Схемы вертолётов. Синхроптер: вертолёт необычной конструкции Современный синхроптер K-Max

В ближайшие годы на наших глазах обещает развернуться прелюбопытнейшая технологическая гонка. Два российских производителя вертолетной техники, К. Б. Камова и Миля, и один американский, Sikorsky, практически одновременно объявили о начале разработки вертолета с толкающим винтом.

Новые модели обещают существенно изменить привычные представления о винтокрылых машинах: проектная максимальная скорость каждой из них значительно превышает 400 км/ч, которые принято считать технологическим пределом для вертолета

Осведомленный читатель наверняка вспомнит, что попытки создать скоростной вертолет с толкающим винтом предпринимались довольно давно и некоторые из них увенчались успехом если не в коммерческом, то хотя бы в техническом плане. Lockheed AH-56 Cheyenne, совершивший свой первый полет в сентябре далекого 1967 года, мог развивать внушительные 393 км/ч. Но для военных скорость была не так важна, как надежность, простота и дешевизна конструкции, поэтому проект был закрыт и изящный вертолет с дополнительным толкающим винтом уступил место AH-64 Apache традиционной конструкции.

Вертолет Ка-52 обещает стать неотъемлемым элементом транспортной системы, сделав легко доступной любую точку страны, независимо от степени развития аэродромных сетей.

Однако для вертолета 393 и свыше 400 км/ч — это принципиальная разница. В то время как Cheyenne вплотную подобрался к заветному пределу, будущие модели с толкающим винтом обещают его значительно превзойти. А для этого, помимо толкающего винта, нужны дополнительные технологические хитрости. Все три прототипа — «Камова», «Миля» и Sikorsky — выглядят по‑разному. Sikorsky X2 представляет собой машину с соосным несущим и дополнительным толкающим винтами. Ка-92 отличается наличием соосного толкающего винта. Ми-X1 — это вертолет традиционной схемы с несущим, рулевым и дополнительным толкающим винтами.

Разослав по всему миру пресс-релизы с информацией экономического характера, все три фирмы объявили обет молчания касательно деталей конструкции и принципов работы новых машин. На сегодняшний день «Миль» и «Камов» порадовали заинтригованную публику только несколькими макетами перспективных вертолетов, отдельные экземпляры которых весьма значительно отличаются друг от друга и не характеризуются высокой детализацией. А вот опытный образец Sikorsky X2, уже прошедший наземные испытания, все желающие могли рассмотреть на выставке HeliExpo 2008 в Хьюстоне. На примере этой машины мы попробуем разобраться, как будут устроены вертолеты нового поколения. Кстати, формально аппарат с толкающим винтом следует называть не вертолетом, а винтокрылом, так как его горизонтальная тяга определяется не несущим винтом, а дополнительным движителем. И все же позволим себе называть машины по старинке: будет обидно, если слово, к которому мы привыкли, канет в лету вместе с устаревшей конструкцией.

Лопасть Оккама

Технологический предел скорости вертолета определяется разницей в скорости движения наступающей и отступающей лопастей несущего винта относительно воздуха. Скорость движения вертолета прибавляется к скорости наступающих лопастей и вычитается из скорости отступающих лопастей. Если угол атаки лопастей на наступающей и отступающей сторонах ротора будет оставаться неизменным, подъемная сила на наступающей стороне будет значительно больше, чем на отступающей, и вертолет перевернется. Автомат перекоса вертолета классической схемы устроен так, чтобы компенсировать эту разницу, циклически уменьшая угол атаки лопастей на наступающей стороне и увеличивая на отступающей. Это значит, что винт ни при каких обстоятельствах не сможет реализовать весь потенциал подъемной силы: даже при максимальном угле атаки лопастей отступающей стороны подъемная сила наступающей стороны будет далека от максимально возможной.

Винтокрыл Ка-22 был разработан в конце 50-х годов для военно-воздушных сил СССР. Грузовой аппарат с двумя несущими и двумя толкающими роторами мог принимать на борт до 16,5 тонн груза и летать со скоростью 350 км/ч. Интересно, что на высокой скорости несущие винты переходили в режим авторотации, и аппарат превращался в огромный автожир. Ка-22 совершил свой первый полет 15 августа 1959 года. В августе 1964 один из опытных образцов винтокрыла вошел в неконтролируемый правый поворот, за которым последовало сваливание. Из пяти членов экипажа лишь троим удалось катапультироваться. После трагической аварии проект был закрыт.

Так же расточительно мы обращаемся с подъемной силой, заставляя вертолет лететь вперед. Чтобы набрать скорость, приходится увеличивать угол атаки лопастей в задней части ротора и уменьшать в передней. Максимального угла атаки всех лопастей, равно как и максимально возможной подъемной силы, мы не получим.

Схема с двумя пересекающимися роторами, установленными под небольшим углом друг к другу, была впервые применена в 1942 году в нацистской Германии для небольшого противолодочного вертолета Flettner Fl 282 Kolibri. Ее придумал конструктор Антон Флеттнер, который после войны присоединился к американской компании Kaman. Основное преимущество синхрокоптеров, как иногда называют вертолеты с пересекающимися роторами, заключается в повышенной стабильности при зависании. Кроме того, синхрокоптеры работают значительно тише вертолетов, построенных по классической схеме. На сегодняшний день в мире эксплуатируется около 40 вертолетов K-Max.

Интересно, что в вертолетах соосной схемы (большинство моделей Камова) для обоих винтов используется практически такой же автомат перекоса, как в одновинтовых машинах. Роторы, вращающиеся в противоположные стороны, компенсируют потерю подъемной силы на отступающих лопастях без помощи автомата перекоса, поэтому схема Камова превосходит классическую по энерговооруженности. Но необходимость создавать горизонтальную тягу с помощью несущих винтов по‑прежнему заставляет идти на энергетический компромисс.

Sikorsky S-72 — это уникальная гибридная экспериментальная платформа с несущим крылом, основным и рулевым роторами и двумя реактивными двигателями, предназначенная для испытания различных вертолетных схем. Летающая лаборатория впервые оторвалась от земли 12 октября 1976 года. Основной ротор S-72 был сбрасываемым: если в полете что-то шло не по плану, испытатели могли одним нажатием кнопки превратить вертолет в реактивный самолет и вернуться на аэродром. На Sikorsky S-72 была испытана концепция ротора X-wing, широкие и жесткие лопасти которого после набора высоты останавливались и играли роль несущего крыла.

В соосной схеме Sikorsky X2 автомат перекоса не несет компенсаторных функций. Несущие винты не отвечают за создание горизонтальной тяги и компенсируют взаимное стремление к крену, поэтому необходимость в циклическом изменении шага винта отпадает. И наступающая, и отступающая стороны ротора X2 всегда развивают максимум подъемной силы. Специалисты Sikorsky называют эту технологию ABC (концепция наступающей лопасти, Advancing Blade Concept). Согласно ABC подъемная сила определяется мощью наступающей лопасти, а не ограничивается возможностями отступающей. Это означает, что вертолет станет экономичнее и сможет преодолевать большие расстояния без дозаправки. Но главное, что по сравнению с вертолетами привычных схем он сможет поддерживать высоту при меньшей скорости вращения главного ротора. А это один из определяющих факторов максимальной скорости.

Чем медленнее, тем быстрее

На определенной скорости горизонтального полета скорость движения отступающей лопасти относительно набегающего потока воздуха, а значит, и подъемная сила становятся равны нулю. Для вертолета классической конструкции, подъемная сила которого ограничена возможностями отступающих лопастей, наступает технологический предел скорости, приблизительно равный 400 км/ч. Однако вертолет с технологией ABC может спокойно продолжить разгон — даже после того как подъемная сила на отступающей стороне исчезнет, на наступающей она будет продолжать расти. Концепция уже доказала свою жизнеспособность на экспериментальном вертолете Sikorsky S-69. С помощью двух реактивных двигателей, создающих горизонтальную тягу, аппарат разогнался до 518 км/ч, опираясь на подъемную силу наступающих лопастей соосного винта.

Когда законцовки лопастей вертолета приближаются к скорости звука, сопротивление вращению резко возрастает. Это может стать следующим скоростным пределом для вертолета. Скорость вращения несущих роторов Sikorsky X2 автоматически снижается, начиная со скорости 390 км/ч. На максимальной скорости, а это 474 км/ч, замедление составит 20%. Тот факт, что скорость горизонтального полета не определяется несущими винтами и подъемная сила используется максимально эффективно, позволяет роторам вращаться очень медленно, а вертолету — лететь очень быстро.

Знаменитый конвертоплан V-22 Osprey разрабатывался компаниями Bell и Boeing в течение 30 лет. Летающий трансформер совершил первый испытательный полет 19 марта 1989 года и вскоре продемонстрировал способность превращаться из вертолета в самолет прямо в воздухе. Максимальная скорость V-22 достигает 638 км/ч. Отчасти Osprey повторил судьбу Cheyenne: конвертоплан, сложнейшая конструкция которого на 70% состоит из композитных материалов, оказался слишком дорогим для повсеместного применения в армии ($70 млн за единицу в 2007 году). Тем не менее, на сегодняшний день V-22 остается единственным конвертопланом, выпускаемым серийно.

Система управления Sikorsky X2 — электродистанционная (Fly-by-Wire). Ни один из органов управления не имеет механической связи с исполнительными механизмами — пилот лишь отдает команды компьютеру, управляющему сервоприводами. Электронное управление позволило реализовать систему активного подавления вибраций, интеллектуальное управление шагом и скоростью вращения роторов, единую систему контроля технического состояния машины, простой переход на авторотацию в случае отказа двигателя. Все винты приводятся одним турбовальным мотором LHTEC T800 мощностью свыше 1000 кВт. Общий шаг регулируется электроприводами, встроенными во втулки бесшарнирных несущих винтов. Кстати, сами винты сделаны из композитных материалов и отличаются улучшенным соотношением подъемной силы к сопротивлению за счет инновационной формы и профиля. Втулка соосного винта X2 будет заключена в аэродинамический обтекатель, который значительно снижает аэродинамическое сопротивление машины на скоростях свыше 400 км/ч.

Аббревиатура VTDP расшифровывается как Vectored Thrust Ducted Propeller, то есть ротор с управляемым вектором тяги. X-49A VTDP представляет собой многоцелевой военный вертолет Sikorsky YSH-60F Seahawk, основательно переделанный компанией Piasecki в целях испытания перспективной скоростной схемы. Толкающий хвостовой ротор машины установлен в трубе, за которой располагаются киль и руль высоты. Вращательный момент основного ротора компенсируется воздушным потоком, направляемым килем. На высокой скорости крен машины управляется с помощью флаперонов. Первый полет X-49A VTDP состоялся 29 июня прошлого года. В настоящее время испытания продолжаются.

Распространено заблуждение, что у Sikorsky X2 вовсе нет автомата перекоса. Убедиться в обратном вы можете сами, внимательно рассмотрев фотографии машины. Увидеть этот узел непросто, потому что циклический шаг у X2 регулируется только для нижнего несущего винта. Для управления креном и маневрирования на низких скоростях этого вполне достаточно — ведь несущий ротор не участвует в создании горизонтальной тяги в крейсерском полете.

Знаменитый Chinook — двухвинтовой двухмоторный тяжелый транспортник — состоит на вооружении ВВС США с середины 60-х годов. И в те времена, и даже сегодня эта махина способна обогнать многие вертолеты традиционной конструкции — максимальная скорость CH-47 достигает 315 км/ч. Аппарат может взять на борт до 55 пехотинцев и до 13 тонн груза. Chinook — один из немногих вертолетов с необычной конфигурацией винтов, получивших широкое распространение, производящихся серийно и применяющихся военными разных стран до сих пор. В настоящее время CH-47 состоит на вооружении США, Великобритании, Италии, Австралии, Японии и еще многих стран.

Испытание временем

Вертолет, показанный на выставке в Хьюстоне, — это всего лишь демонстратор технологии X2, на базе которой Sikorsky предлагает построить целую серию разнообразных летательных аппаратов различного назначения. Это может быть и высокоскоростной боевой вертолет, и экономичный (и не менее быстрый) пассажирский вертолет бизнес-класса, и тяжелый транспортник с грузоподъемностью до 20 т, и 40-тонный летающий кран. Также по технологии X2 планируется построить беспилотный летательный аппарат. Компания обещает, что ближе к концу нынешнего года состоятся первые летные испытания X2. Они-то и расставят все точки над i в будущем вертолетостроения.

В конструкции Sikorsky X2 используется перспективная система бесшарнирного ротора.

«Миль» обещает представить широкой публике действующий образец машины с толкающим винтом в 2011 году. Это будет скоростной пассажирский вертолет, который призван разделить участь самолетов региональных авиалиний в труднодоступных районах со слаборазвитой аэродромной сетью. Сможет ли Ми-X1 тягаться с машиной Sikorsky, пока непонятно: вертолет с единственным несущим винтом не может воспользоваться преимуществами концепции наступающей лопасти.

По мнению президента компании Sikorsky Aircraft Джеффри Пино, Sikorsky X2 должен кардинально изменить расстановку сил на рынке винтокрылых машин. Если проект будет воплощен в жизнь, к вертолетам будут предъявляться принципиально иные требования.

Ka-92 с соосным несущим и соосным толкающим винтами будет рассчитан на перевозку 30 пассажиров на расстояние более 1400 км без дозаправки. Крейсерская скорость вертолета будет достигать 450 км/ч. «Ка-92 — это не просто вертолет, это элемент транспортной системы, которая в совокупности с магистральными самолетами сделает доступной любую точку нашей страны, — говорит генеральный конструктор ОАО «Камов» Сергей Михеев. — К примеру, вылетев из Мурманска, Ка-92 с нефтяниками-вахтовиками на борту мог бы долететь до нефтяных платформ в районе Штокманского месторождения, удаленных на 700−800 км, и вернуться на аэродром базирования без дозаправки». Специалисты фирмы «Камов» обещают применить несколько принципиально новых для вертолетной отрасли технических решений, которые позволят радикально увеличить скорость полета машины. Подробности пока не раскрываются. На разработку Ка-92 «Камов» отводит себе не менее восьми лет. «Что касается сроков, я собираюсь еще при жизни полетать на этом вертолете», — отшучивается 70-летний конструктор Михеев.

Торопиться конструкторам некуда. Принимая во внимание различия в назначении и конструкции всех трех машин, можно предположить, что прямыми конкурентами они не станут. Кроме того, до начала летных испытаний трудно сказать, какая из трех предложенных схем окажется самой быстрой, самой экономичной и самой надежной.

Американские военные вертолеты являются одними из лучших вертолётов в мире.

С 1942 года американские военные использовали тысячи вертолетов для разведки, транспортировки и боевого обеспечения. Разработанные в 1930-х годах и используемые в военных действиях десятилетие спустя, главное отличие вертолета от самолета — лопасти, для вертикального взлета и посадки, парения, возможности летать вперед, назад, и из стороны в сторону — одним словом обеспечение более удобного перемещения в пространстве.

Между самым первым R-4, используемым во время Второй мировой войны и футуристическим S-97, мы собрали 12 лучших военных вертолетов США, которые поддерживают армия с неба.

UH-60 «Блэк Хок»(Черный Ястреб)

Армия начала поставлять в войска UH-60 в 1978 году. Задачей Блек Хок является транспортировка войск и тыловая поддержка. Тем не менее, он также участвовал в миссиях медицинской эвакуации, поисково-спасательных и вооруженном сопровождении. Более 2000 UH-60 Блэк Хок вертолетов находятся на вооружении армии США.

AH-64 «Apache» (Апач)

Апач на 2014 год являлся самым распространённым ударным вертолётом в мире. По состоянию на январь 2015 года, авиафлот Апачей накопил более 3,9 млн летных часов с момента его первоначальной поставки в 1984 году, согласно информации его производителя Boeing. Апач имеет четыре лопасти главного ротора и также четыре хвостового винта. «Боевое крещение» AH-64 состоялось в ходе американского вторжения в Панаму в декабре 1989 года.

Боинг CH-47 «Чинук»

Развитие Боинг «Чинук» началось в 1956 году. Двухвинтовый средний транспортный вертолет был доставлен на первое использование во Вьетнаме в 1962 году. И хотя уже появилось много совершенных вариантов, он еще используется в армии, и не ожидается сокращение, срок его службы до 2060 — возможно будет первым 100-летним вертолетом

Первый вылет H-34 был в 1954 году, и был приобретен армией и флотом в 1955 году. Согласно Тихоокеанскому Музею авиации, он является одним из самых узнаваемых вертолётов в военной истории. Он имел необычную форму, с двигателем позади кабины. Также назывался “Чокто”, и в основном известен за его многоцелевое использование во Вьетнаме. К сожалению, его производители решили, что будущие военные вертолеты требуют больше места, чем допускает “морской конек”.

MH-6 «Литтл Берд»

Прозвище ‘Убийственное яйцо’, главная его задача является доставка сил специального назначения над крышами или в узкое пространство. Первоначально он был разработан для разведки, но использовали его и для специальных операций и он доказал свою эффективность в бою.

Белл UH-1 «Ирокез»

Более нежно назван ‘Хьюи’, один из самых известных и массовых вертолётов в истории вертолётостроения. Серийно производится с 1960 года. Общее число вертолётов всех модификаций - более 16000 шт. Текущий вариант вертолёта, используемый в корпусе морской пехоты США - UH-1Y. Впервые он был использован во Вьетнаме, для перемещения пехоты. Администрация по борьбе с наркотиками по-прежнему использует Хьюи для антинаркотических рейдов в Афганистане.

S-61/SH-3 «Си кинг»

Си Кинг был первым вертолётом-амфибией на службе в армии. Он был использован ВМФ для обнаружения, классификации, отслеживания и уничтожения вражеских подводных лодок. Он состоит из лодки, как тела-корпуса и понтона с плавающими мешками, которые дают S-61 возможность приземлиться на воду. Хотя он уже снят с производства, он по-прежнему служит для президента США

Bell V-22 Osprey

Osprey Bell-Boeing является боевым многоцелевым вертолётом, который использует технологию конвертоплана объединенную из лучшими самолетами и вертолетами в одном вертолёте. Благодаря этой технологии V-22 взлетает и садиться как вертолет, но преобразовуется в турбовинтовый самолет в полете. ВВС использует итерацию CV-22 для специальных операций. В целом, Osprey был развернут в транспортных и эвакуационных операциях по всему Ираку, Афганистане, Ливии и Кувейте.

СН-53, произведенный Сикорским, является одновременно самым крупным и тяжелым вертолетом используемым военными. Он был использован почти три десятилетия, и имеет семь лопастей несущего винта. Морская пехота использовала их с 1980 года для тяжелой работы, так как они могут нести 13000 кг груза. Ожидается, что СН-53Е будет на службе до 2025 года.

Боинг Вертол CH-46 Си Найт

Вертол Эйркрафт произвели первый Си Найт для Морской пехоты и передали на службу в 1964 году. Вертолёт начал военную службу во Вьетнаме, где он осуществлял перевозку войск и грузов кораблей ВМФ в Китайском море. Это был средний гражданский и военно-транспортный вертолёт, используемый в Бейруте, операции Буря в пустыне, Ираке и Афганистане для нападения, транспортировки боевых войск, расходных материалов и оборудования. Уволен в 2014 году с вооружения ВМФ и 2015 году с Морской пехоты.

Bell OH-58D Kiowa Warrior

Произведен компанией Белл, Кайова применяется для разведки и непосредственной огневой поддержки наземных войск.В состав оборудования входят телевизионные и инфракрасные приборы, лазерный дальномер-целеуказатель, доплеровская радарная система и прибор ночного видения, установленный на шлеме пилота. Флот Кайова налетал 800000 боевых часов. Он должен был быть заменен на RAH-66 Comanche, который был пересмотрен в 2004 году. Как ожидается, Вертолет OH-58D спишут со службы в конце 2016 года.

Белл AH-1 «Кобра»

Первый в мире специально спроектированный боевой вертолёт, так как успешно применялся во Вьетнамской войне и других вооружённых конфликтах. Военные использовали его с 1967 года, был развернут в операции по освобождению Ирака в марте 2003 году. Вариация “Супер Кобра”имеет на вооружении и ракеты воздух-земля и воздух-воздух и также может быть оснащен неуправляемыми ракетами Hydra. В операции против армии Саддама Хусейна приняли участие все четыре вертолетные эскадрильи корпуса морской пехоты, оснащенные «Супер Кобрами».

Во всех средствах массовой информации уже засветился этот вертолетик,который можно было детально рассмотреть во время Airventury 2010 в ошкоше.Это не первая попытка сделать такой аппарат,но технологии позволили сделать его серийным только сейчас.

Про Стрекозу я прочитал, кроме их официального сайта,где кстати очень мало информации,в журнале Популярная механика.А увидел и сфотографировал на Ошкоше.


В-7:
В середине 1950-х конструкторы ОКБ имени М. Л. Миля приступили к поиску путей дальнейшего увеличения грузоподъемности винтокрылых летательных аппаратов. Одним из наиболее приоритетных направлений в те годы считалось создание винтокрылых машин с приводом несущего винта (НВ) от реактивных двигателей, установленных на концах лопастей.
Ожидалось, что отсутствие механической трансмиссии не только упростит и облегчит конструкцию вертолета, но и значительно повысит его весовое совершенство. Из всех видов реактивного привода наиболее экономичным представлялась установка с ТРД.
Конструкторы рассматривали эскизный проект сверхтяжелого вертолета-крана с несущим винтом диаметром около 60 м, но прежде чем приступить к его более тщательной проработке М. Л. Миль решил построить маленький опытный четырехместный вертолет, на котором опробовать данную концепцию и приобрести необходимый опыт. В декабре 1956 г. правительство издало постановление о разработке опытного вертолета В-7 с реактивным приводом несущего винта. Проектирование и строительство винтокрылого аппарата, самого маленького и легкого из когда-либо построенных милевцами, двигалось очень быстро. В декабре 1957-го рабочее проектирование было в основном закончено и в опытном производстве 329-го завода заложили сразу серию из пяти машин. Ведущим конструктором по В-7 назначили сначала А. В. Кочкина, а затем Г. Г. Лазарева.

А вот,что было у капиталистов:
Впервые идею персональных вертолетов с ракетными двигателями, работающими на перекиси водорода, реализовал Гилберт Мэгилл (Gilbert Magill) в начале 1950-х годов. Он работал в рамках военного контракта на разработку одноместного воздушного транспортного средства, простого в управлении. Его вертолет Pinwheel использовал в качестве топлива 90%-ную перекись водорода и мог развивать скорость до 161 км/ч. Дальность полета составляла 32 км, а «потолок» - 4570 м.
Примерно в то же время американский инженер Евгений Глухарев (сын русского иммигранта) работал над созданием вертолетного ранца на базе того же принципа. Его аппарат мог поднять в воздух 104 кг (включая собственный вес), развивал максимальную скорость около 90км/ч и мог находиться в воздухе до 18 минут. Топливом служил пропан.
В настоящее время идеи Мэгилла развивает компания SwissCopter, которой принадлежат патенты на его разработки. У одноместного Dragonfly есть более крупный собрат - двухместный ракетно-винтовой аппарат Atlas с закрытой кабиной. Частные лица могут заказать такие аппараты уже сейчас. В планах SwissCopter - постройка беспилотных вертолетов с ракетными двигателями.
Dragonfly(переводиться:Стрекоза)

Dragonfly

Хвостовой винт:
Конструкторы вертолета при разработке системы путевого управления планировали обойтись хвостовым оперением в индуктивном потоке, но сопровождавшие разработку В-7 исследования моделей в аэродинамической трубе показали необходимость сохранения рулевого винта. Его установили сзади фюзеляжа, на короткой трубчатой ферме. Таким образом, избежать установки на вертолет трансмиссии не удалось.
В-7

А вот у Стрекозы: Так как двигатели расположены на законцовках лопастей, нет необходимости противостоять реактивному моменту. Небольшой винт в хвостовой части служит лишь для того, чтобы облегчить управление вертолетом в воздухе. Управлять машиной довольно просто. После того, как двигатели раскручивают винт до скорости 750 об/мин, пилот просто тянет за рычаг, как и в обычном вертолете, чтобы набрать высоту. Справиться с управлением можно одной рукой.
Dragonfly

Двигатель:
Успешное воплощение идеи вертолета с реактивным приводом НВ зависело, в первую очередь, от разработки достаточно легких и малогабаритных двигателей, способных надежно работать при воздействии центробежных сил и больших перегрузок, а также надежных систем топливопитания и управления ими.
За создание ТРД взялся только главный конструктор А. Г Ивченко. Под его руководством разработали ТРД АИ-7 с центробежным компрессором и одноступенчатой турбиной. Для уравновешивания гироскопических моментов ТРД оснастили тремя маховиками, вращавшимися в сторону, противоположную турбине. Решение было простейшим, но как показали дальнейшие события, не правильным.
Двигатели АИ-7 поступили на 329-й завод в декабре 1959-го, когда вертолет уже собрали. Сразу после первого запуска ТРД возникли трудности с силовой установкой: двигатель не выходил на рабочие обороты и не развивал заданную тягу, перегревалась маслосистема. Причиной малых оборотов была большая потребная мощность для вращения маховиков. Поэтому их пришлось снять с двигателей.
Для улучшения охлаждения в ОКБ спроектировали уникальный трубчатый маслорадиатор, установленный вокруг воздухозаборника. Теперь АИ-7 стал развивать расчетную тягу, но все нагрузки от гироскопического момента перешли на несущую систему вертолета.
В-7

А у стрекозы:Два маленьких двигателя (всего 20 см в длину и весом 680 г каждый), работающих на перекиси водорода, установлены на законцовках лопастей. Но пусть небольшой размер не вводит вас в заблуждение – «малыш» способен развивать скорость более 185 км/ч.
Мощность каждого двигателя – 102 л.с. Итак, 204 «лошадки» перемещают аппарат массой всего 100 кг. При этом все, что двигатель выбрасывает в атмосферу – это водяной пар.
Двигатели вертолета используют принцип простого разложения перекиси водорода, без использования дополнительных химикатов. Впрочем, один недостаток у конструкции все же есть – как и любой другой вертолет, «Стрекоза» достаточно прожорлива. Полтора часа полета означают заправку 16,5 галлонов топлива, что по цене $4 за галлон влетает в копеечку.
Те в отличии от наших реактивных двигателей: у них ракетные!!!
Dragonfly

В-7:
Основу конструкции составлял цельнометаллический каплевидный фюзеляж полумонококовой клепаной конструкции. В верхней части силовых шпангоутов монтировалась на болтах литая плита. К фланцу плиты крепился редуктор, состоявший из вала НВ (на его оси смонтировали втулку несущего винта с лопастями и автомат перекоса) и приводов агрегатов. К переднему торцу плиты присоединялся кронштейн с качалками управления и гидроусилителями. По бокам фюзеляжа находилось три двери.

Dragonfly:
Тут с конструкцией все проще. А вот цена составляет 120 тыс долларов сша!!! У одноместного Dragonfly есть более крупный собрат - двухместный ракетно-винтовой аппарат Atlas с закрытой кабиной.

В-7:
В кабине помимо летчика могли разместиться три пассажира или носилки с больным и сопровождающий медработник. Под полом находился топливный бак. Помпа подавала горючее в топливный регулятор, затем в коллектор вала НВ и оттуда центробежная сила гнала керосин к ТРД на концах двухлопастного несущего винта.

Dragonfly:
Сиденье пилота размещено между двумя баками для топлива, в которых помещается 70% всего объёма топлива.Двигатели потребляют около 40 литров топлива в час, машина может находиться в воздухе примерно 90 минут.

В-7:
Лопасти прямоугольной формы имели стальной лонжерон с деревянным каркасом и фанерной обшивкой. Они крепились к втулке посредством осевых и общего горизонтального шарниров. В носке лопастей были проложены две трубки топливопитания. Электропроводка проходила внутри лонжерона. Вверху на конце вала НВ монтировался токосъемник приборов силовой установки.
На В-7 конструкторы впервые применили шасси полозкового типа.
В созданных лопастных двигателях применялось два вида запуска: с помощью съемного электростартера на двигателе АИ-7 и воздушный запуск на МД-3. Сжатый воздух из фюзеляжа через несущую систему подавался на лопатки компрессора двигателя МД-3, раскручивая его. Схема очень удачная, ведь для размещения сжатого воздуха можно использовать трубы лонжеронов лопастей НВ.
В ходе работ конструкторы столкнулись с непреодолимыми на то время техническими сложностями (в частности, в работе ТРД и нагрузкам на несущий ротор).

Теперь виды Dragonflyйа

Это баки с топливом:
Перекись водорода в сочетании с катализатором на протяжении десятилетий используется в качестве топлива для различных транспортных средств – от автомобилей с ракетными двигателями до ракетных ранцев. Dragonfly использует перекись водорода в концентрации 50-70%.

Одна из ручек управления:
Наклон винта (и, следовательно, направление полета) регулируется с помощью перемещения того же рычага. если рычаг перемещается влево или вправо, в работу вступает небольшой хвостовой винт, который помогает Dragonfly развернуться. А вот педалей здесь нет вовсе.

Механизм хвостового винта

справа это приборная панель

Выхлоп двигателей вертолета Dragonfly представляет собой водяной пар.

Технические данные вертолета DF1:
* при обычном объёме топлива можно до 50 минут передвигаться в воздухе со скоростью 65км/ч (с дополнительными баками - до 100 минут)
* максимальная скорость - 185км/ч
* скорость подъёма - 700м/мин
* максимальная высота подъёма - 4000 метров
* вес - 106 кг
* подъёмный вес - 227 кг (включая топливо и пилота).
Технические данные вертолета В-7:
Назначение: Лёгкий
Первый полёт: 1962 года
Производитель: ОКБ М. Л. Миля
Размеры:
Диаметр несущего винта: 11.60 м
Длина фюзеляжа: 6.23 м
Высота с вращ. винтами: 2.91 м
Масса
Пустой: 730 кг
Норм. взлётная: 835 кг
Макс. взлётная 1050 кг
Силовая установка
Двигатель: 2 ТРД АИ-7
Мощность: 2 х 56 л.с.
Характеристики
Экипаж: 1 чел.
Пассажиров: 3 чел.

Свое развитие вертолеты получили только во второй половине 20 века. Их практически не использовали во Второй мировой войне. Однако в боевые машины проявили себя с самой лучшей стороны. Первыми развивать подобную военную технику стали американцы, и поначалу у них даже конкурентов не было. В настоящее время летательную технику используют в разведывательных целях, в корректировке огня, при эвакуации раненых, для высадки солдат и т.д. И в данном обзоре следует выделить некоторые американские военные вертолеты.

Боевая машина с усиленной броневой защитой

Конструкция АН-1 была спроектирована по одновинтовой схеме. Практически все боевые машины данного типа обладают двухлопастным несущим и рулевым винтом. Исключением является модель АН-1W. Также следует отметить, что они имеют в своей конструкции неубирающееся шасси лыжного типа. Для этой серии характерен узкий фюзеляж. В кабине для пилотов могут поместиться два члена экипажа. Они будут сидеть друг за другом. Американские военные вертолеты такой серии характеризуются усиленной броневой защитой, а также дублированной системой управления. Нет грузового отсека. Конструкторы для значительного увеличения скорости с маневренностью установили среднерасположенное крыло сравнительно небольшого размера.

Вооружение и основные отличия этих моделей

Американские военные вертолеты этой серии оснащены турельной пушечной установкой, которая находится в носовой части фюзеляжа. Также имеются пилоны в количестве четырех штук под крылом, на которые можно установить съемное вооружение. Для того чтобы уменьшить вероятность попадания ракет, обладающих ИК-головкой самонаведения, конструкторы оснастили машину системой охлаждения выхлопных газов моторов. Усиленные лопасти могут выдержать попадание снарядов 23 мм калибра.

В чем отличия серии АН-1 от других моделей? Они заключаются в различных силовых установках, в вооружении и в бортовом оборудовании. Боевые машины данной серии способны зависнуть на высоте в 915 метров с полным запасом топлива, а также с тонной вооружения при температуре 35 градусов.

Транспортный военный вертолет

Американский военный вертолет «Чинук» (СН-47) впервые поднялся в воздух в 1961 году. Через год его переименовали в СН-47А. В самом начале он был оснащен двумя двигателями, мощность которых достигала 1641 кВт. Впоследствии их было решено заменить на более мощные агрегаты. Для цельнометаллического фюзеляжа характерны прямоугольное сечение и скругленные углы. На каждой из сторон нижней части фюзеляжа можно обнаружить обтекатели. Они скрывают топливные баки, по три каждый. Десантный американский военный вертолет, название которого «Чинук», может вместить в себя 44 десантника. Имеются узлы с возможностью закрепления носилок для раненых в количестве 24 штук. За счет откинутой створки, характерной для грузового люка, можно образовать погрузочную рампу.

Крепление лопастей производится за счет использования шарниров. Для того чтобы снизить абразивный износ, носок лопасти было решено покрыть титановыми и никелевыми сплавами.

Известный вертолет «Апач»

Американский военный вертолет «Апач» (АН-64) был разработан в целях предоставления солдатам огневой поддержки. Также он необходим для уничтожения бронированных объектов. Боевая машина может совершать вылеты вне зависимости от времени суток, условий видимости и состояния погоды. Для того чтобы уменьшить вероятность попадания в машину ракет с ИК-головками самонаведения, выхлоп силового агрегата производится через устройство, которое рассеивает струю, уменьшая при этом ее температуру. Американский военный вертолет, название у которого "Апач", оснащен ПТУР «Хеллфайер», которая характеризуется наличием лазерного наведения. На турели, расположенной под фюзеляжем, находится 30 мм пушка.

Для лопастей несущего вина характерна прямоугольная форма и стреловидная законцовка. За счет этого удалось снизить воздействие со стороны сжимаемости при достижении больших скоростей полета. Крепятся лопасти за счет систем упругих пластин-торсионов. Они способны сохранить свою работоспособность в случае попадания пуль, калибр которых достигает 15,7 мм. Какие еще американские военные вертолеты следует выделить?

Разведывательный боевой вертолет

Вертолет «Команч» (RAH-66) является современной двухдвигательной разведывательной боевой машиной. Он также способен поддерживать наземные силы огнем. Фюзеляж, которым обладает американский военный вертолет с двумя винтами, характеризуется низкой эффективной площадью отражения. Боевая машина имеет съемные оружейные пилоны, электронную систему управления полетом и эргономичную кабину. Вертолет оснащен пятилопастным несущим винтом. Рулевой винт находится в кольце. Боевые модели этой серии обладают ИК-сенсорами и телескопическими телевизионными камерами. Они предоставляют возможность совершать ночные полеты, а также с высокой точностью идентифицировать цели. Вооружение вертолета - ПТУР «Хеллфайер» с лазерным наведением. Также имеется УР «Стингер» класса «Воздух-воздух», ракеты сигнального характера и 20 мм пушка.

Двухвинтовой военный вертолет

Американский военный вертолет с двумя винтами, название у которого Kiowa Warrior, стали проектировать еще в 1984 году. Некоторые модели впоследствии модифицировали в легкие машины специального назначения. С их помощью осуществлялась перевозка раненных, солдат и грузов, которые крепили за счет использований внешней подвески. Конструкция обладает четырехлопастным несущим и двухлопастным рулевым винтом. За счет использования новой несущей системы удалось добиться увеличения времени нахождения в полете до 2,5 часа. При этом вертолет способен передвигаться не только по прямой, но и вбок, и назад. Также он может зависнуть в воздухе при скорости ветра, равной 65 км/час.

Вертолет оснащен защитой от пуль, калибр которых составляет 7,62 мм. За счет ослабевания теплового излучения мотора и использования станции активных ИК-помех удалось снизить вероятность попадания ракет с ИК-головкой. Экипаж с топливными баками защищены бронелистами. Они могут выдержать попадание 30 мм снарядов. Чтобы лопасти несущего винта не были повреждены, их оснастили ножом для резки. Вертолет данной серии может передавать данные о целях на наземный пункт за счет использования специальных систем. Эта процедура длится около 6 секунд.

Транспортные вертолеты «Хью»

Как называется американский военный вертолет, большинство модификаций которого можно перевозить на самолетах типа С-124? Речь идет о боевых машинах UH-1 Huey. За период своего совершенствования конструкторы улучшили некоторые его параметры. Было увеличено количество мест для пассажиров, дальность перелета практически в 3 раза. Но и вес боевой машины при этом стал значительно больше. Сначала в воздух поднимались однодвигательные модели этой серии, но потом было решено выпускать двухдвигательные. Многие модификации именно этой серии могут перевозиться посредством использования транспортных самолетов типа С-124. Вооружение съемное. Для него имеются специальные точки крепления: пять встроенных и две навесные. На всех этих узлах без исключения можно установить пулеметы с гранатометами.

Заключение

В данном обзоре были рассмотрены некоторые американские вертолеты, используемые в разведывательных и боевых операциях. На самом деле их очень много, и на то, чтобы описать все модели, не хватит времени. Мы рассмотрели только наиболее известные и популярные серии. Надеемся, что данная статья поможет разобраться в том, что собой представляют сконструированные на территории США.

Синхроптер можно отнести к самым необычным и малочисленным представителям всего семейства винтокрылых машин. Синхроптер, или синхрокоптер, - это вертолет двухвинтовой поперечной схемы, обладающий большим перекрытием перекрещивающихся друг с другом несущих винтов. Данная необычная схема была придумана Антоном Флеттнером в Германии в конце 1930-х годов. Впервые схема была применена на практике в вертолете Fl 265, который создавался по заказу Кригсмарине.

Свой первый полет вертолет Fl 265 совершил в мае 1939 года, всего было выпущено 6 таких машин. Его преемник - вертолет Fl 282 «Колибри», также построенный по схеме синхроптера, совершил первый полет в октябре 1941 года. Этих вертолетов выпустили уже побольше - около 24 экземпляров. В 1945 году Чарльз Каман, который является основателем компании Kaman Aircraft, построил первый американский синхроптер, получивший обозначение Kaman K-125. В дальнейшем компания Kaman Aircraft занималась выпуском серийных синхроптеров, и в настоящее время она является единственным серийным производителем вертолетов данного типа в мире.

В вертолетах, построенных по схеме синхроптера, втулки винтов располагаются на небольшом расстоянии, если сравнивать с диаметром самих винтов. При этом винты вращаются в противоположных направлениях, а оси вращения валов расположены под углом друг к другу, плоскости вращения винтов пересекаются. Синхронизация вращения винтов происходит за счет наличия жесткой механической связи между их валами, что гарантирует предотвращение столкновения крутящихся лопастей в полете. Считается, что использование данной схемы упрощает управление летательным аппаратом в режиме висения или полета на малой скорости, а также позволяет экономить горючее за счет отказа от передачи вращения на хвостовой винт.

Kaman HH-43В Huskie

Немецкие синхроптеры Fl 265 и Fl 282

Поработав над вариантами различных схем несущих винтов, немецкий конструктор Флеттнер создал собственную: два пересекающихся винта. Эту схему он впервые опробовал на своем вертолете Fl.265. Данная экзотическая схема стала основной для всех вертолетов Флеттнера в предвоенные и военные годы. В 1937 году был создан первый проект вертолета с перекрещивающимися несущими винтами противоположного вращения, а в 1938 году немецкий флот оформил заказ на постройку 6 таких вертолетов, получивших обозначение Fl.265. Это был одноместный летательный аппарат, с носовым креплением силовой установки, в роли которой использовался двигатель Bramo Sh-14А мощностью 119 кВт с охлаждающим вентилятором. Два перекрещивающихся несущих винта монтировались на наклонных стойках и были снабжены демпферами.

Первый опытный образец нового вертолета совершил полет в мае 1939 года. В августе того же года вертолет, выполненный по схеме синхроптера, совершил свой первый полет в режиме авторотации. Позднее данная машина попала в аварию, когда ее винты перехлестнулись между собой в полете. Но несмотря на это, следующая машина Fl.265-V2 прошла довольно широкомасштабные флотские испытания на Балтике и Средиземном море. При этом полеты совершались с палубы кораблей, и даже отрабатывалась посадка на подводную лодку. На испытаниях был потерян еще один вертолет. Несмотря на это машина была признана пригодной для использования в роли разведчика и противолодочного средства. Прорабатывалось и использование синхроптера вермахтом - для буксировки через речные преграды лодок и установки перекидных мостиков.

Хотя данный вертолет в целом показал себя довольно хорошо, без проблем мог войти и выйти из режима авторотации, некоторые сомнения вызывала уязвимость машины. По информации сайта airwar.ru, в Германии были проведены учебные бои с использованием синхроптера Fl.265 и истребителя Bf.109E. Результаты 20-минутного воздушного боя фиксировались на кинопулемет и не показали ни одного поражения вертолета, который мог легко уклониться от атаки, используя свою маневренность. В 1940 году решение о развертывании серийного выпуска Fl.265 было готово, но к этому моменту подоспел новый вертолет Флеттнера Fl.282, который был уже двухместным, и все внимание и работы были переключены на него.

Вертолет Fl.282 «Колибри» изначально задумывался двухместной машиной (пилот и наблюдатель), что существенно должно было повысить его достоинства в качестве разведывательного аппарата. При этом место наблюдателя находилось сразу за стойками винтов, а сидел он лицом назад. Такое его положение позволяло совершать полеты без пассажира, не нарушая центровки аппарата. Проект нового вертолета был готов к июлю 1940 года. Впервые в практике Флеттнера двигатель был размещен в средней части фюзеляжа. В результате использования такого решения летчик получал отличный обзор. Охлаждение двигателя происходило через открытую нижнюю часть фюзеляжа с помощью деревянного вентилятора. Запуск двигателя производился с помощью продувки цилиндров сжатым воздухом. При этом двигатель работал на трансмиссию, которая обеспечивала вращение двух независимых валов винтов, которые имели устройства отсоединения от мотора и тормоз. Используемые на вертолете два двухлопастных винта были синхронизированы таким образом, чтобы их лопасти оказывались параллельными при угле поворота 45 градусов. При этом угол установки винтов составлял 12 градусов в сторону от фюзеляжа и 6 градусов вперед.

«Колибри» оказался наиболее доведенным до ума и самым летающим вертолетом Третьего рейха. Данная машина смогла пройти полный комплекс испытаний. Основная часть этой работы легла на плечи пилота-испытателя Ганса Фуйстинга, который не только испытывал вертолет, но и подготовил на него 50 пилотов. При этом один из новичков погиб во время выполнения слепого полёта в условиях облачности. Причиной данной аварии признали превышение разрешенной скорости пикирования, которая для Fl.282 составляла 175 км/ч. В случае возникновения такой необходимости синхроптер мог садиться и в режиме авторотации без применения автомата управления шагом винтов, хотя во время совершения одной из таких посадок был поврежден хвост летательного аппарата.

Новый вертолет оказался довольно маневренной машиной и был устойчив в полете. На скорости полета 60 км/ч летчик мог позволить себе бросить управление. На меньших скоростях полета сказывалась некоторая продольная неустойчивость вертолета, особенно на скорости 40 км/ч. К небольшим недостаткам этого синхроптера можно было отнести и наличие небольшой вибрации на земле, которая исчезала сразу же после совершения взлета. Хотя конструкция некоторых узлов Fl.282 была на тот момент излишне тяжелой и сложной, в целом данный вертолет оказался хорошо продуманным летательным аппаратом. В ходе проведения испытаний один из образцов налетал 95 часов без замены каких-либо узлов. А установленный на синхроптер Fl.282 двигатель обладал ресурсом в 400 часов между переборками.

Успех испытаний «Колибри» позволил военным заказать сразу 1000 таких машин. Но бомбардировки союзников, которые вывели из строя заводы БМВ и «Флеттнера», расположенные в Йохаништале, позволили собрать всего 24 таких вертолета опытной серии. Из них после войны союзникам досталось 3 таких машины. Вертолеты Fl.282-V15 и V23 были захвачены американцами, а третий достался СССР. В течение некоторого времени захваченная машина использовалась, как учебное пособие на кафедре вертолетостроения в МАИ.

Современный синхроптер K-Max

К современным моделям синхроптеров можно отнести разработку американской компании Kaman Aerospace - K-Max. В июне 2015 года как раз появилась информация о том, что компания готова возобновить выпуск своего синхроптера, об этом сообщает Aviation Week. Готовящаяся к открытию производственная линия предприятия будет использоваться для серийного выпуска как пилотируемых, так и беспилотных версий данного вертолета. Предполагается, что поставки первых синхроптеров новой сборки заказчикам будут осуществлены в 2017 году. По информации компании Kaman Aerospace, в настоящее время уже получены заказы от двух фирм. В частности, заказ на две машины был размещен швейцарской компанией Rotex Hellicopters. В парке данной компании уже есть подобные машины, их швейцарцы используют для расчистки завалов. Вторым заказчиком этих необычных вертолетов выступила американская компания Helicopter Express, которая использует K-Max для тушения пожаров и перевозки грузов.

Производство синхроптеров K-Max, которые также известны как K-1200, осуществлялось компанией Kaman Aerospace с 1991 года по 2003 год. В 1994 году вертолет получил сертификат летной годности Федерального управления гражданской авиации США. За это время на предприятии было изготовлено примерно 40 данных летательных аппаратов, большую их часть купил Корпус морской пехоты армии (КМП) США. Помимо этого вертолеты были поставлены сухопутным войскам Колумбии и гражданским компаниям из Швейцарии, Германии, Перу и Новой Зеландии. Особенностью вертолета K-Max, как нетрудно догадаться, является поперечное расположение двух несущих винтов, плоскости вращения которых расположены под углом друг к другу и пересекаются. Вращение винтов синхронизировано и осуществляется в противоположных направлениях.

Синхроптер K-Max при длине 15,8 метра и высоте 4,14 метра оснащается винтами, диаметр которых составляет 14,7 метра. Собственная масса вертолета K-MAX составляет 2334 кг, а максимальная взлетная масса - 5443 кг. Вертолет в состоянии транспортировать до 2720 кг различных грузов, что больше веса самой машины. При этом K-Max может развивать в полете скорость до 185 км/ч и совершать перелеты на расстояние до 500 км. В настоящее время на базе данной машины создается грузовой беспилотник, испытания которого КМП США проводил, начиная с 2011 года, в Афганистане. В то же время базовые версии вертолета K-MAX предназначались для пожаротушения, использования на лесоразработках и для решения других задач.

Возобновленное производство вертолетов будет осуществляться на предприятиях компании Kaman Aerospace, расположенных в Джэксонвилле (штат Флорида) и Блумфилде (штат Коннектикут). Согласно оценкам предприятия-изготовителя, продажа первых 10 таких вертолетов позволит получить доход в размере от 75 до 85 миллионов долларов. При этом сообщается, что возобновление производства не потребует от компании существенных финансовых вложений и новые машины заказчики начнут получать с 2017 года.

По информации ЦАМТО, еще в марте 2007 года компании «Каман» и «Локхид Мартин» подписали соглашение о создании совместного предприятия по разработке беспилотника, созданного на базе синхроптера K-MAX. При этом «Локхид Мартин» выступила основным подрядчиком и интегратором систем управления машины, а компания «Каман» отвечала за выпуск платформы. Начиная с ноября 2011 года и по май 2014 года два беспилотных аппарата, созданных на базе K-MAX, довольно успешно испытывались в Афганистане. Всего они совершили там 2000 вылетов, проведя в воздухе 2150 часов. За это время с помощью беспилотных K-MAX американские военные доставили в интересах Корпуса морской пехоты США 2,04 миллиона килограммов различных грузов.

Источники информации:
http://www.airwar.ru/enc/oh/fl282.html
http://www.airwar.ru/enc/oh/fl265.html
https://nplus1.ru/news/2015/06/08/kaman
http://panzerbar.livejournal.com/2095959.html
Материалы из открытых источников