Что позволяет вертолетам летать? Почему и как летает вертолёт

Здравствуйте, наши уважаемые читатели. Начинающие пилоты зачастую имеют слабое представление о том, как управлять радиоуправляемым вертолетом. Ошибки в пилотировании приводят к падениям, столкновениям и иным неприятным для летательного аппарата последствиям. Действительно, управлять вертолетом сложнее по сравнению с радиоуправляемым квадрокоптером. Необходимо иметь хотя бы общие теоретические знания, чтобы отдавать правильные команды.

Хотя на радиоуправлении продаются в комплектации RTF (то есть в собранном виде), не торопитесь с запуском. Как минимум необходимо зарядить аккумулятор, соединиться с пультом и выполнить калибровку сервопривода, чтобы дальше управлять вертолетом без проблем. Совершенно нелишней окажется и корректировка рысканья.

Подключение пульта к радиоуправляемой модели вертолета выполняется в следующей последовательности:

• включаем пульт управления;
• вставляем аккумулятор в вертолет;
• соединяем оба устройства.

Калибровка сервопривода радиоуправляемого аппарата проводится следующим образом:

1. Вертолет ставим на горизонтальную поверхность и соединяем его с аппаратурой управления.
2. Обращаем внимание на диск сервопривода. Он должен быть параллелен поверхности.
3. Если диск не параллелен, производим его корректировку триммером тангажа.

Корректировку рысканья, чтобы управлять моделями без проблем, следует проводить так:

1. Радиоуправляемый вертолет ставим на горизонтальную поверхность и соединяем его с пультом управления.
2. Скорость вращения несущего винта плавно увеличиваем с помощью стика управления скоростью до начала смещения модели, но не допускаем ее взлета.
3. При вращении фюзеляжа по часовой стрелке вращаем регулятор триммера корректировки против часовой стрелки до тех пор, пока вертолет не перестанет поворачиваться.
4. При вращении фюзеляжа против часовой стрелки регулятор триммера корректировки поворачиваем по часовой стрелке до тех пор, пока радиоуправляемый беспилотник не перестанет вращаться.

Нелишним будет освоить, как управлять газом, заодно потренировавшись в посадке летательного аппарата.

Для этого:

• берем модель за шасси, плавно прибавляем и уменьшаем газ. Так вы получите представление о возникающей подъемной силе;
• устанавливаем радиоуправляемый беспилотник на горизонтальную поверхность и плавно отклоняем стик, добавляя газ. Набираем высоту, после чего так же плавно приземляемся.

Освоиться, как управлять моделями вертолетов, помогут симуляторы. Они очень точно моделируют основные ситуации.

Основы управления вертолетом

Хотя речь идет о моделях на радиоуправлении, к ним применимы принципы управления настоящими вертолетами.

Мы рассмотрим основные понятия, как управлять радиоуправляемым вертолетом, расскажем, какие силы оказывают влияние на летательный аппарат и как они распределяются в разных режимах полета. Теория поможет вам быстрее освоить управление, вы поймете, почему модель ведет себя так, а не иначе.

Эффект земли

Так называемый эффект земли можно наблюдать при зависании вертолета над поверхностью на высоте, несколько меньшей диаметра основного ротора.

Создаваемая лопастями ротора скорость воздушного потока не способна достигнуть максимальных значений из-за небольшого расстояния радиоуправляемой модели до поверхности. Летательный аппарат оказывается над своеобразным пузырем, созданным воздухом высокого давления.

Настоящие вертолеты при возникновении эффекта земли теряют устойчивость, управлять ими сложно. Поведение аппарата можно сравнить с поведением человека, оказавшегося на большом шаре. Радиоуправляемые модели также могут испытывать проблемы с устойчивостью, находясь на небольшом удалении от поверхности, однако однозначного мнения на этот счет нет. Некоторые моделисты утверждают, что ничего подобного не наблюдали либо эффект был слабо выражен.

Большое значение имеет ветер. Если он сильный, то воздух высокого давления выдувается из-под радиоуправляемого вертолета, влияние эффекта заметно уменьшается, управлять моделью проще.

Подъем и снижение

При зависании вертолета над землей подъемная сила, развиваемая лопастями ротора, равняется весу летательного аппарата. Чтобы радиоуправляемый беспилотник поднялся выше, необходимо увеличить подъемную силу, то есть она должна стать больше веса. Для снижения ее нужно уменьшить.

Скорость подъема вертолета зависит от разницы между подъемной силой, развиваемой несущим винтом на максимальной мощности, и силой тяжести. Чем значительнее разница, тем быстрее поднимается летательный аппарат.

Для взлета рекомендуется выбирать горизонтальную поверхность. Почему управлять на ней аппаратом легче? Все дело в том, что при подъеме с наклонной поверхности диск вращения ротора также наклоняется, а подъемная сила разделяется на две составляющие: горизонтальную и вертикальную. Соответственно, горизонтальная составляющая силы будет перемещать радиоуправляемую модель в сторону наклона поверхности сразу после взлета.

Чтобы избежать дрейфа, следует находить для взлета ровную поверхность. Если же такой возможности нет, тогда управлять так: диск ротора наклонить в обратную углу наклона сторону, чтобы все-таки обеспечить вертикальный взлет. При этом ручку, чтобы управлять автоматом перекоса, следует перед отрывом переместить вправо, сразу после отрыва от земли вернуть в нейтральное положение.

Висение

При зависании модели на радиоуправлении в воздухе подъемная сила основного винта равна силе веса вертолета. Беспилотник не опускается и не поднимается, оставаясь в одной горизонтальной плоскости. Так как изменить в полете вес радиоуправляемой модели мы не в силах, нам остается управлять силой тяги (подъемной силой).

Управлять подъемной силой возможно через:

• изменение общего шага (угла установки лопастей);
• изменение количества оборотов.

Соответственно, есть две модели. В первой вариант, как управлять тягой, реализован через изменение угла установки лопастей. Это модель с общим шагом. Вторая модель с фиксированным шагом предполагает, что угол остается неизменным, а управлять тягой винта, изменяя ее, можно через регулирование количества оборотов.

Перемещение по горизонту и разворот

Разложив общий вектор подъемной силы несущего винта на составляющие, мы увидим, что он определяется суммой векторов тяги задней и передней лопасти. Оба этих вектора могут изменяться в зависимости от того, где находятся лопасти относительно продольной оси. Это дает возможность управлять вертолетом в горизонтальной плоскости.

Подъемная сила, образуемая задней частью диска вращения, оказывается выше, чем сила передней части. В результате нос опускается, тогда как хвостовая балка поднимается. Радиоуправляемая модель двигается вперед.

При движении вперед подъемная сила (вернее, ее вертикальная составляющая) по-прежнему равняется весу радиоуправляемого аппарата. Что касается горизонтальной составляющей, то ее увеличение или уменьшение определяет величину тягу в горизонтальном направлении.

Управлять направлением полета в горизонтальной плоскости можно с помощью ручки перекоса:

1. Ее можно передвинуть вперед, аппарат перекоса наклонится вперед (нос опустится).
2. Для выравнивания автомата нужно вернуть ручку в нейтральное положение.
3. Наклонив ручку назад, вы наклоняете аппарат назад (нос поднимается).

Для того чтобы выполнить разворот, радиоуправляемую модель необходимо накренить.

Предположим, что мы хотим развернуть летательный аппарат вправо. Как управлять вертолетом в этом случае? Вектор силы веса по-прежнему остается перпендикулярным земле, тогда как вектор подъемной силы перпендикулярен диску вращения и наклонен вправо по отношению к горизонтальной поверхности на некий угол. В результате вертикальная составляющая вектора подъемной силы все также противодействует силе веса, а горизонтальная составляющая начинает толкать модель вправо, тем самым разворачивая ее.

Так как беспилотник выполняет поворот, будучи наклоненным в одну из сторон, значение вертикальной составляющей вектора силы уменьшается и становится меньше веса, зато появляется горизонтальная составляющая. При этом вес радиоуправляемого аппарата остается неизменным. Если все оставить, как есть, то при каждом повороте вертолет будет снижаться, что нас вряд ли устраивает, если мы хотим оставаться в одной горизонтальной плоскости.

В этом случае управлять следует так: необходимо увеличить подъемную силу с помощью ручки управления тангажем. Нужно переместить нос вверх, чтобы сделать больше угол атаки несущего винта.

Крен и боковое перемещение

Изменением подъемной силы разных сторон ротора можно управлять креном вертолета влево или вправо. Для совершения крена необходимо переместить ручку управления аппаратом перекоса влево или вправо. Радиоуправляемый аппарат начнет наклоняться, вместе с ним будет совершать крен и модель.

Гироскопическая прецессия

Ротор радиоуправляемого вертолета по своему поведению похож на гироскоп, это означает, что ему присуща гироскопическая прецессия.

Из-за этого явления лопасть с уменьшенным шагом и лопасть с возросшим шагом окажутся на минимальном и максимальном отклонении от горизонтальной плоскости, сделав поворот на 90 градусов.

Когда лопасть оказывается перпендикулярно продольной оси летательного аппарата над хвостовой балкой, она демонстрирует максимальный взмах и тягу. В этот момент устанавливается максимальный шаг, что позволяет успешно управлять моделью, то есть выполнить ее наклон вперед.

Подъемная сила при косом обтекании

При горизонтальном полете подъемная сила становится больше благодаря увеличению скорости воздушного потока и увеличению количества воздуха, проходящего через пропеллеры.

При перемещении радиоуправляемого беспилотника в горизонтальной плоскости возникает дополнительная подъемная сила при так называемом косом обтекании. И она зависит от горизонтальной скорости модели. Чем быстрее летит радиоуправляемый вертолет, тем существеннее сила. Ее легко распознать, так как происходит заметное улучшение летных характеристик.

Сила от перемещения возникает и при зависании на одном месте при условии, что дует ветер. Можно уменьшить мощность двигателя, тем самым сэкономив заряд батареи. Впрочем, если ветер порывистый, управлять летательным аппаратом сложно, так как приходится постоянно компенсировать то возрастающую, то уменьшающуюся силу. По этой причине управлять висением в воздухе лучше либо в полный штиль, либо при устойчивом ветре.

Авторотация

Под авторотацией понимается полет с остановленным двигателем. Вращение ротора вертолета происходит по инерции и благодаря действию воздуха, дополнительно раскручивающего лопасти при снижении радиоуправляемой модели.

При включенном двигателе воздушный поток оказывается нисходящим. Если же движок выключается в полете, снижение происходит с авторотацией, а воздушный поток становится восходящим.

Воздух переводит лопасти на отрицательный шаг, ротор продолжает вращение, вертолет может совершить управляемое снижение и приземлиться.

Не все радиоуправляемые модели обладают способностью к авторотации. Для этого в системе ротора должна быть установлена обгонная муфта, позволяющая лопастям свободно вращаться после остановки мотора. Возможность авторотации не является обязательной для летательных аппаратов. Однако в случаях, когда главный двигатель внезапно отказывает, ротор без авторотации останавливается, приземление происходит жестко, зачастую с повреждениями. Стремительная потеря высоты и быстрое снижение могут привести к печальным последствиям.

Рысканье

Под рысканием понимаются угловые движения радиоуправляемой модели относительно вертикальной оси. Упрощенно говоря, это повороты корпуса влево или вправо в горизонтальной плоскости.

Одной из причин того, почему для вертолетов на радиоуправлении рекомендуются специальные пульты, как раз и является возможность быстро управлять рысканьем, компенсируя его. Можно использовать и стандартную аппаратуру от радиоуправляемых квадрокоптеров или самолетов, однако вам придется вручную управлять скоростью вращения лопастей хвостового ротора, чтобы удерживать нос летательного аппарата прямо.

В обычных пультах такой возможности нет, поэтому каждый раз, когда вы будете поднимать или опускать вертолет, придется вручную управлять тягой. То есть увеличивать или уменьшать тягу хвостового ротора, чтобы компенсировать увеличение или уменьшение реактивного момента. Это не очень удобно, хотя и несмертельно. В пультах для радиоуправляемых вертолетов все гораздо удобнее, так как есть:

• ручка, чтобы управлять тангажом;
• ручка, чтобы управлять дросселем;
• кнопки для снижения и для подъема.

Как избежать аварий: частые проблемы

У начинающих пилотов первые запуски обычно завершаются или падением, или не самым мягким приземлением. Как правило, летательные аппараты успешно переживают жесткую посадку благодаря прочному корпусу и раме, однако у любой радиоуправляемой техники есть предел.

Очередная авария вполне может завершиться походом за запчастями или даже за новым радиоуправляемым вертолетом. Именно поэтому так важно научиться правильно им управлять.

Не взлетает

Вертолет радиоуправляемый может не взлетать по нескольким причинам.

В первую очередь проверьте аккумулятор. Если он разряжен, у двигателя не хватит мощности, чтобы поднять летательный аппарат в воздух. Большие радиоуправляемые модели в этом отношении особенно чувствительны, так как их двигателям нужно много энергии для взлета.

Еще одной причиной того, почему модель не может взлететь, а вы ей управлять, являются изношенные шестерни в системе привода. Внимательно осмотрите систему: если такие шестерни обнаружатся, замените их.

Крутится на месте

Бывает и так, что лопасти вращаются с необходимой скоростью, но радиоуправляемый вертолет не взлетает, крутится на одном месте, заносится в сторону.

Ручка управления определяет циклический шаг несущего винта. С ее помощью пилот управляет вертолетом по крену и тангажу. Работа с ручкой управления во время висения напоминает балансирование на острие иглы. Практически каждое действие требует соответствующей коррекции другими органами управления. К примеру, чтобы увеличить скорость, пилот отдает ручку от себя, наклоняя машину вперед. При этом вертикальная составляющая в векторе тяги винта уменьшается, и приходится увеличивать общий шаг (поднимать рычаг «шаг-газ»), чтобы не потерять высоту.

1.Ручка управления. 2. Рычаг «шаг-газ». 3.Педали. 4. Управление связью. 5.Компас.

Шаг-газ. Поднимая рычаг «шаг-газ», пилот увеличивает общий шаг (угол атаки лопастей) несущего винта, тем самым увеличивая тягу. В случае резкого увеличения шага реактивный момент винта изменяется, и вертолет стремится изменить курс. Чтобы остаться на выбранной траектории, пилот синхронно работает рычагом «шаг-газ» и педалями.

Педали определяют шаг стабилизирующего («хвостового») винта. С их помощью пилот управляет курсом машины. Резкая работа педалями сказывается на реактивном моменте стабилизирующего винта и, несмотря на его незначительную массу, оказывает некоторое влияние на тангаж. «Опытные тренеры иногда показывают курсантам фокус, зафиксировав ручку управления и «шаг-газ» и управляя высотой и скоростью полета, лишь слегка помахивая хвостом, — рассказывает Сергей Друй, — так появляются слухи о «радиоуправляемых вертолетах» и прочей магии».

6.Вариометр (указатель вертикальной скорости). 7.Авиагоризонт. 8. Индикатор воздушной скорости. 9. Тахометр (слева — указатель оборотов двигателя, справа — винта). 10.Высотомер. 11. Указатель давления во впускном коллекторе (дает представление о запасе мощности двигателя при данной загрузке и погодных условиях). 12. Сигнальные лампы. 13. Температура воздуха во впускном тракте. 14.Часы. 15. Приборы двигателя (давление и температура масла, уровень топлива, напряжение бортовой сети). 16. Управление освещением. 17. Выключатель силового привода муфты (передает крутящий момент на винт после прогрева двигателя). 18. Главный выключатель. 19. Выключатель зажигания. 20. Обогрев кабины. 21. Вентиляция кабины. 22. Микшер внутренней связи. 23.Радиостанция.

Распределение внимания

Важнейший навык управления вертолетом — правильный выбор направления взгляда. Курсантов учат взлетать и садиться, глядя на землю на расстоянии 5−15 м перед собой. Это простая геометрия. Если смотреть дальше, вплоть до линии горизонта, можно не заметить значительных колебаний высоты. Спортсмены-вертолетчики смотрят прямо «под обрез кабины» и замечают миллиметровые изменения высоты. Если курсант выберет то же направление взгляда, он увидит небольшие колебания, но будет не в силах их скорректировать — не хватит навыков и мелкой моторики, которая приходит с опытом. Поэтому при обучении тренер предлагает курсанту начать со взгляда на 15 м, а затем постепенно сокращать эту дистанцию.

«Вентиль» на центральном тоннеле заведует фрикционом ручки управления. С его помощью пилот может увеличивать сопротивление на ручке вплоть до полной ее фиксации. Эта функция помогает в долгих маршрутных полетах.

Базовое направление взгляда в полете по маршруту — «капот-горизонт». Если положение горизонта относительно капота не меняется, значит, вертолет летит на заданной высоте с постоянной скоростью. «Клевок», скорее всего, будет означать увеличение скорости и потерю высоты, наклон линии горизонта — смену курса. «В хорошую погоду можно лететь с заклеенной приборной панелью, — говорит Сергей Друй, — а вот с заклеенными стеклами кабины далеко не улетишь».

Шаг или газ?

На большинстве современных вертолетах есть автоматика, которая регулирует подачу топлива в двигатель так, чтобы удерживать обороты несущего винта в узком рабочем диапазоне. Поворачивая рукоятку рычага «шаг-газ», пилот может самостоятельно управлять подачей топлива. В полете пилот может чувствовать, как рукоятка сама слегка поворачивается в руке — это работает автомат. Бывает, что новички в напряжении сжимают рукоятку, мешая автомату работать, и раздается звуковой сигнал, предупреждающий о падении оборотов.

Авторотация

Режим авторотации, при котором винт с малым углом атаки вращается, используя энергию набегающего воздушного потока, позволяет при необходимости выбрать место посадки и сесть с выключенным двигателем. Чтобы поддерживать режим, пилот смотрит на тахометр. Если обороты винта падают ниже рабочего диапазона, нужно плавно уменьшить общий шаг винта. Если обороты растут, общий шаг нужно увеличить. При этом вертолет остается полностью управляемым по курсу, крену и тангажу.

20.06.2015

Принцип полета самолета и вертолета

Всякое тело, движущееся в воздухе, непрерывно испытывает со стороны последнего противодействие своему движению. Поэтому, чтобы продвинуть тело, нужно преодолеть сопротивление, приложить некоторую силу. Сила сопротивления воздуха, которую встречает движущееся в нем тело, прямо пропорциональна плотности воздуха, площади тела, квадрату скорости движения и зависит от формы тела, его гладкости и положения в воздушном потоке.
На основании этого основного закона аэродинамики можно установить, что если телам различной формы и размеров, помещенным в различную среду, придать одну и ту же силу, то скорость продвижения их будет различной.
Если в поток воздуха поместить тела различной формы - пластинку, тело с угловатыми формами и каплевидное тело, то окажется, что чем больше разница давлений спереди и сзади их, тем больше область завихрения, меньше скорость продвижения тел в воздухе и больше сила сопротивления. Эта сила, направленная прямо против движения тел, называется силой лобового сопротивления, или лобовым сопротивлением.
При обтекании тела с угловатыми формами поток тормозится меньше, чем при обтекании пластинки, следовательно, меньшими будут и область пониженного давления, и лобовое сопротивление (рис. 1).

Если же в поток воздуха поместить каплевидное тело, имеющее более совершенную аэродинамическую форму, то давление впереди и сзади этого тела будет незначительным, так как струйки воздуха плотно обтекают его и почти не образуют завихрений. При наличии таких тел для преодоления лобового сопротивления потребуется наименьшая сила. Из сказанного становится понятным, что в авиации решающее значение имеют обтекаемые формы тел, создающие возможно малое сопротивление и не вызывающие завихрений. К таким телам прежде
всего относятся каплевидные и крылообразные тела. Крылья в самолете являются его основными частями. Они создают подъемную силу и делают возможным полет.
Рассмотрим в общих чертах причины возникновения подъемной силы (рис. 2). Пусть крыло движется в воздухе под некоторым углом атаки. Частицы воздуха, ударяясь о летящее крыло, будут огибать как верхнюю, выпуклую, так и нижнюю, плоскую или слегка вогнутую, поверхность крыла. В одно и то же время струйкам, обтекающим крыло сверху, приходится пройти больший путь, чем струйкам, обтекающим крыло снизу. Значит верхние струйки будут двигаться с большей скоростью, чем нижние.

Из закона Бернулли следует, что чем больше скорость потока, тем меньше в нем давление. Поэтому над крылом создается меньшее давление, чем под крылом. В результате разности давлений крыло, с одной стороны, как бы подсасывается вверх за счет пониженного давления, а с другой - подпирается тоже вверх за счет повышенного давления. Вследствие этого и возникает подъемная сила, действующая снизу вверх и направленная перпендикулярно потоку воздуха. На этом свойстве крыла и основан полет самолета и вертолета как аппаратов тяжелее воздуха.
Подъемная сила у самолета появляется только в том случае, если он движется с достаточной скоростью. Чтобы самолет мог оторваться от земли, подъемная сила его крыла должна быть больше веса самолета.
Для того чтобы самолет мог двигаться в воздухе с определенной скоростью, он должен все время преодолевать сопротивление воздуха, а при разбеге во время взлета еще и трение колес о землю. Силой, преодолевающей сопротивление воздуха и придающей поступательную скорость самолету, является сила тяги воздушного винта, вращаемого мотором.

Устройство самолета

К числу основных частей самолета относятся крылья, корпус, органы устойчивости и управления, органы для передвижения и посадки, винтомоторная группа (рис. 3).
Крылья являются одной из наиболее важных частей самолета. От формы в плане и в поперечном сечении, а также от размеров крыльев зависят лётные качества самолета.
Самолет типа моноплан имеет одно крыло, а типа биплан - два крыла. Верхние и нижние крылья связаны между собой стойками. К верхним и нижним крыльям подвешены на шарнирах элероны. В плане крыло самолета с элероном чаще всего имеет прямоугольную форму с эллиптическим закруглением концов.

Корпус самолета (фюзеляж) является основной частью конструкции, с которой соединяются центроплан, крылья, моторная установка, шасси и хвостовое оперение. Кроме того, он служит для размещения полезной нагрузки самолета (пассажиров, грузов и т. п.).
Органы устойчивости и управления самолетом состоят из элеронов и хвостового оперения.
Элероны являются частью крыла и представляют собой подвижные небольшие крылышки, расположенные по концам крыльев самолета. Элероны служат для сохранения самолетом поперечной устойчивости и для наклона его при поворотах вокруг продольной оси.
Хвост самолета состоит из горизонтального и вертикального оперений. При их помощи самолет сохраняет в воздухе продольную устойчивость, поднимается вверх, снижается и изменяет направление полета.
Горизонтальное оперение состоит из стабилизатора - неподвижной части, обеспечивающей самолету продольную устойчивость в полете (в вертикальном направлении), и подвижной части - рулей высоты. Они являются органами управления самолетом в вертикальной плоскости и служат для перевода его на подъем или снижение.
Вертикальное оперение состоит из киля, неподвижно соединенного с хвостовой частью фюзеляжа и служащего для придания устойчивости самолету в полете (в горизонтальном направлении), подвижной части - руля направления, являющегося органом путевой устойчивости и управляемости. При его помощи можно изменить направление полета самолета вправо и влево, т. е. в горизонтальной плоскости.
Органы для передвижения и посадки - это шасси с хвостовым или передним колесом. Шасси самолета является взлетно-посадочным приспособлением, необходимым для разбега при взлете, смягчения удара при посадке и улучшения управляемости при рулении на земле. В зимних условиях для предохранения от зарывания в снег устанавливается хвостовая лыжа (лыжонок).
Посадка самолета происходит на три точки, например на два передних колеса и одно хвостовое.
Управление самолетом осуществляется при помощи рулей высоты, руля направления и элеронов, Основным требованием, предъявляемым к самолету в полете, является устойчивость и управляемость относительно трех осей (рис. 4), проходящих через центр тяжести самолета - продольной оси ХХ1, поперечной оси УУ1 и вертикальной оси ZZ1, перпендикулярной этим осям. Управляемость самолетом вокруг продольной оси достигается элеронами, поперечной оси - рулями высоты, вертикальной оси - рулем направления. Для управления самолетом служат штурвал и ножные педали. Штурвал соединяется с рулями высоты и элеронами, а ножные педали - с рулем направления и хвостовым колесом. При отклонении штурвала влево поднимаются элероны левых крыльев и опускаются элероны правых крыльев; при этом самолет получает левый крен. При взятии штурвала на себя поднимаются рули высоты и самолет идет на подъем. При подаче штурвала от себя самолет пойдет на снижение.

Управление рулем направления осуществляется путем нажатия ногой педали. Например, при нажатии правой ногой руль повернется направо и самолет развернется вправо.
Винтомоторная группа состоит из мотора, воздушного винта, моторной рамы, системы бензо- и маслопитания и управления мотором. Воздушный винт самолета имеет несколько лопастей правого вращения (по часовой стрелке).

Применяемые самолеты и требования к ним

К самолетам, применяемым для аэрофотосъемки лесов и в лесном хозяйстве, предъявляются различные требования.
В лесном хозяйстве для охраны лесов от пожаров, их тушения, аэротаксации лесов, авиахимической борьбы с вредными насекомыми и других работ наибольшее применение получили самолеты ЯК-12 и АН-2. Самолет ПО-2 снят с производства.
Самолет ЯК-12 - моноплан, с закрытой, но хорошо остекленной кабиной, вмещает четырех человек, включая летчика. Удобен для аэровизуальных наблюдений, имеет хороший обзор и небольшую скорость полета - 90-150 км/ч. Крупно- и среднемасштабная аэрофотосъемка с него возможна только для лесохозяйственных целей при условии невысоких требований в отношении строгого соблюдения высоты полета и угла наклона аэроснимков.
Самолет АН-2 широко используется для авиационной охраны лесов от пожаров, их тушения, авиахимической борьбы с вредными насекомыми, транспорта людей и грузов, а также для аэрофотосъемки. В кабине его свободно размещаются два аэрофотоаппарата, специальное к ним оборудование, в том числе радиовысотомер, статоскоп, и другие приборы, и экипаж до б человек. Это позволяет одновременно производить аэровизуальные наблюдения над лесными массивами. При хорошей устойчивости в воздухе, крейсерской скорости 130-210 км/ч пригоден для средне- и крупномасштабной аэрофотосъемки. Обзор у него для аэровизуальных наблюдений хуже, чем у ЯК-12.
Самолеты ЛИ-2 и ИЛ-12 оборудованы наиболее совершенными пилотажными и аэронавигационными приборами, обладают большой грузоподъемностью и скоростью полета (230-400 км/ч), практической высотой полета до 5000 м, что позволяет применять их для мелко- и среднемасштабной аэрофотосъемки.
К числу специфических требований к аэрофотосъемочным самолетам следует отнести:
1. Необходимость иметь достаточные размеры кабины, позволяющие разместить аэрофотоаппараты и все оборудование к ним (радиовысотомеры, статоскопы и контрольные приборы) и создавать возможность управления ими в полете и устранения мелких неисправностей.
2. Возможность хорошего обзора для аэросъемщика вперед, в стороны и вниз.
3. Способность быстро набирать высоту до 6000 м, обладать крейсерской скоростью до 350 км/ч, иметь запас горючего на 6-8 ч полета.
4. На заданном режиме горизонтального полета самолет должен обладать хорошей продольной, поперечной и путевой устойчивостью, чтобы обеспечить требования, предъявляемые к геометрическому качеству фотографического изображения местности.
Для авиационного обслуживания лесного хозяйства необходимо иметь самолеты как легкого типа, удобные для аэровизуальных наблюдений, с большим диапазоном скорости - от 80 до 200 км/ч, позволяющие производить полеты на низкой высоте, так и тяжелые самолеты с грузоподъемностью в несколько тонн, способные перевозить грузы, рабочих, парашютистов, разные механизмы и вместе с тем пригодные для посадки и взлета с небольших площадей.

Устройство вертолета

Вертолет - летательный аппарат тяжелее воздуха. Иностранное название его - «геликоптер», происходящее от греческих слов hélicos (винт) и pteron (крыло), т. е. винтокрылый. Русское название «вертолет» указывает на основную особенность этого летательного аппарата - «вертикальный полет».
Вертолет способен взлетать вертикально, прямо с места, садиться также вертикально, без пробега. В воздухе он может двигаться в любом направлении, может неподвижно висеть как над пологом леса, так и на высоте нескольких сот метров. Вертолет может производить посадку на поляну среди леса, на сухое безлесное болото и т. д. Взлетные и посадочные скорости, длина разбега и пробега равны нулю, поэтому вертолет не нуждается в специальных аэродромах, он является представителем безаэродромной авиации. Вертолет имеет большой диапазон скоростей - от 0 до 150-200 км/ч. Благодаря этим свойствам он является незаменимым средством связи, транспорта, для выполнения различных заданий при исследовании малодоступных мест в необжитых условиях Севера и Сибири.
К основным частям вертолета относятся; несущий винт, корпус, двигатель, трансмиссия, система управления вертолетом, рулевой (хвостовой) винт и шасси (рис. 5).

Несущий винт у вертолета играет роль крыла. Он приводится во вращение двигателем и служит для создания подъемной силы и тяги. Кроме того, несущий винт является органом управления вертолетом. На вертолетах применяются несущие винты с тремя-четырьмя длинными и узкими (диаметром 15-20 л и более) лопастями. Лопасти несущего винта могут поворачиваться относительно своей оси в осевом шарнире.
Управление движением вертолета по вертикали осуществляется путем изменения оборотов несущего винта или угла установки лопастей. При увеличении скорости вращения винта или угла установки лопастей подъемная сила возрастает и вертолет поднимается. Если обороты винта падают или уменьшается угол установки, то убывает подъемная сила и вертолет снижается. Когда подъемная сила полностью уравновешивается полетным весом вертолета, то он «висит» в воздухе, не снижаясь и не поднимаясь. Как только подъемная сила превысит вес вертолета, он поднимается. Вращаясь, несущий винт стремится повернуть вертолет в сторону, противоположную вращению винта, т. е. создается реактивный момент. Для уравновешивания его используется рулевой винт, который при вращении создает тягу и уравновешивает кручение.
Корпус вертолета выполняет те же функции, что и у самолета. Он связывает все части в одно целое. В нем размещаются двигатель, система управления, специальное оборудование, механизм трансмиссии, кабина для пилота и груза.
Силовая установка и трансмиссия. На современных вертолетах применяются обычные поршневые двигатели внутреннего сгорания с воздушным охлаждением, авиационные газовые турбины и турбореактивные двигатели.
Для того чтобы передать мощность двигателя на несущий и хвостовой винты, применяют специальный механизм, называемый трансмиссией.
Управление, например одновинтовым вертолетом, состоит из трех систем; управления несущим винтом, управления рулевым винтом и управления газом двигателя.
Управление несущим винтом осуществляется ручкой управления обычного самолетного типа при помощи автомата-перекоса и рычагом «шаг-газ». Управление рулевым винтом осуществляется обычными педалями ножного управления. Управление двигателем выполняется тем же рычагом «шаг-газ», которым управляется и несущий винт.
Рычаг «шаг-газ» называется так потому, что при его перемещении одновременно изменяются шаг винта и мощность (газ) двигателя. Например, при движении рычага «шаг-газ» вниз установочные углы или шаг лопасти несущего винта будут уменьшаться, уменьшится при этом и мощность двигателя. Следовательно, вертолет начнет снижаться.
Хвостовой винт устанавливается только на одновинтовых вертолетах. Он уравновешивает реактивный момент несущего винта и осуществляет путевое управление, т. е. используется для выполнения поворота.
Шасси служит для погашения возможных ударов, толчков при приземлении и опорой при стоянке. Шасси бывает колесное, поплавковое и полозковое.
На легких вертолетах обычно бывает три колеса, а на тяжелых - четыре.

Классификация вертолетов

Вертолеты различаются по количеству несущих винтов, их расположению, способу привода вращения. В соответствии с этими признаками вертолеты бывают одновинтовыми с рулевым винтом, с двумя несущими винтами, расположенными соосно, с двумя продольно расположенными винтами, с двумя поперечно расположенными несущими винтами, с реактивным приводом несущего винта и др. (рис. 6).
Наиболее распространенными являются одновинтовые вертолеты с рулевым винтом конструкции М.Л, Миля (МИ-1, МИ-4, МИ-6, В-2, В-8 и др.). Они просты по конструкции и в управлении. Недостатками их являются длинный хвост (большие габариты) и значительная потеря мощности (до 10%) на работу рулевого винта.

У вертолетов соосной конструкции оба винта находятся на одной оси, один под другим. Вал верхнего винта проходит внутри полого вала нижнего винта. За счет вращения несущих винтов в противоположных направлениях погашается реактивный момент. Эти вертолеты имеют небольшие размеры, малый вес, хорошую управляемость и маневренность,
К недостаткам соосных вертолетов относятся потеря мощности нижним несущим винтом, работающим в струе воздуха, отброшенного верхним винтом, и трудность расчета при конструировании.
По этой схеме создаются легкие вертолеты Н.И. Камовым: одноместные КА-10, двухместные КА-15 и четырехместные КА-18.
У вертолетов с двумя продольно расположенными несущими винтами один винт находится над носовой частью фюзеляжа, а другой - над хвостовой. Винты вращаются в противоположные стороны для взаимного погашения реактивного момента. Недостатком их является то, что задний винт работает в воздушной среде, предварительно возмущенной передним винтом, а это уменьшает коэффициент его полезного действия.
Винты у вертолетов с двумя поперечно расположенными несущими винтами укреплены на специальных балках по бокам фюзеляжа. Вращаясь в противоположных направлениях, они создают хорошую поперечную устойчивость.

Многие дети хоть раз в жизни видели в небе летящий вертолет. А у кого-то может быть есть вертолет на радиоуправлении. Вертолет может быть транспортом для быстрого передвижения и участником боевых действий на войне. Он летает так, что дух захватывает и невозможно оторвать взгляд. Но как же такая тяжелая железная машина может оторваться от земли и лететь в нужном направлении?

Давайте разбираться. На крыше вертолета закреплен огромный крутящийся винт с лопастями . Он выполняет функцию крыльев. Этот винт, вместе с еще одним винтом, поменьше способен поднять вертолет вверх, задержать его в воздухе и заставить лететь. Когда винт крутится, лопасти с силой захватываю поток воздуха и, при помощи аэродинамической силы, вертолет летит.

Аэродинамическая сила – это сила, с которой воздух действует на поверхность вертолета. Благодаря вращению лопастей винта над вертолетом создается зона пониженного давления, и частички воздуха как бы выталкивают его вверх. Загребая лопастями воздух, вертолет мчится вперед. Главный винт помогает вертолету лететь прямо вперед.

А при наклоне винта изменяется аэродинамическая сила. Благодаря этому вертолет может лететь не только вперед, но и вбок или даже назад. Но как же наклонить винт, чтобы заставить вертолет лететь вбок? Для этого надо изменить угол атаки. Что такое угол атаки? Каждая лопасть винта может оборачиваться вокруг своей оси (стержня). Угол атаки – это величина, на которую может «задраться» лопасть навстречу воздуху. Когда пилот увеличивает угол атаки сразу у всех лопастей, вертолет взлетает вверх, а когда угол атаки уменьшается – вертолет опускается. Если растет угол атаки лопасти, когда она будет находиться над носом вертолета, то сзади соответственно он уменьшится и вертолет полетит назад. А если растет угол атаки у лопасти пролетающей над левым бортом – вертолет полетит направо.

Если за рычагом управления опытный пилот, вертолет может даже летать вверх ногами, то есть вверх колесами. Вернее летать он так не сможет, а сможет только делать фигуры в воздухе. Для того, чтобы «кувыркнуться» вертолету хватит аэродинамической силы. Но летать вниз лопастями долго вертолет не может. Если сравнивать вертолет с самолетом, можно найти много отличий. Самолету нужно разогнаться, чтобы взлететь и он не может держаться вертикально в воздухе, ему нужно все время лететь вперед. А вертолет может подняться вверх, например, с крыши дома, и висеть в воздухе столько времени, сколько надо. Это позволило вертолету найти применение в разных областях нашей жизни.

Инструкция

Еще Леонардо да Винчи в своих гениальных заметках указывал, что для совершения полета нужно не взмахивать крыльями, а сообщить им горизонтальную скорость и позволить двигаться относительно воздуха. При взаимодействии плоского крыла с воздушными массами должна будет возникнуть подъемная сила, которая превысит вес летательного аппарата, считал легендарный изобретатель. Но пришлось ждать несколько столетий, прежде чем этот принцип был реализован.

Экспериментаторы довольно успешно проводили опыты с плоскими крыльями. Расположив такую пластину под небольшим углом к потоку воздуха, можно было наблюдать, как возникает подъемная сила. Но появляется также и сила сопротивления, которая стремится сдуть плоское крыло назад. Исследователи назвали угол, под которым поток воздуха действует на плоскость крыла, углом атаки. Чем он больше, тем большие значения принимают подъемная сила и сила сопротивления.

На заре авиации исследователи обнаружили, что наиболее эффективный угол атаки для крыла плоской формы составляет 2-9 градусов. При меньшем значении не получится создать необходимую подъемную силу. А если угол атаки будет чрезмерно большим, возникнет ненужное сопротивление движению – крыло попросту превратится в парус. Отношение подъемной силы к силе сопротивления ученые назвали аэродинамическим качеством крыла.

Наблюдения за птицами показали, что крылья у них совсем не плоские. Оказалось, что высокие аэродинамические качества мог обеспечить только выпуклый профиль. Набегая на крыло, имеющее выпуклую верхнюю часть и плоскую нижнюю, поток воздуха делится на две части. Верхний поток имеет более значительную скорость, поскольку ему приходится проходить большее расстояние. Возникает разница давлений, которая создает силу, направленную вверх. Увеличить ее можно, отрегулировав угол атаки.

Современные самолеты имеют значительный вес. Но возникающая в момент взлета подъемная сила позволяет тяжеловесной конструкции оторваться от поверхности земли. Секрет кроется в правильно подобранном профиле крыльев, в точном расчете их площади и угла атаки. Будь крыло самолета абсолютно плоским, совершить полет на аппарате тяжелее воздуха было бы невозможно.

Подъемная сила используется не только при взлете и удержании самолета в воздухе. Она нужна также для управления воздушным судном в полете. Для этого крылья делят на ряд подвижных элементов. Такие закрылки при совершении маневров меняют свое положение относительно неподвижной части крыла. У самолета имеется горизонтальное оперение, выполняющее функцию руля высоты, и вертикальное оперение, которое служит рулем направления. Подобные элементы конструкции гарантируют летательному аппарату устойчивость в воздухе.