WikiSort.ru - Самолёты и вертолёты

Соосная схема — схема построения вертолёта, 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

Соосные несущие винты позволяют получить требуемую силу тяги при относительно небольшом диаметре несущей системы (лопастях), так как хорошо используется ометаемая площадь, и нижний винт подсасывает добавочный воздух сбоку. Вертолёт 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 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.^[1]

История

Содержимое этой статьи или раздела нуждается в чистке. Текст содержит много маловажных, неэнциклопедичных или устаревших подробностей. Пожалуйста, улучшите статью в соответствии с правилами написания статей.

Соосный несущий винт был известен задолго до идеи создания вертолёта 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 соосное расположение несущих винтов летательного аппарата был выдан в 1859 году англичанину Генри Брайту.
• Во Франции Потон де-Амеркур в 1860 годах построил модель вертолета соосной схемы с паровым двигателем.^[3]
• Игорь Иванович Сикорский делал свои первые шаги в вертолетостроении в 1900 году именно с прототипов беспилотных вертолетов с соосным винтом.

^[4]

• 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 гг.; вертолёт имел 4 винта, в противоположные стороны вращались пары винтов соединённые по типу биплана^[5]. В начале 1920-х Рауль Петерас-Пескара работал над вертолетом соосной схемы, в котором впервые применил для управления вертолетом автомат перекоса.
• 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. Первым полностью управляемым стал вертолет Лабораторный гироплан (англ.), построенный Луи Шарлем Бреге и Рене Дораном в 1936 году^[6][7].

• Американец Стенли Хиллер в возрасте 18 лет построил первый соосный вертолёт XH-44 со сверхжёсткими стальными лопастями, и было это в 1944 году. Первый полёт вертолета соосной схемы с полностью металлическими лопастями совершил американец Стенли Хиллер в 1944 году. Конструкция оказалась настолько удачной, что сам Хиллер часто демонстрировал его устойчивость, отпуская рычаги управления и высовывая руки из окон.^[8]

В Советском Союзе темой соосных вертолетов впервые занялся коллектив Яковлева в 1944 году, чуть позже в 1945 году за работу взялся коллектив энтузиастов под руководством Н. И. Камова (стоит отметить, что ещё в российской империи первые два прототипа вертолета Игоря Сикорского (создателя первого успешного вертолета классической схемы V-300) были выполнены по соосной схеме^[6]). Вертолет Яковлева «Шутка» впервые поднялся в воздух 20 декабря 1947 года^[9], а вертолёт Камова Ка-8 — несколько ранее, 12 ноября 1947 года^[10]. Однако именно для конструкторского бюро Камова соосная схема стала основной, по сей день вертолёты Камова — единственные в мире вертолёты с соосной схемой, выпускаемые серийно.

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 «Иркутянин» поднялся в воздух также в 1947 году;
• Ка-10 «Иркутянин» — дальнейшее развитие Ка-8: 1949 год;
• Ка-15 — первый соосный вертолет, выпущенный большой серией: 1953 год;
• Ка-18 «Малютка» : 1956 год;
• Ка-27 — противолодочный вертолет : 1956 год;
• Ка-25: 1961 год;
• Ка-26: 1965 год;
• Sikorsky S-69/XH-59: 1973 год;
• Ка-29: 1976 год;
• Ка-32: 1980 год;
• Ка-28: 1982 год;
• Ка-50 «Чёрная акула» : 1982 год;
• Ка-126: 1988 год;
• Ка-37: 1993 год;
• Ка-32А1: 1995 год;
• Ка-52 «Аллигатор» (1997);
• Ка-226 (1997);
• Ка-115 «Москвичка» (1999);
• Ка-137 «Пепелац» (1999);
• Sikorsky X2 (2008)
• Беркут-ВЛ

Ту-95 — советский и российский турбовинтовой стратегический бомбардировщик-ракетоносец. В связи с огромной мощностью силового агрегата, передаваемой на воздушный винт, была принята концепция соосного ВВ противоположного вращения (в противном случае диаметр винта превышал бы 7 метров, что было недопустимо по компоновочным соображениям).

• 
  Ка-50
• 
  Гироплан Laboratoire
• 
  Гироплан QH-50 DASH
• 
  Ка-27
• 
  Беркут-ВЛ

Соосная схема в авиамоделизме

Упрощенная соосная схема широко применяется в самых простых и миниатюрных моделях вертолетов. В такой модели винты независимо управляются по скорости вращения, что обеспечивает стабилизацию модели по вращению и поворот. Полет вперед-назад чаще всего обеспечивается небольшим третьим горизонтальным хвостовым винтом, который регулирует перекос модели в продольном направлении.

Данный вид моделей обладает гораздо большей стабильностью по сравнению с классической схемой, что делает модель идеальной для новичков и/или полётов в закрытом помещении. Но у этой схемы есть минусы:

• большинство таких моделей обладают фиксированным шагом, что значительно упрощает модель, но ухудшает управляемость модели по курсу;
• невозможность полётов на улице в ветреную погоду.

См. также

Breguet Aviation, en: Breguet-Dorand Gyroplane Laboratoire

en: Breguet-Richet Gyroplane

Ссылки

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

Примечания

Для улучшения этой статьи желательно: Викифицировать статью.