman Aerospace. V roce 2017 společnost plánuje obnovit výrobu takových vozů pod označením K-Max. Synchroptery by se daly klasifikovat jako příčné vrtulníky, protože hřídele jejich dvou rotorů jsou umístěny po stranách těla. Osy otáčení těchto šroubů jsou však vůči sobě umístěny pod úhlem a roviny otáčení se protínají.

Synchroptery, stejně jako vrtulníky s koaxiální, podélnou a příčnou konstrukcí, nemají ocasní rotor. Rotory se otáčejí synchronně v opačných směrech a jejich hřídele jsou navzájem spojeny tuhým mechanickým systémem. To zaručeně zabrání kolizím listů při různých režimech letu a různých rychlostech. Synchroptry poprvé vynalezli Němci během druhé světové války, ale sériovou výrobu v USA prováděla od roku 1945 firma Kaman.

Směr letu synchropteru je řízen výhradně změnou úhlu listů vrtule. V tomto případě v důsledku křížení rovin rotace vrtulí, a tedy sčítání vztlakových sil v místech křížení, dochází k momentu klopení nahoru, tedy zvednutí přídě. Tento moment je kompenzován řídicím systémem. Obecně se má za to, že synchroter se snadněji ovládá v režimu visení a při rychlostech nad 60 kilometrů za hodinu.

Mezi výhody takových vrtulníků patří úspora paliva díky eliminaci ocasního rotoru a možnost kompaktnějšího umístění jednotek. Kromě toho se synchroptery vyznačují většinou kladných vlastností koaxiálních vrtulníků. Mezi nevýhody patří mimořádná složitost mechanického tuhého spojení hřídelí šroubů a systému ovládání cykliky. Obecně se tím vrtulník prodražuje oproti klasické konstrukci.

Multikoptéra

Vývoj multikoptér začal téměř současně s prací na vrtulníku. Z tohoto důvodu byl v roce 1922 prvním vrtulníkem, který provedl řízený vzlet a přistání, kvadrokoptéra Botezata. Multikoptéry zahrnují stroje, které mají obvykle sudý počet rotorů a mělo by jich být více než dva. U produkčních vrtulníků se dnes konstrukce multikoptér nepoužívá, ale mezi výrobci malých bezpilotních prostředků je mimořádně oblíbená.

Multikoptéry totiž používají vrtule s konstantním stoupáním a každá z nich je poháněna vlastním motorem. Reaktivní moment je kompenzován otáčením šroubů v různých směrech - polovina se otáčí ve směru hodinových ručiček a druhá polovina, umístěná diagonálně, v opačném směru. To vám umožní opustit desku cykliky a obecně výrazně zjednodušit ovládání zařízení.

Pro vzlet multikoptéry se rychlost otáčení všech vrtulí zvyšuje rovnoměrně, při letu do strany se rotace vrtulí na jedné polovině zařízení zrychluje a na druhé zpomaluje. Multikoptéra se otáčí zpomalením rotace například šroubů otáčejících se ve směru hodinových ručiček nebo naopak. Tato jednoduchost konstrukce a ovládání byla hlavním impulsem pro vznik kvadrokoptéry Botezata, ale následný vynález ocasního rotoru a cykliky prakticky zpomalil práci na multikoptérách.

Důvodem, proč dnes neexistují multikoptéry určené k přepravě lidí, je bezpečnost letu. Faktem je, že na rozdíl od všech ostatních vrtulníků nemohou stroje s více rotory nouzově přistát v režimu autorotace. Pokud selžou všechny motory, multikoptéra se stane neovladatelnou. Pravděpodobnost takové události je však nízká, ale chybějící režim autorotace je hlavní překážkou pro absolvování certifikace bezpečnosti letu.

Německá společnost e-volo však v současnosti vyvíjí multikoptéru s 18 rotory. Tento vrtulník je určen pro přepravu dvou cestujících. Očekává se, že svůj první let uskuteční v příštích několika měsících. Podle výpočtů konstruktérů bude prototypové vozidlo schopno zůstat ve vzduchu maximálně půl hodiny, ale toto číslo se plánuje zvýšit na minimálně 60 minut.

Je třeba také poznamenat, že kromě vrtulníků se sudým počtem vrtulí existují také konstrukce multikoptér se třemi a pěti vrtulemi. Mají jeden z motorů umístěný na plošině, kterou lze naklápět do stran. Díky tomu je řízen směr letu. V takovém schématu je však obtížnější potlačit reaktivní krouticí moment, protože dva ze tří nebo tři z pěti šroubů se vždy otáčejí ve stejném směru. Aby se vyrovnal reakční moment, některé vrtule se otáčejí rychleji, což vytváří zbytečnou boční sílu.

Schéma rychlosti

Dnes je v technologii vrtulníků nejslibnější vysokorychlostní schéma, které umožňuje vrtulníkům létat výrazně vyšší rychlostí, než dokážou moderní stroje. Nejčastěji se toto schéma nazývá kombinovaný vrtulník. Stroje tohoto typu jsou stavěny v koaxiálním provedení nebo s jednou vrtulí, ale mají malé křídlo, které vytváří dodatečný vztlak. Kromě toho mohou být vrtulníky vybaveny tlačným rotorem v ocasní části nebo dvěma stahováky na koncích křídel.

Útočné vrtulníky klasické konstrukce AH-64E jsou schopny rychlosti až 293 kilometrů za hodinu a koaxiální vrtulníky Ka-52 - až 315 kilometrů za hodinu. Pro srovnání, kombinovaný technologický demonstrátor Airbus Helicopters X3 se dvěma tažnými vrtulemi dokáže zrychlit na 472 kilometrů za hodinu a jeho americký konkurent s tlačnou vrtulí Sikorksy X2 na 460 kilometrů za hodinu. Nadějný vysokorychlostní průzkumný vrtulník S-97 Raider bude schopen létat rychlostí až 440 kilometrů za hodinu.

Přísně vzato, kombinované vrtulníky neoznačují vrtulníky, ale jiný typ letadla s rotačním křídlem - rotorová letadla. Faktem je, že hnací sílu takových strojů nevytvářejí pouze a ani ne tak rotory, ale ty tlačné nebo tažné. Kromě toho jsou rotory i křídlo zodpovědné za vytváření vztlaku. A při vysokých rychlostech letu řízená jednosměrná spojka odpojí rotory od převodovky a další let pokračuje v režimu autorotace, ve kterém rotory vlastně fungují jako křídlo letadla.

V současné době několik zemí po celém světě vyvíjí vysokorychlostní vrtulníky, které budou v budoucnu schopny dosáhnout rychlosti přes 600 kilometrů za hodinu. Kromě vrtulníků Sikorsky a Airbus tyto práce provádějí ruský Kamov a konstrukční kancelář Mil (Ka-90/92, respektive Mi-X1) a také americké Piacesky Aircraft. Nové hybridní vrtulníky budou schopny kombinovat rychlost letu turbovrtulových letadel a schopnosti vertikálního vzletu a přistání konvenčních vrtulníků.

Foto: Oficiální U.S. Stránka námořnictva / flickr.com

V dnešní době je těžké si představit život bez letecké dopravy. Pevně ​​vstoupila do života národů naší planety a stala se nedílnou součástí lidských představ o rychlém pokroku vědy a techniky. Civilní letectví, jako by sbližovalo země a kontinenty, přispívá k rozvoji politické, hospodářské a kulturní spolupráce mezi státy.

Naše letectví se vyvíjelo a dozrávalo spolu s celou zemí a nyní nachází široké uplatnění v mnoha oblastech hospodářského rozvoje a významně přispívá k posílení ekonomické a obranné síly naší vlasti. Je skutečně duchovním dítětem strany a lidu. Jeho historie odráží samotný život státu dělníků a rolníků - bouřlivý, plný revoluční dynamiky, inovativní energie, tvůrčí síly.

Dnes mezi podniky a společnostmi letecké dopravy na světě patří první místo Aeroflotu, který má velkou flotilu moderních pohodlných vysokorychlostních letadel a vrtulníků, dobře vybavená letiště na hlavních i místních leteckých trasách a provozuje lety na rozsáhlá síť domácích i mezinárodních leteckých společností.

Letadla a vrtulníky civilního letectví se používají nejen pro přepravu cestujících a různých nákladů, ale mají široké uplatnění v mnoha odvětvích průmyslu a zemědělství. Hukot leteckých motorů je slyšet nad zemědělskou a lesní půdou, nad staveništi a vesnicemi tajgy geologů, nad vědeckými stanicemi v Arktidě a Antarktidě.

V únoru 1972 oslavili zaměstnanci Aeroflotu a s nimi celá země 50. výročí civilního letectví SSSR. „Civilní letectví, vytvořené z iniciativy V.I. Lenina,“ uvedl pozdrav Ústředního výboru KSSS, Prezídia Nejvyššího sovětu SSSR a Rady ministrů SSSR zaměstnancům Aeroflotu, „v důsledku péče komunistické strany a sovětské vlády, hrdinská práce našeho lidu, se proměnila ve vysoce rozvinutý sektor národního hospodářství, vybavený prvotřídní leteckou technikou. Úspěšně plní své úkoly při přepravě cestujících a nákladu, poskytuje velkou pomoc zemědělství a lékařství a je široce používán při ochraně lesních zdrojů a geologických průzkumných pracích.“

Velký podíl úkolů, které Aeroflotu zadal 24. sjezd strany, plní vrtulníky. Navíc s příchodem nových, výkonnějších a pokročilejších modelů vrtulníků rozsah jejich využití v národním hospodářství neustále roste.

Když se v létě 1971 v Le Bourget konal 29. mezinárodní salon letectví a kosmonautiky, byla na vyhlídkové plošině vedle sovětského vrtulníku B-12 dvě nadzvuková dopravní letadla Tu-144 a Concord. Představte si překvapení návštěvníků, když viděli, že tato obrovská letadla se volně vejdou pod motorové gondoly obřího vrtulníku. Byl jedním z nejzajímavějších exponátů výstavy, nebo, jak psali novináři ve svých reportážích, hvězdou první velikosti. Letecké specialisty nepřekvapily ani tak fenomenální letové výkony vrtulníku jako odvážné, zásadně nové řešení konstrukčních problémů spojených s uspořádáním motorů, vytvořením nových převodovek, převodovek a rotorů. Několik světových rekordů B-12 a jeho úspěšný let napříč evropskými zeměmi přes sedm tisíc kilometrů potvrzují vysoké kvality nákladního letounu.

Od prvního modelu vrtulníku, který před více než dvěma sty lety vytvořil velký ruský vědec M.V.Lomonosov, až po moderní mnohatunové vrtulníky – to je cesta vývoje vírníků.

Každý rok se vrtulníky stále více používají v národním hospodářství a ve vojenských záležitostech. Používají se jako dopravní a komunikační prostředky v odlehlých oblastech země, pro průzkum ledů, v zemědělství, pro obsluhu expedic a rybářské flotily, pro nakládání a vykládání lodí, poskytují lodivodské a expediční služby v přístavech a přístavech. Vrtulníky jsou široce používány při sestavování terénních map, pro geofyzikální a geologický průzkum a při záchraně lidí při povodních a jiných přírodních katastrofách. Vrtulníky hrály důležitou roli při realizaci takových významných geologických objevů, jako jsou jakutské diamanty, Ťumeňská ropa a plyn Jamal.

Sovětské vrtulníky vytvořily desítky světových rekordů, z nichž mnohé zůstaly dodnes nepřekonané.

Kniha nabízená čtenáři populární formou stručně popisuje historii vzniku vrtulníku, jeho strukturu a použití v různých odvětvích národního hospodářství a ve vojenských záležitostech. Kniha je určena širokému okruhu čtenářů, kteří nejsou obeznámeni s konstrukcí vrtulníku a principy jeho letu.

Kapitola I. Z historie tvorby vrtulníků

Rýže. 1. Vzduchový ventilátor M. V. Lomonosova

Rýže. 2. Jeden z prvních sovětských vrtulníků TsAGI-1-EA

Rýže. 3. Vrtulník navržený I. P. Bratukhinem 5-EA

Rýže. 4. Vrtulník Mi-1 navržený M. L. Mil

Rýže. 5. Vrtulník Mi-2 překonal svého předchůdce ve všech ohledech

Rýže. 6. Mi-8 - výkonné sovětské vrtulníky

Rýže. 7. Vrtulník Mi-10 - létající jeřáb

Rýže. 8. Vrtulník navržený N. I. Kamovem - Ka-18

Rýže. 9. Obří vrtulník B-12

Od pradávna člověk snil o tom, že se vznese do vzduchu jako pták. Cesta k uskutečnění tohoto snu je skvělá – od mýtu o Ikarově letu ke Slunci a pohádek o létajícím koberci až po nadzvukové lety moderních dopravních letadel a kosmických lodí.

Myšlenka vytvořit vrtulník je jednou z nejstarších v historii létání. Potvrzují to materiály nalezené v archivu milánské knihovny v polovině 19. století. Jsou mezi nimi zachované kresby vytvořené rukou slavného italského vědce a umělce Leonarda da Vinciho v roce 1475. V těchto kresbách a popiscích byla vyjádřena myšlenka použití Archimedova šroubu při stavbě letadla. Leonardo da Vinci si představoval vertikální vzlet svého modelu pomocí vrtule rotující v horizontální rovině. Jeho projekt měl ale k praktické realizaci daleko.

První zkušenost se stavbou funkčního modelu vrtulníku provedl v roce 1754 velký ruský vědec M.V. Lomonosov. Při studiu horních vrstev atmosféry vědec zkonstruoval malé letadlo schopné zvednout meteorologické přístroje do vzduchu. Kresba M. V. Lomonosova dává představu o konstrukčních prvcích tohoto zařízení. V malém odlehčeném tělese byla uložena hodinová pružina, která byla soustavou ozubených kol spojena se dvěma soustřednými válečky, k nimž byly připevněny dva vzduchové šrouby umístěné nad sebou (obr. 1).

Výzkumníci naznačují, že při práci na vytvoření tohoto aparátu vzal M. V. Lomonosov v úvahu reaktivní točivý moment způsobený rotací nosného systému a vyrovnal jej umístěním dvou šroubů na stejnou osu, otáčejících se v opačných směrech. Toto uspořádání šroubů bylo později nazýváno koaxiální provedení a našlo široké uplatnění ve výrobní praxi vrtulníků.

Na základě nákresů M.V.Lomonosova byl sestrojen funkční model stroje, který předvedl 1. července 1754 členům Ruské akademie věd. "Velmi vážený poradce Lomonosov ukázal stroj, který vynalezl, který nazval aerodynamický (to znamená proudící vzduch)," stálo v protokolu. - Stroj byl zavěšen na šňůře natažené přes dva bloky a udržován v rovnováze závažím zavěšeným na opačném konci. Jakmile byla pružina navinutá, stroj se zvedl do výšky a proto sliboval dosažení požadovaného efektu. Tento účinek se však podle názoru vynálezce ještě zvýší, pokud se síla pružiny zvýší a pokud se vzdálenost mezi jedním a druhým párem křídel zvětší a skříň, ve které je pružina umístěna, je vyrobena z dřevo pro snížení hmotnosti. Slíbil (Lomonosov), že se o to postará."

V těchto letech nebyla vrtule jako zařízení pro pohon vozidel včetně lodí vůbec známa a nepoužívala se. Poprvé v historii se M.V.Lomonosov pokusil zvednout letadlo do vzduchu, což byl na tehdejší dobu velký úspěch. Samozřejmě, vzhledem k nedostatečné úrovni technologického rozvoje v těchto letech nebylo možné postavit velký model kvůli nedostatku výkonného a spolehlivého motoru.

Mnoho vynálezců a řemeslníků v různých zemích se pokusilo postavit letadla s mávajícími křídly - ornitoptéry, to znamená použít řešení, které navrhla sama příroda. Jejich pokusy však nebyly korunovány úspěchem a zatím nebyl postaven jediný stroj s ptačími křídly, který by se dokázal dobře udržet ve vzduchu a měl základní letové vlastnosti. Technický úkol vytvořit stroj s ptačími křídly se ukázal jako extrémně obtížný.

Četné neúspěchy v této oblasti obrátily myšlenky vynálezců na zařízení s rotory poháněnými motory.

Technologický pokrok vytvořil ve druhé polovině 19. století příznivé prostředí pro vědce a vynálezce působící v oblasti letectví a letectví. Vytvoření stroje schopného vzlétnout do vzduchu se stalo reálným až poté, co technologie motoru dosáhla poměrně vysoké úrovně.

V roce 1869 navrhl slavný ruský elektrotechnik A. N. Lodygin první „elektrické letadlo“, které mělo dvě vrtule. Jedna je nosná pro vytvoření vertikální trakce, druhá je tažná pro vytvoření horizontální trakce. Pro otáčení šroubů konstruktér navrhl speciální elektromotor o výkonu 300 koní. S. Tento projekt však nebyl realizován z důvodu nedostatku potřebných finančních prostředků.

Akademik M. A. Rykačev výrazně přispěl ke studiu provozu vrtulí vrtulníků. Ještě na počátku sedmdesátých let minulého století sestrojil speciální zařízení pro studium přítlačné síly šroubu rotujícího v horizontální rovině. Na konci 19. století se v Rusku objevily první teoretické práce o vrtulích a aerodynamice. Jejich autory byli slavní ruští vědci S. K. Dževetskij, D. I. Mendělejev, N. E. Žukovskij, S. A. Čaplygin, K. E. Ciolkovskij a další.

Výsledky prvních prací na vrtulnících v jedné zemi byly v jiných zemích málo známé a často vývoj nových nápadů v této oblasti probíhal nezávisle a paralelně.

Začátkem roku 1907 začal ruský vojenský inženýr K. A. Antonov vyvíjet projekt vrtulníku, který byl postaven o tři roky později. Dvě šroubová kola se skládala z jednotlivých hliníkových trojúhelníkových čepelí, které držely pohromadě dvě velké obruče. Listy vrtule se mohly otáčet kolem své podélné osy. Libovolnou změnou úhlů náběhu listů bylo možné ze šroubových kol vytvořit jakýsi padák. Malá vrtule měla vytvářet tah pro vrtulník, zajišťující horizontální pohyb. Zařízení bylo vybaveno horizontálním stabilizátorem a směrovým kormidlem. Gondola je obehnána mříží se zábradlím. Šroubová kola byla poháněna benzinovým motorem o výkonu 30-35 koní. s., současně přenášející pohyb na šrouby pomocí speciální hřídele a ozubeného převodu. Zařízení bylo namontováno na vozíku, jehož tři kola se mohla otáčet. Během testování nebylo zařízení kvůli svému nízkovýkonovému motoru schopno vyvinout potřebnou zvedací sílu a dostat se ze země.

Vrtulník sestrojil v roce 1908 student Kyjevského polytechnického institutu I. I. Sikorskij a měl dvě dvoulisté vrtule namontované na svislé ose v určité vzdálenosti od sebe. Vrtule poháněl tříválcový benzínový motor o výkonu 12 koní. S. Testy ukázaly, že výkon motoru není dostatečný ke zvednutí zařízení.

Navzdory neúspěchu postavil Sikorsky na jaře 1910 druhý vrtulník. Měl dvě třílisté vrtule a byl vybaven silnějším motorem o výkonu 25 k. S. Zařízení vážilo 180 kg. Ale konstruktér nedokončil svou práci na vrtulníku a začal pracovat v oblasti vytváření letadel.

Počátkem roku 1909 vypracoval student moskevské vyšší technické školy a aktivní účastník leteckého kroužku, později akademik, Ctěný pracovník vědy a techniky B. N. Jurjev projekt originálního vrtulníku. Ve střední části jeho trupu měl být umístěn motor Gnome o výkonu 70 koní. S. pro otáčení dvou dvoulistých vrtulí. Horní měl průměr 9 m a spodní 3 m. Zařízení mělo navíc ocasní rotor s rotujícími lopatkami.

Pro zajištění ovladatelnosti a stability vrtulníku za letu bylo zajištěno tzv. automatické zešikmení, které umožňovalo měnit úhly listů vrtule a tím naklánět zařízení do požadovaného směru. Vrtulník byl vybaven vzletovým podvozkem a padákem pro případ zastavení motoru. Celková hmotnost zařízení byla 315 kg.

Na konci roku 1909 Jurjev vyvinul druhou verzi svého vrtulníku. Nebylo však možné najít pro něj vhodný motor, protože výkon potřebný pro vzlet byl 50 koní. S. Jediný motor, který letecký kroužek na moskevské vyšší technické škole měl, byl Anzani o výkonu 25-30 koní. S. Jurjev musel znovu předělat konstrukci vrtulníku, aby bylo možné použít jediný motor.

Teprve na začátku roku 1912 byl postaven Yuryevův vrtulník. Byl jednorotorový. Průměr dvoulisté vrtule byl 8 m. Konstruktér navrhl kompenzovat reakční moment hlavního rotoru pomocí ocasního rotoru instalovaného na konci ocasního nosníku. Poháněl jej hlavní motor pomocí speciálního převodového mechanismu. Tato konstrukce se zapsala do historie moderní výroby vrtulníků jako klasická konstrukce jednorotorových vrtulníků s ocasním (řídícím) rotorem.

Kvůli nízkému výkonu motoru a potřebě co nejvíce odlehčit aparaturu musel Jurjev upustit od instalace cykliky a rotujících listů vrtule. Přesto zařízení vážilo 202,5 ​​kg.

Na jaře 1912 byl tento vrtulník předveden na 2. mezinárodní letecké výstavě v Moskvě a byl oceněn zlatou medailí.

Jak však sám Jurjev napsal, „experimenty, které s tímto vrtulníkem začaly, musely být zastaveny, protože kvůli extrémně nerovnoměrnému chodu tříválcového čtyřdobého motoru Anzani praskla hlavní hřídel. Kruh neměl peníze, aby mohl pokračovat ve své práci...“

Dlouho před podobnými vynálezy v zahraničí se B. N. Yuryevovi podařilo vytvořit stroj na cyklickou desku, prostudovat autorotace vrtulí a rozvinout problém bezpečnosti sestupu zařízení v případě zastavení motoru. Rozvinul také otázky týkající se dopředné rychlosti a nosnosti vrtulníku.

Celá historie vývoje letectví a letectví v carském Rusku je poznamenána hloupým a lhostejným postojem vládních představitelů k osudu toho či onoho vynálezu či konstrukce letadla. Dokonce i v těch vzácných případech, kdy vláda poskytla finanční prostředky na projekt, nebyl projekt téměř nikdy dokončen. První porucha, porucha nebo nehoda stačila k zamítnutí návrhu nebo vynálezu. Obvykle carští úředníci, vyděšení prvním náhodným neúspěchem, odmítli financovat pokračování práce. Proto bylo mnoho úžasných projektů a již postavených úžasných příkladů odsouzeno k záhubě. To byl případ Možajského letadla, Kostovičovy vzducholodě, Slesarevova těžkého letadla „Svyatogor“ a mnoha dalších vynálezů. Průměrnost vládních úředníků a celková technická a ekonomická zaostalost země bránila rozvoji letectví v Rusku. Teprve Velká říjnová socialistická revoluce otevřela obrovské možnosti pro tvůrčí činnost domácích vědců, konstruktérů a vynálezců.

Vznik a rozvoj našeho letectví je nerozlučně spjat se jménem V.I. Lenina. Už na úsvitu budování sovětského státu vůdce strany a lidu prozíravě viděl v letectví jedno z nejprogresivnějších odvětví národního hospodářství, které bylo důležité pro budoucnost země socialismu. I tehdy, v nejtěžší ekonomické situaci, navzdory devastaci, V.I.Lenin a strana vyzvali dělnickou třídu, všechny pracující lidi, aby okamžitě začali vytvářet Rudou leteckou flotilu. Spisy Rady práce a obrany obsahují mnoho dokumentů k problematice letectví podepsaných V.I. Leninem.

Člověk musel mít génia velkého Lenina, aby s úžasnou přesností předpověděl význam aerofikace, obrovskou společenskou roli, kterou mělo letectví hrát v naší obrovské zemi.

Podle pokynů Vladimíra Iljiče Lenina sovětský lid v čele s komunistickou stranou navzdory potížím nachází prostředky na rozvoj letectví. V zemi se otevírají první pravidelné letecké linky, první výzkumné instituce a první designové kanceláře. To byl začátek. Stejně jako Leninův plán elektrifikace byl prototypem nadcházejících pětiletých plánů, tak mnohé z toho, co se v těchto letech udělalo v oblasti letecké vědy a techniky a výcviku personálu, sloužilo jako zdroj současných úspěchů.

V naší zemi byly organizovány konstrukční kanceláře a vědecké instituce, které se zabývaly rozvojem teorie konstrukce letadel a vytvářením nových modelů letadel a vrtulníků.

Konstruktéři a vynálezci vrtulníků použili několik metod k vyrovnání reaktivního točivého momentu nosného systému: ocasní rotor, párové rotory rotující v opačných směrech (koaxiální, příčná a podélná schémata). Ale ve všech případech měly rotory zpravidla „tuhé“ těsnění lopatek v náboji. Lopatka se mohla otáčet pouze vzhledem ke své podélné ose, ale udržovala konstantní prostorovou polohu osy vzhledem k náboji rotoru.

Do let 1925-1927 vrtulníky s „tuhými“ rotory se nezvedly nad 4-6 m a nedosahovaly rychlosti vyšší než 15-20 km/h. Nejdelší dosah byl kruhový let o délce jednoho kilometru. Důvodem tohoto pomalého zlepšování letových výkonů byly silné vibrace vrtulníků, špatná stabilita, potíže s vyvážením a neschopnost klouzat při zastaveném motoru.

Na odstranění těchto nedostatků konstruktéři vytrvale pracovali. Bylo nutné vytvořit nosný systém, který by zajistil bezpečnost motorových i nemotorových sjezdů, měl lepší stabilitu a ovladatelnost a vytvářel nižší úroveň vibrací.

K vyřešení těchto problémů museli konstruktéři ustoupit od klasických konstrukcí vrtulníků a hledat nové cesty. A pak se objevil vírník. Na něm byla instalována samootočná vrtule a bylo použito sklopné zavěšení listů. Právě tato dvě řešení předurčila úspěch nového letounu: umožnila bezmotorové klouzavé klesání, zajistila dobré vyvážení a stabilitu ve všech režimech letu a snížila vibrace.

Na konci 20. let vznikly první sovětské vírníky. Na rozdíl od letadla není vztlak vírníku vytvářen křídlem, ale velkým rotorem. Zařízení se pohybuje vpřed díky tahu rotoru traktoru, stejně jako letadlo. Ale na rozdíl od letadla se hlavní rotor vírníku neotáčí z motoru, ale z proudícího vzduchu. Vírník proto nemohl vzlétnout vertikálně ani viset ve vzduchu. Jeho výhodou oproti letounu bylo, že měl krátkou délku vzletu a v případě poruchy motoru byl zajištěn bezpečný sestup. Na konci roku 1928 dokončila letecká sekce Osoaviakhim podle návrhu N.I. Kamova a N.K. Skrzinského první sovětský vírník Kaskr-1 („Red Engineer“).

Při tvorbě tohoto modelu byla vyvinuta kloubová vrtule, u které jsou listy zavěšeny z náboje na horizontálních a vertikálních závěsech. To umožnilo, aby každá lopatka vykonávala máchavé pohyby ve vertikální rovině a oscilační pohyby v rovině rotace. Kromě toho byl zvládnut režim samorotace, který zajistil spolehlivost a bezpečnost letu. Následně byl na vírnících vyvinut řídicí systém pro cyklické a obecné stoupání hlavního rotoru.

V Ústředním aerohydrodynamickém institutu (TsAGI) bylo koncem roku 1926 vytvořeno oddělení speciálních konstrukcí, které vedl B. N. Jurjev. Skupina mladých inženýrů se zabývala teoretickým a experimentálním výzkumem a postavila několik modelů vrtulníků. První experimentální lehké vrtulníky byly založeny na jednorotorové konstrukci, jako nejjednodušší. Během předběžných studií byly použity speciální aerodynamické váhy. Byl na ně instalován jednorotorový vrtulník s automatickým ovládáním cykliky a sklonu. Zde v letech 1928-1929. provedl rozsáhlý výzkum, který umožnil navrhnout a postavit vrtulník TsAGI-1-EA v poměrně krátké době.

14. srpna 1932 byla otevřena nová stránka v historii výroby sovětských vrtulníků. V tento den se vrtulník TsAGI-1-EA, pilotovaný profesorem A. M. Cheryomukhinem, zvedl do výšky 605 m, což byl největší technický počin těch let. Vrtulník se snadno zvedal a padal vertikálně, na místě zatáčel a volně se pohyboval všemi směry. Byl postaven pomocí jednošroubové konstrukce a měl čtyřlistou vrtuli o průměru 11 m, poháněnou dvěma rotačními motory o výkonu 120 k každý. S. Motory byly umístěny na obou stranách trupu. Reakční točivý moment byl vyvážen čtyřmi ocasními rotory namontovanými v párech na ocasních plochách trupu.

Na podzim roku 1933 byl vrtulník 5-EA navržený I.P. Bratukhinem připraven k testování. Toto auto mělo dobrou stabilitu. Na něm byl instalován šestilistý hlavní rotor původní konstrukce. Tři dlouhé lopatky byly připevněny na závěsech a tři krátké byly pevně připevněny, to znamená, že se nemohly otáčet kolem své vlastní osy.

V letech 1940-1941 Vrtulníková kancelář Moskevského leteckého institutu pod vedením I.P. Bratukhina navrhla a postavila dvouvrtulový vrtulník Omega se dvěma motory o celkovém výkonu 440 k. S. Jeho maximální rychlost dosáhla 115 km/h, letový dosah - 250 km.

Již v předválečných letech prováděli sovětští konstruktéři rozsáhlé experimentální práce s prvními vzorky letounů s rotačním křídlem, které velkou měrou přispěly k úspěšnému řešení hlavních problémů v oblasti konstrukce vrtulníků. Jednotlivé vírníky byly převedeny do výroby a byly vyráběny v malých sériích. Vírníková peruť A-7 se účastnila bojových operací v počátečním období Velké vlastenecké války. Operovaly ve dne i v noci za nepřátelskými liniemi a v přední zóně. Jednalo se o první zkušenost s použitím letounu s rotačním křídlem ve vojenských záležitostech.

V poválečných letech vytvořili naši konstruktéři díky obavám komunistické strany a sovětské vlády moderní vrtulníky, které si získaly široké uznání u nás i v zahraničí.

V procesu rozvoje sovětského vrtulníkového průmyslu vznikla a posílila vědecká škola, jejíž největší představitelé jsou M. L. Mil, N. I. Kamov, A. S. Jakovlev a mnozí další.

Koncem roku 1947 byla vytvořena konstrukční kancelář v čele s doktorem technických věd M. L. Milem, pod jejímž vedením vznikl třímístný vrtulník Mi-1, který našel široké praktické uplatnění v mnoha oblastech národního hospodářství i ve vojenství. letectví.

Tento vrtulník byl vybaven motorem AI-26V o výkonu 575 koní. S. Jeho cestovní rychlost je 130 km/h, dolet 370-600 km, výška 3000 m. Vrtulník byl sériově vyráběn v dopravní, zemědělské a sanitární verzi. Mi-1 vytvořil 17 světových rekordů pro vrtulníky s letovou hmotností od 1 750 do 3 000 kg.

V roce 1952 byl vrtulník Mi-4 uveden do sériové výroby a získal zlatou medaili na světové výstavě v Bruselu. Hlavní konstruktér a jeho nejbližší asistenti byli za vytvoření tohoto vrtulníku oceněni Leninovou cenou. V té době Mi-4 převyšoval nosností velké sériové americké vrtulníky a podle všeobecné shody odborníků patřil k nejspolehlivějším vrtulníkům. Stanovilo několik světových rekordů pro užitečné zatížení a rychlost letu.

V červnu 1957 uskutečnil svůj první let vrtulník Mi-6, který byl vybaven dvěma turbovrtulovými motory. Mi-6 je jedním z nejrychlejších vrtulníků. Za překonání rychlostního limitu 320 km/h, který dlouho zůstával limitem pro letadla s rotačním křídlem, byl tým Mil oceněn mezinárodní cenou. Na základě Mi-6 vznikl obří létající jeřáb Mi-10, který zvedl náklad o hmotnosti 25 tun do výšky 2800 m.

Použití nových plynových turbínových motorů umožnilo vytvořit druhou generaci vrtulníků Mi, které jsou zvedavější, spolehlivější a mnohem ekonomičtější. Mi-1 byl nahrazen Mi-2 a Mi-4 byl nahrazen vrtulníkem Mi-8. Jedná se o ekonomický, spolehlivý a relativně snadno ovladatelný stroj. Po zachování rozměrů svého předchůdce, vrtulníku Mi-4, nové rotorové letadlo více než zdvojnásobuje své užitečné zatížení a má výrazně vyšší letovou rychlost.

Na svou dobu velmi dobrý výškový motor pro vrtulník Mi-4 o výkonu 1700 koní. S. vážil 1040 kg. Dva motory navržené S.P. Izotovem nainstalované na Mi-8 váží 660 kg a vyvíjejí výkon 3000 koní. S.

To do značné míry určilo zvýšení výkonu nového vrtulníku jako vozidla. Nosnost se také zvýšila z 1200-1600 kg u Mi-4 na 3000 kg u Mi-8 a na krátké vzdálenosti (100 km) na 4000 kg se odpovídajícím způsobem zvýšila cestovní rychlost ze 155 km/h na 220 km/ h.

Hodinová produktivita vrtulníku se tak zvýšila více než 3,5krát a hmotnost prázdného stroje vzrostla pouze o 30 %.

Poměr hodinové produktivity k jedné tuně prázdné hmotnosti Mi-8 je 3krát větší než u jeho prototypu, což do značné míry charakterizuje účinnost vrtulníku jako vozidla. Hodinová produktivita určuje užitečný výkon a hmotnost prázdného stroje určuje cenu zařízení.

Podle zvýšené nosnosti byla zvýšena kapacita nákladového prostoru. Je širší a delší než na Mi-4. V osobní verzi pojme 28 osob.

Vrtulník je schopen pokračovat v dlouhém letu na jeden motor, což výrazně zvyšuje bezpečnost letu. Automatizované otáčky výrazně oproti Mi-4 zjednodušují i ​​pilotáž, což zajišťuje nejen jejich stálost, ale synchronizaci chodu obou motorů. Zároveň se v případě poruchy jednoho z motorů automaticky zvýší výkon toho provozního.

Sovětské vrtulníky Mi-6, Mi-10, Mi-8, představené na letecké a kosmické výstavě v Paříži v roce 1965, vyvolaly senzaci. Anglické noviny „Financial Times“ v té době napsaly: „V Le Bourget se shromáždila impozantní armáda sovětského aparátu. Na pozorovatele západního letectví udělal velký dojem jejich výborný technický stav. Uvidíme, zda si Rusové poradí s komerční džunglí, kterou nyní představuje obchod s letadly na Západě, s jeho často brutální a nikdy nekončící konkurencí. Pokud však zvolí tuto cestu, jejich zařízení způsobí západním byznysmenům spoustu bolestí hlavy.“

Je nepopiratelné, že mnoho sovětských vrtulníků prodávaných do mnoha zemí světa je provozováno v nejrůznějších klimatických podmínkách. Vrcholným úspěchem při vytváření vrtulníků konstrukční kanceláří pracující pod vedením Mila byl supergiant B-12, který zvedl náklad o hmotnosti více než čtyřiceti tun do výšky více než dvou kilometrů. Za tento fenomenální úspěch byla konstrukční kancelář oceněna nejvyšším mezinárodním vrtulníkovým oceněním.

Sovětské dvourotorové koaxiální vrtulníky Ka-10, Ka-15, Ka-18, Ka-26 a další, vytvořené týmem konstruktérů pod vedením N. I. Kamova, se vyznačují dobrými akrobatickými vlastnostmi a téměř úplnou absencí vibrací. U koaxiálních dvourotorových vrtulníků je reakční moment hlavních rotorů vzájemně vyvážený, protože rotory rotují stejnou rychlostí a opačnými směry a spotřebovávají stejný výkon. Vrtulníky této konstrukce nemají ocasní rotor.

Koaxiální vrtulníky mají minimální rozměry a dobrou manévrovatelnost. Například vrtulník této konstrukce provede obrat o 360° na místě za 3-5 sekund. Úroveň vibrací u koaxiálních vrtulníků je minimální. Jejich výkon motoru se vynakládá pouze na otáčení hlavních rotorů a nevynakládá se na ocasní rotor. Díky nižší hmotnosti konstrukce mají koaxiální vrtulníky větší návratnost hmotnosti.

Vrtulníku Ka-26 se obrazně říká „létající podvozek“. V závislosti na účelu se mění vzhled stroje. V osobní verzi je vrtulník vybaven kabinou pro 6 osob. Pokud sklopíte sedadla, můžete přepravovat náklad v kabině. Stavebnice vrtulníku obsahuje otevřenou nákladní plošinu, která je zavěšena na středové části namísto kabiny. Náklad lze zavěsit přímo na hák. Poté se vrtulník promění v létající jeřáb.

Hlavním účelem Ka-26 je provádět zemědělské práce. Při zavěšení násypky příslušným zařízením je zajištěn rovnoměrný rozptyl, rozptyl nebo rozstřikování chemikálií. Vrtulník Ka-26 je výsledkem mnohaleté společné práce konstrukční kanceláře a Aeroflotu, důkladné ekonomické analýzy využití vrtulníků v národním hospodářství. Bylo by možné vytvořit stroj speciálně pro letecké chemické práce na polích JZD a státních farem. Měl by násypku s příslušným vybavením, hnací skříň a elektrovýzbroj (kompresor, generátor střídavého proudu pro pohon čerpadel postřikovačů atd.).

Výpočty však ukázaly, že takový vrtulník by nebyl ekonomický, protože obdělávání polí je sezónní záležitost a několik měsíců v roce by stál bez práce. Proto se konstruktéři rozhodli vytvořit víceúčelový vrtulník a tento úkol úspěšně splnili.

Jedním ze směrů vývoje rotorových letadel je stroj s kombinovaným nosným systémem: rotory a křídlo. Pro let vpřed má zařízení tažné vrtule. Říkalo se tomu rotorové letadlo. Při normálním letu startuje rotorové letadlo svisle jako vrtulník. Veškerá zvedací síla (tah) je vytvářena rotory. Při dosažení rychlosti 60-80 km/h se stoupá rozteč tažných šroubů a následně dochází k dalšímu intenzivnímu zrychlování.

Vrtulník létá, protože má nahoře rotující velký rotor. Vrtule má listy. Mají tvar křídel letadla. A když se lopatky rychle roztočí na vrtuli, vznikne síla, která tento stroj zvedne do vzduchu.

Různé vrtulníky mohou mít na svém hlavním rotoru různý počet lopatek – jinak známý jako rotor.

Středně velký vrtulník má obvykle tři listy.

Největší helikoptéry, které mají čtyři rotorové listy, mohou přepravovat mnoho lidí nebo velké náklady najednou.
Mohou létat různými směry.
Pilot může při letu vrtulníkem naklonit hlavní rotor doleva. A pak se jeho vzdušný stroj začne pohybovat směrem k levé straně. A pokud nakloníte hlavní rotor doprava, auto se pohne směrem k pravé straně.
Pokud nakloníte rotor dopředu nebo dozadu, helikoptéra se bude pohybovat dopředu nebo dozadu - to je takový poslušný stroj.
Vrtulníky se mohou dokonce vznášet ve vzduchu. Tato vlastnost je velmi užitečná pro různé věci. A to není dostupné jiným okřídleným vozům.

Toto je zajímavé:
Úplně nahoře na vrtulníku je umístěna velká vrtule – rotor. Pokud se rotor nakloní z vodorovné polohy jedním nebo druhým směrem, což může pilot provést pomocí ovládacích pák, pak se vrtulník začne pohybovat přesně ve směru naklonění rotoru. Protože k síle jejich translačního horizontálního pohybu se přidává i zvedací síla rotujících lopatek. Každý vrtulník má na ocasu další malou vrtuli. Je umístěn vertikálně a je potřebný k tomu, aby se zabránilo protáčení vrtulníku při provozu hlavního rotoru.