Проекти на самолети от типа "роторкрафт". Част I

Съдържание:

Проекти на самолети от типа "роторкрафт". Част I
Проекти на самолети от типа "роторкрафт". Част I

Видео: Проекти на самолети от типа "роторкрафт". Част I

Видео: Проекти на самолети от типа
Видео: Проект Венера: Наследие Жака Фреско | Документальный фильм 2024, Може
Anonim

Новите новини продължават да идват от китайското изложение Airshow China 2012. От последните новости, представени на изложението, най-интересен е новият китайски проект за високоскоростен хеликоптер. Както може да се види от дизайна на роторкрафа, който е получил кодовото име Avant-Courier, когато е създаден, максималната скорост на полета е поставена на преден план. Това се доказва от „облизания“фюзелаж, обтекателите на главините на ротора, както и две малки крила с гондоли на двигателя и витла. Досега само хеликоптери, проектирани да развиват високи скорости на полет, имаха такъв вид. Появата на китайския авант-куриер показва, че Китай се е присъединил към надпреварата с хеликоптери.

Образ
Образ

Схемата, използвана от китайците във вътрешните технологии, се нарича терминът "роторкрафт". Това означава, че самолетът има отделен основен ротор, който държи самолета във въздуха, и отделна система за създаване на хоризонтална тяга. Основното предимство на такава схема се състои в отсъствието на необходимост от разработване и производство на сложна винтова втулка с плоча за задвижване. В допълнение, хоризонталната тяга се превръща в „отговорност“на отделна система, а не на ротора и в резултат на това мощността на двигателя се консумира по -ефективно, което прави възможно постигането на много по -високи скорости на полета. Всички предимства на хеликоптера, като например способността да се движи и излита / каца на малки площи, са напълно запазени. До определено време роторкрафтите почти при равни условия се състезаваха с хеликоптери за правото да се превърнат в основен клас самолети с вертикално излитане, но поради редица причини - предимно поради сравнително сложна трансмисия - те загубиха. Независимо от това, развитието на роторкрафта продължи, въпреки че по брой те не могат да се конкурират с хеликоптери.

Фейри Ротодин

Един от първите проекти за роторкрафт, който имаше добри перспективи за практическо използване, беше английската Fairey Rotodyne, създадена в средата на петдесетте години. Целта на този проект беше да се произведе обещаващ многофункционален (предимно транспортен) самолет, способен да носи полезен товар с по -висока скорост от тогавашните хеликоптери. В същото време, по отношение на скоростта, необходимата апаратура отстъпваше на наличните самолети, но не изискваше големи места за излитане и кацане. След малко размисъл върху външния вид на бъдещата машина, инженерите на компанията Fairy припомниха старата идея с отделен основен и отделен дърпащ винт. В резултат на научноизследователска и развойна дейност през 1957 г. е построен първият прототип на машината Rotodyne. Той беше нещо, което съчетава характеристиките на хеликоптер и самолет. В горната част на фюзелажа с форма на пура е монтиран витлов пилон. Отстрани на превозното средство имаше две крила с гондола на всяко. В опашната част на фюзелажа е осигурен стабилизатор с две килови шайби.

Образ
Образ

Електроцентралата на Rotodain представлява особен интерес. Устройството имаше цели шест двигателя. Първите две от тях са турбовитлови двигатели Napier Eland NE1.7 с мощност 2800 к.с. - поместени в гондолите на двигателя на крилото. Чрез собствените си скоростни кутии те завъртяха дърпащите винтове. Основният ротор се завърта с помощта на четири миниатюрни реактивни двигателя (по един на всяко острие) по наша собствена конструкция. На турбовитлови двигатели е инсталирана система за обезвъздушаване на въздуха, която влиза в двигателите на лопатките, където се смесва с гориво. Изгорялата смес кара ротора да се върти. Такава система беше доста сложна и необичайна за авиационната технология, но използването на витлово задвижване направи възможно опростяването на дизайна на целия Rotodyne поради липсата на необходимост от опашен ротор за противодействие на реактивния момент на главен ротор. В допълнение, електроцентралата Rotodine предвиждаше възможността за изключване на главния ротор, след което устройството можеше да лети като автожиро и да изразходва цялата мощност на двигателя за хоризонтална тяга. Полученият роторен кораб Rotodyne имаше солидни размери: диаметър на ротора 27,5 метра, обща дължина почти 18 метра и сухо тегло 7200 килограма. Първоначално е разработена само опцията за превоз на пътници. Кабината на устройството може да побере до четиридесет души с багаж. При максимално натоварване излетното тегло на Rotodine беше малко по -малко от петнадесет тона.

На 6 ноември 1957 г. излита първият прототип на роторкрафа. В хода на първите полети „по въздуха“контролът отново беше тестван: факт е, че управлението на изкривяването се осъществява не от тягата на опашния ротор, който не е там, а от отделен промяна в височината на дърпащите витла. Първите полети показаха жизнеспособността на такава система. До края на първия етап от изпитанията Rotodine достига скорост от 250 км / ч и надморска височина от 2100 метра. В същото време всички полети се осъществяваха без изключване на основните роторни двигатели и без използване на дърпащи витла. През пролетта на 1958 г. започва вторият етап на изпитания, по време на който роторкрафтът започва да преминава към авторотация и да лети с помощта на турбовитлови двигатели. В самото начало на 1959 г. Фейри Ротодин поставя рекорд за скорост на роторни самолети. По затворен 100-километров маршрут той ускори до 307 км / ч. Това беше с близо 80 километра в час по -бързо от предишния рекорд на хеликоптер. В същото време изчисленията показаха, че без да променя дизайна, Rotodyne е в състояние да достигне лентата от 400 км / ч.

Образ
Образ

Rotodyne е показан за първи път на публиката на авиосалона Farnborough през 1958 г., където необичайният му дизайн веднага привлича голямо внимание. Въпреки това, освен любопитни „обикновени“посетители, към тях се интересуват и потенциални клиенти. Още преди края на тестовете няколко големи въздушни превозвачи изразиха желание да получат такова оборудване, а канадската компания Okanagan Helicopters (сега CHC Helicopters), без да чака края на салона, подписа предварителен договор за доставка на поне един нов роторкрафт. Нещо повече, дори Пентагонът и Кралските военновъздушни сили на Великобритания се заинтересуваха от обещаваща машина. Много клиенти обаче искаха да получат кола с по -голяма товароносимост. Изчисленията на икономистите на компанията "Фея" в самото начало на работата показаха, че най-ефективната във финансово отношение ще бъде версията на роторкрафа, способна да превозва 60-65 пътници. Именно на 65 места настояха няколко корабни компании. Препроектирането на проекта изискваше солидна финансова инвестиция - около 8-10 милиона паунда. Поради това проектът Rotodyne в самия край на петдесетте години изпадна в много неудобна ситуация. Потенциалните клиенти не искаха да плащат за проектантските работи, а Fairey Aviation нямаше собствени средства.

В допълнение към собствените си проблеми с финансирането на проекта Rotodine, плановете на британското правителство бяха ударени. Намалените правителствени поръчки принуждават Fairy Aviation да стане част от Westland, а последната няма планове да развива своята програма Rotodyne. Финансирането на обещаващ роторен кораб беше недостатъчно, което доведе до забавяне на тестовете. Поради това повечето корабни компании се отказаха от плановете си. През 1962 г., въпреки първоначалните планове за стартиране на масово производство, проектът Rotodyne е отменен. Интересен и смел самолет не можеше да се справи с бюрокрацията, финансовите проблеми и недоверието на бизнесмените.

Камов Ка-22

Почти едновременно със създаването на английския Rotodine у нас започна донякъде подобен проект. По -скоро само времето на основната проектантска работа приблизително съвпадна, а идеите и на двата проекта се появиха в края на четиридесетте. Първият съветски роторен кораб с характеристики, подходящи за практическа употреба, произтича от идеята за теглене на хеликоптер със самолет. В този случай тегленото превозно средство може да премине в режим на авторотация и да спести много гориво. Практическото приложение на връзката „самолет-хеликоптер“не изглеждаше особено удобно. Беше решено да се разработи самолет, който да комбинира всички положителни характеристики на наличните типове.

Образ
Образ

До май 1952 г. конструкторското бюро на N. I. Камова завърши предварителния проект на бъдещия роторен кораб, наречен Ка-22. Още в ранните етапи беше предложено да се направи самолетът с два винта, с напречно положение на роторите. В допълнение към относителната простота на конструкцията на корпуса, това направи възможно значително опростяване на трансмисията: двигателите, разположени в гондолите под основните ротори, можеха едновременно да задвижват теглещите витла. Всъщност най -трудната част от трансмисията беше механизмът за синхронизация, който осигуряваше едновременно идентично въртене на двата ротора и в случай на спиране на един от двигателите разпределяше мощността на останалия. В същото време схемата Ka-22 по това време се смяташе за не напълно подходяща за масово използване. Всички предишни напречни хеликоптери страдаха от същия проблем - силни вибрации. Тогава се появи мнението, че вибрациите на конструкцията са органичен недостатък на напречното разположение на винтовете.

Заслужава да се отбележи, че освен вибрации, обещаващият проект имаше редица други проблеми. Например изчисленията показаха необходимостта от създаване на електроцентрала и трансмисия, способни да работят с мощност от около 12 хиляди конски сили. Също така трябваше да отделя много време за изучаване на винтовете. При скорост на полет от около 400 км / ч скоростта на потока в краищата на лопатките на ротора надвишава скоростта на звука, което значително влошава техните характеристики. Независимо от това, дизайнерите на конструкторското бюро на Камов и служителите на TsAGI се справиха с аеродинамичните и инженерните проблеми. Десет години след тези работи, N. I. Камов защитава докторската си дисертация, която частично е свързана с проекта Ка-22. Според М. Л. Мил, за този проект беше необходимо незабавно да се даде докторска степен по технически науки.

Готовият проект изглеждаше така. На фюзелажа с напречно сечение, близко до правоъгълно, опашката е монтирана от стабилизатор и кил. В средната част на фюзелажа е монтирано крило с обхват 23,8 метра, в краищата на което са поставени две мотоциклети за двигатели D-25VK с мощност 5500 конски сили. В гондолите се помещават и предавателни системи, които разпределят мощността към главния и дърпащи винтове. Празният Ка-22 тежеше почти 26 тона. Максималният полезен товар надвишава 16 тона. В същото време в някои случаи роторкрафтът може да превозва не повече от пет тона товар - в този случай е постигнат приемлив обхват на полета.

Образ
Образ

Първият прототип на самолета Ка-22 е построен през 1958 г., но след прехвърлянето му на летателната изпитателна станция са необходими някои модификации. Заради тях първият полет се състоя едва в средата на 59 -та година. До края на годината към полетите с хеликоптери бяха добавени полетни мисии, които включваха включване на дърпащи витла. На 29 април 1960 г. първият кръгов полет приключва малко след старта. Екипажът на пилота Д. К. Ефремов, няколко секунди след излитането, усети силна вибрация и беше принуден да кацне близо до летището. Причината за проблема е отлепването на кожата на една от лопатките на десния основен ротор. В бъдеще изпитанията на Ка-22 бяха многократно прекъсвани за кратко поради постоянни технически недостатъци и подобрения. Въпреки това, през ноември 1961 г., новият роторен кораб постави световен рекорд, повдигайки 16485 килограма товар на височина 2557 метра.

Най-сериозният инцидент по време на изпитанията на Ка-22 се случи в края на лятото на 1962 г., когато прототип на винтовен самолет, който се превозваше от самолета в Ташкент до Москва, се разби. При приближаването към летището Джузали самолетът падна на една страна и падна на земята, като зарови седем члена на екипажа под него. Причината за инцидента е изключването на закрепващата втулка на кабела за контрол на височината на десния основен ротор. Вторият изпреварван роторен кораб беше изпратен за проверка и ревизия. Тестовете бяха възобновени едва през пролетта на следващата година. Новият етап на полетите според програмата му повтори предишните: първо излитане с помощта на ротори, а след това изпитателни полети „като самолет“. Последните тестове обикновено се считат за успешни, но роторкрафтът все още изисква усъвършенстване за използване във военновъздушните сили. По време на тестовете колата достигна максимална скорост от 356 километра в час. По -нататъшното увеличаване на скоростта на полета е свързано с определен риск, но летвата при очакваните 400 км / ч все още може да бъде овладяна.

Въпреки това фината настройка не беше необходима и скоростта от четиристотин километра в час остана недостижима. Дори в края на 1963 г. проектът Ка-22 остава на етап изпитване на прототипи. По това време основният му конкурент, хеликоптерът Ми-6, влезе в производство и беше пуснат в експлоатация. Ка-22 първоначално е разработен като алтернатива на новия тежкотоварен хеликоптер. Трудностите при проектирането и тестването на готовия роторкрафт в крайна сметка повлияха на времето на проекта, което в крайна сметка сложи край на това. Ръководството на авиационната индустрия и Министерството на отбраната загубиха интерес към сложния и продължителен проект през 1964 г. Работата по Ка-22 беше спряна.

Lockheed ah-56 cheeyenne

Lockheed винаги е бил известен с авангардното си инженерство. Често изпълнението на нови идеи струва на клиента големи суми или е спряно поради технически проблеми, но това почти не се отразява на "усърдието" на дизайнерите. През шестдесетте години служителите на "Lockheed" се опитаха да създадат машини с въртящи се крила. Излишно е да казвам, че проектът се оказа интересен и до известна степен смел? Полученият роторен кораб AH-56 Cheeyenne все още привлича вниманието на специалистите, но действителната съдба на проекта се оказа тъжна.

Проекти на самолети от типа "роторкрафт". Част I
Проекти на самолети от типа "роторкрафт". Част I

В средата на шестдесетте години на миналия век Пентагонът искаше нов атакуващ хеликоптер с добри летателни и бойни характеристики. Програмата на военния отдел получи наименованието AAFSS и в нея бяха включени 12 проектантски организации. Само две фирми влязоха във финалния етап на състезанието-Lockheed с проекта си AH-56 Cheeyenne и Sikorsky със S-66. Техническите изисквания за новия хеликоптер включват висока скорост. Военните приеха, че новият атакуващ хеликоптер трябва да прекара минимално време, влизайки в зоната на атака. Поради тази причина и двата проекта включваха инсталирането на витло за витане в опашката на хеликоптера. Този факт прави разглежданите хеликоптери самолет от клас "роторкрафт". Прави впечатление, че инженерите от Lockheed и Sikorsky са избрали различни методи за противодействие на реактивния момент на главния ротор. "Lockheed" направи това просто: към опашния ротор с четири лопатки те добавиха трилопатен тласкач, разположен в самия край на опашната стрела. Компанията "Sikorsky" проектира специален механизъм, който завърта опашния ротор на 90 °. След такъв завой основният ротор премина в режим на авторотация и не създаде реактивен момент. Клиентът обаче намира схемата на хеликоптера S-66 за твърде сложна. През 1966 г. този проект е затворен в полза на Lockheed AH-56 Cheeyenne.

Относителната простота на опашката на Cheyenne беше повече от компенсирана от общата смелост на други технически решения. Хеликоптерът на роторкрафта получи тънък фюзелаж с изпъкнало остъкляване в пилотската кабина. За своята разпознаваема характерна форма роторкрафтът придобива прякора Dragonfly - „Водно конче“. В горната част на фюзелажа е монтирана нископрофилна витлова главина, върху която са окачени три лопатки. За хеликоптерите от онова време трилопастният витло беше доста смело решение. Повечето самолети с ротационни крила по онова време са имали четен брой лопатки за по-лесно балансиране и по-малко вибрации. Двигател с турбовал беше разположен в средата на фюзелажа, зад главината на витлото. В първите копия на AH-56 това беше General Electric T64-GE-16 с мощност малко под 3000 конски сили. С максимално тегло при излитане около 7700 кг, Cheyenne може да носи до 1700 литра керосин. Това даде на роторкрафа уникален максимален обхват до 1400 километра. Въпреки ниското тегло, важните единици на хеликоптера и екипажа имаха броня против куршуми и осколки. Екипажът от двама се намираше в обща кабина; работното място на пилота се е намирало зад и над работното място на щурман-стрелец.

Осъзнавайки голямото бъдеще на бойните хеликоптери и роторкрафта, дизайнерите на Lockheed не губеха време за авионика. Основният му елемент беше системата за наблюдение и наблюдение на General Electric XM-112. Тази система включваше 12 перископа, лазерен далекомер и устройство за нощно виждане. Благодарение на XM-112 навигаторът-стрелец може да контролира сектор с ширина 210 ° пред колата. Обръщането може да осигури цялостна видимост. Системата XM-112 беше комбинирана с комплекса за насочване на новосъздадените противотанкови ракети BGM-71 TOW. Ракети и други оръжия бяха поставени на шест пилона под крилото. Също така в системата за наблюдение и управление на оръжията бяха вградени три радиостанции за комуникация с базовите и наземните връзки, оборудване за системата за идентификация „приятел или враг“, радиовисотомер, автоматичен курс и друго необходимо електронно оборудване. Характерна особеност на авиониката на Cheyenne е максималната интеграция на цялото оборудване. По -големият, в сравнение с предишните хеликоптери, броят на различната електроника практически не се отрази на удобството при работа с него. Единственият недостатък на напредналата авионика е високата цена на целия комплекс. В онези дни обаче американските военни не спестяват военна техника.

Образ
Образ

Потенциалният оператор на винтовия кораб Sheeyenne може да избира от доста широка гама оръжия. И така, дистанционно управлявана кула от Emerson Electric беше поставена в носа на бойната машина. Под сферичния корпус на кулата беше възможно да се постави шестцевна картечница XM-196 Gatling, 40-мм автоматичен гранатомет XM-129 или 30-мм автоматичен оръдие XM-52. Натоварването с боеприпаси на различни барелни системи беше различно, но в носа на роторкрафа имаше достатъчно място за настаняване на кутии с патрони или снаряди. Шест външни слингови възли могат да носят още 907 килограма оръжия, например неуправляеми ракети или ПТУРЛИ за теглене. Като цяло бойният потенциал на шайените значително надвишава възможностите на новосъздадената Cobra AH-1.

Летните характеристики на новия роторкрафт също бяха по -високи. AH-56 се изкачи на височина от хиляда метра за по-малко от минута и може да лети на обсег до 1400 километра. По време на тестовете беше достигната максимална скорост от 407 километра в час. На 21 септември 1967 г. излита първият летателен прототип на хеликоптера. Той ясно показа удобството на мощния двигател и приложената система с два опашни ротора. Въпреки това, по време на прехода от ховър към полетен полет, както и по време на последния, шайените се държаха нестабилно. Незначителни подобрения бяха разпръснати с тестови полети. Тази практика продължи до пролетта на 1969 г.: на 12 март третото полетно копие се разби. По време на полета роторът започна да вибрира, което го накара да удари фенера. Ударът беше толкова силен, че пилотът Д. Бейл, който беше в горната кабина, веднага умря. След този инцидент имаше предложение за оборудване на роторкрафа с катапултни седалки и система за стрелба по лопатките. По това време общият брой на Cheeyenne построен или в процес на изграждане е осем.

Шайените останаха с много технически и оперативни проблеми. Служителите на Lockheed активно работят за отстраняването им, но войната във Виетнам вече навлезе в активна фаза. Американските военни спешно се нуждаят от щурмов хеликоптер, който скоро се превръща в AH-1 Cobra. До края на пролетта на 69 г. Пентагонът прекрати договора си с Lockheed. Бел получи изгодно предложение в размер на около сто милиона долара. По -късно последват други договори за няколкостотин барабани на Cobras. Що се отнася до AH-56, Lockheed продължи проекта по собствена инициатива и за своя сметка. Cheyenne във версията AH-56A имаше обновено шаси, нова витла с четири лопатки и по-мощен двигател General Electric T64-GE-716. В допълнение, съставът на оборудването беше коригиран и технологията на производство беше леко опростена. В съответствие с новия проект са построени два роторкрафа. През 1972 г. Lockheed представя на военните актуализирана бойна машина, но те вече не проявяват никакъв интерес. Проектът е окончателно затворен и скоро Пентагонът започва нова програма, резултатът от която е хеликоптерът AH-64 Apache.

Първият роторен кораб на фирмата Lockheed се оказа твърде сложен и смел за времето си. Освен това Шайен нямаше късмета да се появи в точното време. Поради битките във Виетнам основният клиент загуби интерес към обещаващ самолет, дори и да беше необичаен клас роторкрафт. От десетте построени AH-56, само четири са оцелели до днес, които сега са музейни експонати.

Препоръчано: