Что такое автожир – принцип работы, применение, современные модели и специальные свойства

Автожир — хорошо забытое старое

Большинство из людей, не имеющих прямого отношения к авиации, увидев это летательный аппарат в полете или стоящим на земле, скорее всего подумают: «Какой забавный маленький вертолетик!» — и сразу совершат ошибку. Внешним сходством, по сути, все и заканчивается. Дело в том, что для полета автожира и вертолета используются совершенно различные принципы.

Почему автожир летает

У вертолета подъемная и движущая сила создаются вращением несущего винта (одного или нескольких), постоянный привод на который передается от двигателя через сложную систему трансмиссии. Автомат перекоса изменяет плоскость вращающегося винта в нужном направлении, обеспечивая поступательное движение и маневрирование, регулируя скорость.

Рассказ о другом виде летательного аппарата сверхлегкой авиации — дельтаплане с мотором, читайте так же на нашем сайте.

Рассказ о мотопараплане и аэрошюте находится по этому адресу. Узнайте какие бывают аппараты с мягким крылом и тягой на двигателе.

Конструкция и принцип действия автожира совершенно иной, и, наверное, более схож даже с самолетом (планером, мотодельтапланом).

Подъемная сила обеспечивается встречным потоком воздуха, а вот в роли крыла выступает свободно вращающийся винт (его принято называть ротором). Поступательное движение обеспечивается тянущим или толкающим усилием маршевого двигателя, расположенного, соответственно, впереди или сзади летательного аппарата. А что же придает вращение ротору – всего лишь встречный воздушный поток. Это явление называется авторотацией.

У автожира отбор мощности от двигателя на ротор производится только в самой начальной фазе полета, для придания ему необходимой для взлета частоты вращения. Далее – короткий разбег, подъем – и все, вступает в силу закон авторотации – ротор вращается совершенно самостоятельно, вплоть до полной посадки аппарата. Расположенный под определенным углом атаки, он и создает необходимую для полета подъемную силу.

История летательного аппарата

Первым, кто всерьез занялся исследованиями и практическим применением принципа авторотации, был испанский инженер-конструктор Хуан де ла Сиерва. Начавшему заниматься самолетостроением на самой заре авиации, ему пришлось пережить катастрофу своего детища – трёхмоторного биплана, и он полностью переключился на совершенно не исследованный раздел воздухоплавания.

Им же был, после длительных испытаний в аэродинамической трубе, сформулирован и теоретически обоснован принцип авторотации. К 1919 году первая модель была разработана в чертежах, а в 1923 году автожир С-4 впервые поднялся в воздух. По конструкции это был обычный самолетный корпус, вместо крыльев оснащенный ротором. После ряда доработок был даже налажен небольшой серийный выпуск подобных аппаратов во Франции, Англии, США.

Практически параллельным курсом шли и советские авиаконструкторы. В специально созданном отделе особых конструкций (ООК) ЦАГИ велась разработка собственных автожиров. В итоге первый советский аппарат КАСКР-1 поднялся в воздух в 1929 году.

Разработан он был группой молодых инженеров, в состав которой входил Николай Ильич Камов, позже – выдающийся авиаконструктор вертолетов серии «Ка». Примечательно, что Камов, как правило, всегда принимал участие и в летных испытаниях своего детища.

КАСКР-2 был уже более доведенной и надежной машиной, что было продемонстрировано представительной правительственной комиссии на Ходынском аэродроме в мае 1931 года.

Тем кто любит высоту рекомендуем не пропустить рассказ о разных видах прыжков с высоты: банджи-джампинг, роуп-джампинг, бейс-джампинг и другие.

Рассказ о скалолазании и разновидностях этого спорта читайте на этой странице.

Дальнейшие изыскания и конструкторские доработки привели к созданию серийной модели, которая получила название Р-7. Этот аппарат был создан по схеме крылатого автожира, что позволяло значительно снизить нагрузку на ротор, повысить скоростные качества.

Н.И. Камов не только разрабатывал и совершенствовал свой аппарат, но и постоянно искал ему практическое применение. Уже в те годы с автожиров Р-7 проводилось опыление сельскохозяйственных угодий.

Во время спасательной операции по снятию с льдины первой полярной экспедиции Папанина в 1938 году, на ледоколе «Ермак» стоял готовый к взлету Р-7. Хотя помощь подобной палубной авиации тогда не понадобилась, сам факт говорит о высокой надежности машины.

К сожалению, Вторая Мировая война прервала многие конструкторские начинания в этой области. Последовавшее позднее повальное увлечение вертолетной техникой отодвинуло автожиры на задний план.

Автожир воюет

Понятно, что в первой половине прошлого века, в это чрезвычайно милитаризованный период, любые новые разработки рассматривались в плоскости применения их для военных нужд. Не избежал этой участи и автожир.

Первой боевой винтокрылой машиной стал тот же Р-7. Учитывая его способность поднимать в воздух полезную нагрузку в 750 кг, на него ставили 3 пулемета, фотоаппаратуру, средства связи и даже небольшой бомбовый комплект.

Боевая эскадрилья автожиров А-7-ЗА в составе 5 единиц принимала участие в боях на Ельнинском выступе. К сожалению, полное на тот момент господство противника в небе не дало возможности использовать эти тихоходные аппараты для настоящего ведения разведки днем – они использовались только в ночное время, в основном – для разбрасывания агитационных материалов над вражескими позициями. Знаменателен тот факт, что инженером эскадрильи был никто иной, как М.Л. Миль, будущий конструктор вертолетов серии «Ми».

Использовали автожиры и наши противники. Специально для нужд подводного флота Германии был разработан безмоторный аппарат «Фокке-Ахгелис» ФА-330, по сути – автожир-змей. Собирался он за считанные минуты, затем принудительно раскручивался ротор, и автожир взлетал на высоту до 220 метров, буксируемый идущей на полном ходу субмариной. Такая высота полета позволяла вести наблюдение в радиусе до 50 километров.

Смелые попытки были и у англичан. Готовясь к предстоящему вторжению в Северной Франции, они вообще планировали совместить автожир с боевым армейским джипом для десантирования с борта тяжелого бомбардировщика. Правда, даже после достаточно успешных испытаний, вопрос был снят.

Тем, кто хочет научиться трюкам на велосипеде стоит прочитать первую статью на эту тему — о том как научиться ездить на заднем колесе.

О новом спорте-развлечении под названием «слеклайн» можете прочитать по этой ссылке.

Достоинства и недостатки автожира

Создателям автожира удалось решить массу вопросов безопасности и экономичности полетов, которые не удается воплотить на самолетах или вертолетах:

    Потеря скорости, например, при выходе маршевого двигателя из строя, не приводит к сваливанию в «штопор».

Авторотация ротора позволяет совершить мягкую посадку даже при полной потери поступательного движения. Кстати, это свойство используется и вертолетах – там предусмотрено включение режима авторотации в аварийных ситуациях.

Малая длина взлетного разбега и площадки приземления.

Малочувствителен к термическим потокам и турбулентности.

Экономичен в эксплуатации, прост в постройке, производство его значительно дешевле.

Управление автожиром намного проще, чем у самолетов или у вертолетов.

Практически не боится ветра: 20 метров в секунду для него – нормальные условия.

Есть конечно, и ряд недостатков, над устранением которых постоянно работают конструкторы-энтузиасты:

    Существует вероятность «кувырка» при посадке, особенно у моделей со слабым хвостовым оперением.

Не до конца исследовано явление, называющееся «мёртвая зона авторотации», приводящее к прекращению вращения ротора.

Недопустимы полеты на автожире в условиях возможного оледенения – это может привести к выходу ротора из режима авторотации.

В целом же, преимущества значительно перевешивают недостатки, что позволяет отнести автожир к разряду самых безопасных летательных аппаратов.

Как кататься на скейтборде? Советы начинающему скейтбордисту.

О том как сделать фингерборд самостоятельно и научиться выполнять трюки на нем читайте здесь.

Как подобрать одежду для занятий зимними видами спорта? Статья об одежде для сноубордистов: pro-extrim.com/moutains/alpine-skiing/odezhda-dlya-snoubordista.html

Есть ли будущее?

Поклонники этого вида мини-авиации на подобный вопрос дружно отвечают, что «эра автожиров» только начинается. Интерес к ним возродился с новой силой, и сейчас во многих странах мира выпускаются серийные модели таких летательных аппаратов.

По своей вместимости, скорости и даже расходу топлива автожир смело конкурирует с привычными легковыми автомобилями, превосходя их в своей многофункциональности и не привязанностью к дорогам.

Кроме чисто перевозочной функции, автожиры находят свое применение, выполняя задачи по патрулированию лесных массивов, морских побережий, гор, оживленных автострад, вполне могут применяться для проведения аэрофотосъёмок, видеозаписи или наблюдения.

Ведущим производителем на современном рынке таких аппаратов является немецкая компания «Autogyro», выпускающая до 300 машин в год. Стараются не отстать и россияне – в нашей стране производят целый ряд серийных моделей: «Иркут» Иркутского авиазавода, «Твист» аэроклуба «Твистер-клуб», «Охотник» НПЦ «Аэро-Астра» и другие.

Число поклонников такого вида покорения неба постоянно растет.

Фотогалерея автожиров

Видеообзор австрийского автожира Arrowcopter

5 комментариев

Очень интересные летающие конструкции. Сразу вспомнились старые фильмы о создании машин, которые могли бы взлететь. Кстати, совсем не давно, также видела по телевизору, что это считается очень популярным, как бы, развлечением в курортных городах. То есть, можно полетать над городом и посмотреть свысока. Поэтому,такие авиаконструкции будут очень популярны.

Автожир считается безопасным видом спорта. Правда, воспользоваться возможностью полетать на таком сооружении можно не во всяком городе, он пока еще не так распространен и востребован. Хотя такие гиропланы последнее время используются состоятельными людьми как хобби, а например, бизнесменами, в полиции, в пожарных службах — когда нужно быстро долететь до объекта.

Оригинальная конструкция, красивая машина и, наверно, дорогая. Неотмеченное преимущество автожиров — занимают мало места со сложенным ротором. Хорошо бы — вместо велосипеда в прихожей! Но это должно быть что-то попроще.

И всё таки какая у него длинна пробега для взлёта?

От 10 метров в зависимости от встречного ветра, до 50 метров.

Что такое автожир.

Здравствуйте, друзья!

Боевой автожир Камова А-7-3.

Сегодня поговорим еще об одном типе винтокрылых летательных аппаратов. Этот агрегат носит довольно странное, на первый взгляд, для русского уха название — автожир. На самом деле ничего странного в этом слове нет. Просто оно имеет нерусское происхождение и образовано от греческих слов αύτός — сам и γύρος — круг. Название автожир чаще применяется в России. На западе более распространены названия гироплан , гирокоптер и ротаплан

Но, вобщем-то, все эти названия достаточно близки и характеризуют принцип полета или точнее будет сказать принцип, с помощью которого этот интересный аппарат успешно держится в воздухе. Это принцип авторотации. О нем мы уже говорили применительно к вертолету. Но для вертолета авторотация — режим аварийный. Вертолет может только снижаться на этом режиме с целью совершить по возможности безопасную посадку. А для автожира — это основной ( и единственно возможный) режим полета.

Способный летать самостоятельно автожир кроме свободного несущего винта имеет двигатель с толкающим или тянущим винтом, который обеспечивает аппарату горизонтальную тягу. При движении вперед как раз и создается встречный воздушный поток, обтекающий несущий винт определенным образом и заставляющий его авторотировать, то есть вращаться, создавая при этом подъемную силу. И именно поэтому зависать на месте (за исключением особых условий большого встречного ветра) или же подниматься строго вертикально подобно вертолету автожир, увы, не может.

Обтекание воздушным потоком несущего винта автожира.

Считается, таким образом, что автожир занимает промежуточное положение между самолетом и вертолетом. Для того, чтобы держаться в воздухе ему нужно движение вперед, но саму подъемную силу создает несущий винт, подобный вертолетному (только без двигателя :-)).
Картина обтекания несущего винта у этих аппаратов отличается. Если у вертолета встречный воздушный поток поступает сверху, то у автожира снизу. Плоскость вращения винта при горизонтальном полете у автожира наклонена назад ( у вертолета вперед). Картина обтекания лопастей при этом следующая….

Возникновение вращающей силы на лопасти винта.

Как уже было неоднократно (:-)) сказано при обтекании лопасти (или для простоты ее единичного профиля) образуется аэродинамическая сила, которую можно разложить на силу подъемную (нужную нам) и силу сопротивления (которая, конечно, мешает :-)). Углы атаки (установки лопастей) для существования устойчивой авторотации должны быть в примерном диапазоне 0° — 6° градусов.

В этом диапазоне полная аэродинамическая сила немного наклонена к плоскости вращения лопасти, и ее проекция на эту плоскость как раз и дает нам силу F , которая действует на лопасть, заставляя ее двигаться (вращаться). То есть винт сохраняет устойчивое вращение, создавая при этом подъемную силу, удерживающую аппарат в воздухе.

Из рисунка видно, что чем меньше сопротивление Х, тем больше сила F, вращающая лопасть. То есть поверхность лопасти для хорошего результата должна быть достаточно чистой, или говоря аэродинамическим языком ламинарной. Этим условиям соответствует специальный ламинарный аэродинамический профиль для автожиров разработанный NACA еще в 1949 году NACA 8-H-12 . Сейчас он успешно применяется на современных аппаратах.

Аэродинамическая картина обтекания лопастей несущего винта воздушным потоком для автожира такая же, как и для вертолета. О ней я уже рассказал в статье об автомате перекоса вертолета, поэтому здесь коснусь этого только вкратце. Подъемная сила, создаваемая наступающей лопастью (от 0° до 180°), больше, чем отступающей (от 180° до 360°) за счет сложения (либо вычитания) скорости движения лопасти со скоростью движения самого аппарата. Поэтому, если бы лопасти были жестко закреплены во втулке, то на автожир действовал бы опрокидывающий момент ( что и было на самых первых аппаратах :-)). По этой причине лопасти закреплены во втулке шарнирно. Есть горизонтальный (главный в этом случае, я бы сказал :-)) и вертикальный шарниры .

Возникновение переворачивающего момента.

Из-за наличия горизонтального шарнира лопасть при вращении совершает машущие движения с максимальным взмахом в районе 180° и минимальным около 0° – 360°. Это, как мы уже знаем из статьи об автомате перекоса, происходит из-за разных скоростей обтекания воздушным потоком наступающих и отступающих лопастей, а также из-за разных истинных углов атаки на этих лопастях.

Схема взмаха лопастей несущего винта.

Может показаться логичным и управление автожиром сделать по «вертолетному», то есть через автомат перекоса. Но на самом деле это не совсем правильно. Автомат перекоса меняет углы установки лопастей. А для устойчивой авторотации диапазон этих углов достаточно узок (0°-6°, как я уже говорил :-)), можно легко из него выйти и значительно уменьшить аэродинамическое качество винта.

Поэтому управление автожиром производится с помощью непосредственного изменения положения втулки несущего винта, благо, что в этом случае нет ни двигателя, ни массивного редуктора и ротора. Обычно присутствуют уже знакомые вам по этой статье два канала управления: по крену и по тангажу .

Кроме того дополнительно управление автожиром может осуществляться ( и так происходит на самом деле :-)) при помощи аэродинамических рулей. Это обычно руль направления и может быть еще руль высоты.

Как уже было сказано, для подъема в воздух и устойчивого полета несущий винт автожира должен раскрутиться. Это можно осуществить либо за счет предварительного разгона на земле, либо за счет предварительной раскрутки ротора с последующим быстрым (очень коротким) взлетом.

Читайте также:  Скульптурный пластилин для моделирования и изготовления фигурок - описание и как правильно выбрать

На современных аппаратах достаточно широко (то есть практически всегда ? применяются системы предварительной раскрутки , так как это существенно ускоряет взлет, уменьшая разбег автожира до 10-15, а в некоторых случаях и до 5 метров.
По конструктивной сути они возможны следующих типов.

Ручная раскрутка . Тут, собственно, никаких особенностей. Винт раскручивают вручную ( просто руками :-)), после чего пилот садится в кресло и начинает разбег. Способ малоэффективный и неудобный, разбег получается довольно длинный.

Электрическая раскрутка . Это что-то типа стартера двигателя на автомашине. Система достаточно эффективная, но маломощная и тяжеловатая. Один аккамулятор чего стоит.

Следующая система – механическая . Здесь вращающий момент передается на ротор винта от двигателя через муфту сцепления и систему карданных валов. Эта система появилась уже довольно давно, можно сказать на заре «автожиростроения» :-). Она может передавать большой крутящий момент. Но сама по себе довольно сложна и поэтому дорога. К тому же достаточно тяжела. Вместо карданных валов может использоваться гибкий вал, но тогда крутящий момент ограничивается по величине.

Сейчас достаточно большое распространение получила гидравлическая система раскрутки ротора . В этой системе присутствуют два шестеренчатых гидронасоса. Один установлен на двигателе, второй на втулке ротора несущего винта. Второй получает давление от первого и выполняет роль гидромотора, вращая ротор. Такого рода система проста и довольна легка, а крутящие моменты передает большие.

Теоретически вобщем-то можно сказать, что при достаточно больших оборотах раскрутки автожир даже может взлететь с места (по «вертолетному»). Это, конечно, не совсем целесообразно, но в связи с этим нужно сказать, что существует еще один способ взлета. Это так называемый «прыгающий» старт . Он требует усложнение втулки ротора введением устройства управления общим шагом винта. При этом винт с нулевыми углами установки лопастей раскручивается до взлетных оборотов, а потом углы установки резко увеличивают и аппарат «подпрыгивает» вверх, после чего включается в действие маршевый двигатель, а углы установки уменьшаются. Такие аппараты изготавливались в основном в 30-40-х годах прошлого века, но сейчас применения не находят.

Первый советский автожир КАСКР-1.

Вообще именно в 30-х годах теория и практика автожиров прошла первый ( и довольно бурный) этап своего развития. Это был их «золотой век». Изобретателем автожира считается испанский инженер Хуан де ла Сиерва . Первый уверенный полет его автожира С-4 состоялся 9 января 1923 года. В это же время и в СССР проявляли интерес к этим аппаратам. Однако развитие самолетостроения и разработка новых моделей вертолетов свела этот интерес в мире практически на нет. И только в начале 60-х годов прошлого века началось возрождение автожира.

Автожир Pitcairn PCA-2. Изготавливался в Америке по лицензии фирмы Хуана де ла Сиервы.

Итак, автожир. Промежуточное звено между самолетом и вертолетом. Аппарат с массой ? достоинств. Он значительно более легок в управлении, чем самолет или вертолет. Для него нет такого понятия, как штопор для самолета. При потере скорости он просто начинает снижаться, а если остановится двигатель, то совершит мягкую посадку. При этом для посадки автожиру не нужна большая площадка. Он может сесть с очень малым пробегом или даже практически без него. Для автожира с хорошей предварительной раскруткой ротора практически не нужна площадка и для взлета. Интересно, что при достаточно большом встречном ветре автожир может «висеть» в воздухе. Из всего сказанного можно сказать, что это один из самых безопасных летательных аппаратов. При этом стоимость его значительно ниже стоимости самолетов и вертолетов одного с ним класса (что немаловажно в наше время :-)).

Однако ничего идеального не бывает :-). Автожир имеет и недостатки . Первое , это достаточно низкий коэффициент полезного действия для двигателя. Поэтому при прочих равных условиях ему нужен более мощный двигатель, чем, например, самолету.

Второе – это полет в специфичных условиях атмосферы. Конкретно это касается обледенения. В случае, если эта неприятность случается с лопастями ротора несущего винта, винт быстро теряет свои аэродинамические свойства и авторотация становится невозможной. Это очень опасно, ведь средств спасения на этом аппарате нет.

Ну и третье , самое главное. У самого безопасного летательного аппарата все же существуют опасные режимы полета. Это такие, как, например, разгрузка ротора и следующий за ним силовой кувырок . Два эти явления могут привести к печальным последствиям в случае, если линия действия тяги находится выше центра тяжести автожира.

Иллюстрация возможности силового кувырка.

В нормальном полете ротор создает достаточную подъемную силу и аппарат находится в равновесии под действием существующих сил. Но если его, как говорят, «завесить» со значительной потерей скорости, например при выходе из пикирования или выполнения горки, то винт «потеряет» набегающий поток и перестанет авторотировать. Подъемная сила значительно упадет (ротор разгрузится) и сила тяги маршевого винта создаст момент вокруг центра тяжести автожира. Аппарат «кувыркнется».

Аналогичное явление может возникнуть при резкой даче газа двигателю. При этом автожир опускает нос, винт переходит на отрицательные углы атаки, и происходит та же самая разгрузка ротора. А за ней естественно кувырок. Такого рода кувырки хорошим обычно не кончаются :-).

Отсутствие кувырка для классической схемы.

Тут стоит заметить, что автожиры могут быть двух схем . Первая «классическая» с тянущим винтом , когда двигатель расположен впереди пилота и вторая с толкающим винтом . Двигатель здесь, соответственно, сзади. Первая схема сейчас мало применяется, так сказать незаслуженно забыта. А зря!

Для нее явление силового кувырка практически невозможно. Это очень хорошо видно из представленного рисунка. Кроме того расположенный впереди двигатель всегда служит защитой пилоту при неудачной посадке,, что нельзя сказать о движке, расположенном сзади. Может и придавить :-)…

Современные автожиры классической схемы.

Однако надо сказать, что на современных моделях автожиров ( конечно, если это не самодельные аппараты, изготовленные в ближайшем сарае :-)) такого рода аварийные режимы сведены к минимуму (практически исключены :-)). Кроме того существует современная система подготовки и тренировки пилотов.

Современные легкие автожиры.

Современный автожир – это, в основном, одно- или двух местный аппарат, относящийся к категории сверхлегких. Обычно такого рода аппараты находятся в частном использовании, однако в настоящее время они начинают применяться в сельском хозяйстве (это показано в одном из приведенных роликов) и различных госструктурах, например в полиции, для осуществления патрулирования и осмотров местности.

Современный автожир Xenon 2.

Наиболее массовы полеты на автожирах в США. В Европе этим увлекаются меньше, но, вобщем-то, тоже летают немало. Наиболее прогрессивна в этом плане Германия. На ее территории наибольшее количество школ по обучению полетам на автожирах. Время обучения небольшое, порядка 60 часов теории и 20-30 часов практики в зависимости от школы и способностей пилота. Успешно заканчивают обучение обычно все, потому что, как я уже говорил, простота – одно из достоинств автожира. Готовый пилот получает пилотское свидетельство для управления сверхлегким летательным аппаратом европейского образца ( UL ).

Самому мне полетать на автожире пока еще не удалось. Получилось только «пощупать» :-). Но обязательно постараюсь это сделать. Уж очень заманчиво еще раз испытать это благодатное чувство полета. Посмотрите ролики и сами все поймете :-).

Еще добавлю ролик о полете современной реконструкции автожира Pitcairn PCA-2 . Классные вещи люди делают! :-)…

Авиаторы и их друзья

Популярные публикации

Последние комментарии

Что такое автожир

Здравствуйте, друзья!

Боевой автожир Камова А-7-3.

Сегодня поговорим еще об одном типе винтокрылых летательных аппаратов. Этот агрегат носит довольно странное, на первый взгляд, для русского уха название — автожир. На самом деле ничего странного в этом слове нет. Просто оно имеет нерусское происхождение и образовано от греческих слов αύτός — сам и γύρος — круг.

Но, вобщем-то, все эти названия достаточно близки и характеризуют принцип полета или точнее будет сказать принцип, с помощью которого этот интересный аппарат успешно держится в воздухе. Это принцип авторотации. О нем мы уже говорили применительно к вертолету. Но для вертолета авторотация – режим аварийный. Вертолет может только снижаться на этом режиме с целью совершить по возможности безопасную посадку. А для автожира — это основной ( и единственно возможный) режим полета.

Способный летать самостоятельно автожир кроме свободного несущего винта имеет двигатель с толкающим или тянущим винтом, который обеспечивает аппарату горизонтальную тягу. При движении вперед как раз и создается встречный воздушный поток, обтекающий несущий винт определенным образом и заставляющий его авторотировать, то есть вращаться, создавая при этом подъемную силу. И именно поэтому зависать на месте (за исключением особых условий большого встречного ветра) или же подниматься строго вертикально подобно вертолету автожир, увы, не может.

Обтекание воздушным потоком несущего винта автожира.

Считается, таким образом, что автожир занимает промежуточное положение между самолетом и вертолетом. Для того, чтобы держаться в воздухе ему нужно движение вперед, но саму подъемную силу создает несущий винт, подобный вертолетному (только без двигателя ).
Картина обтекания несущего винта у этих аппаратов отличается. Если у вертолета встречный воздушный поток поступает сверху, то у автожира снизу. Плоскость вращения винта при горизонтальном полете у автожира наклонена назад ( у вертолета вперед). Картина обтекания лопастей при этом следующая….

Возникновение вращающей силы на лопасти винта.

Как уже было неоднократно (:-)) сказано при обтекании лопасти (или для простоты ее единичного профиля) образуется аэродинамическая сила, которую можно разложить на силу подъемную (нужную нам) и силу сопротивления (которая, конечно, мешает ). Углы атаки (установки лопастей) для существования устойчивой авторотации должны быть в примерном диапазоне 0° — 6° градусов.

В этом диапазоне полная аэродинамическая сила немного наклонена к плоскости вращения лопасти, и ее проекция на эту плоскость как раз и дает нам силу F , которая действует на лопасть, заставляя ее двигаться (вращаться). То есть винт сохраняет устойчивое вращение, создавая при этом подъемную силу, удерживающую аппарат в воздухе.

Из рисунка видно, что чем меньше сопротивление Х, тем больше сила F, вращающая лопасть. То есть поверхность лопасти для хорошего результата должна быть достаточно чистой, или говоря аэродинамическим языком ламинарной. Этим условиям соответствует специальный ламинарный аэродинамический профиль для автожиров разработанный NACA еще в 1949 году NACA 8-H-12 . Сейчас он успешно применяется на современных аппаратах.

Аэродинамическая картина обтекания лопастей несущего винта воздушным потоком для автожира такая же, как и для вертолета. О ней я уже рассказал в статье об автомате перекоса вертолета, поэтому здесь коснусь этого только вкратце. Подъемная сила, создаваемая наступающей лопастью (от 0° до 180°), больше, чем отступающей (от 180° до 360°) за счет сложения (либо вычитания) скорости движения лопасти со скоростью движения самого аппарата. Поэтому, если бы лопасти были жестко закреплены во втулке, то на автожир действовал бы опрокидывающий момент ( что и было на самых первых аппаратах ). По этой причине лопасти закреплены во втулке шарнирно. Есть горизонтальный (главный в этом случае, я бы сказал ) и вертикальный шарниры .

Возникновение переворачивающего момента.

Из-за наличия горизонтального шарнира лопасть при вращении совершает машущие движения с максимальным взмахом в районе 180° и минимальным около 0° – 360°. Это, как мы уже знаем из статьи об автомате перекоса, происходит из-за разных скоростей обтекания воздушным потоком наступающих и отступающих лопастей, а также из-за разных истинных углов атаки на этих лопастях.

Схема взмаха лопастей несущего винта.

Может показаться логичным и управление автожиром сделать по «вертолетному», то есть через автомат перекоса. Но на самом деле это не совсем правильно. Автомат перекоса меняет углы установки лопастей. А для устойчивой авторотации диапазон этих углов достаточно узок (0°-6°, как я уже говорил ), можно легко из него выйти и значительно уменьшить аэродинамическое качество винта.

Поэтому управление автожиром производится с помощью непосредственного изменения положения втулки несущего винта, благо, что в этом случае нет ни двигателя, ни массивного редуктора и ротора. Обычно присутствуют уже знакомые вам по этой статье два канала управления: по крену и по тангажу .

Кроме того дополнительно управление автожиром может осуществляться ( и так происходит на самом деле ) при помощи аэродинамических рулей. Это обычно руль направления и может быть еще руль высоты.

Как уже было сказано, для подъема в воздух и устойчивого полета несущий винт автожира должен раскрутиться. Это можно осуществить либо за счет предварительного разгона на земле, либо за счет предварительной раскрутки ротора с последующим быстрым (очень коротким) взлетом.

На современных аппаратах достаточно широко (то есть практически всегда применяются системы предварительной раскрутки , так как это существенно ускоряет взлет, уменьшая разбег автожира до 10-15, а в некоторых случаях и до 5 метров.
По конструктивной сути они возможны следующих типов.

Ручная раскрутка . Тут, собственно, никаких особенностей. Винт раскручивают вручную ( просто руками ), после чего пилот садится в кресло и начинает разбег. Способ малоэффективный и неудобный, разбег получается довольно длинный.

Электрическая раскрутка . Это что-то типа стартера двигателя на автомашине. Система достаточно эффективная, но маломощная и тяжеловатая. Один аккамулятор чего стоит.

Следующая система – механическая . Здесь вращающий момент передается на ротор винта от двигателя через муфту сцепления и систему карданных валов. Эта система появилась уже довольно давно, можно сказать на заре «автожиростроения» . Она может передавать большой крутящий момент. Но сама по себе довольно сложна и поэтому дорога. К тому же достаточно тяжела. Вместо карданных валов может использоваться гибкий вал, но тогда крутящий момент ограничивается по величине.

Сейчас достаточно большое распространение получила гидравлическая система раскрутки ротора . В этой системе присутствуют два шестеренчатых гидронасоса. Один установлен на двигателе, второй на втулке ротора несущего винта. Второй получает давление от первого и выполняет роль гидромотора, вращая ротор. Такого рода система проста и довольна легка, а крутящие моменты передает большие.

Теоретически вобщем-то можно сказать, что при достаточно больших оборотах раскрутки автожир даже может взлететь с места (по «вертолетному»). Это, конечно, не совсем целесообразно, но в связи с этим нужно сказать, что существует еще один способ взлета. Это так называемый «прыгающий» старт . Он требует усложнение втулки ротора введением устройства управления общим шагом винта. При этом винт с нулевыми углами установки лопастей раскручивается до взлетных оборотов, а потом углы установки резко увеличивают и аппарат «подпрыгивает» вверх, после чего включается в действие маршевый двигатель, а углы установки уменьшаются. Такие аппараты изготавливались в основном в 30-40-х годах прошлого века, но сейчас применения не находят.

Первый советский автожир КАСКР-1.

Читайте также:  Как оригинально подарить деньги - необычные, красивые и шуточные идеи

Вообще именно в 30-х годах теория и практика автожиров прошла первый ( и довольно бурный) этап своего развития. Это был их «золотой век». Изобретателем автожира считается испанский инженер Хуан де ла Сиерва . Первый уверенный полет его автожира С-4 состоялся 9 января 1923 года. В это же время и в СССР проявляли интерес к этим аппаратам. Однако развитие самолетостроения и разработка новых моделей вертолетов свела этот интерес в мире практически на нет. И только в начале 60-х годов прошлого века началось возрождение автожира.

Автожир Pitcairn PCA-2. Изготавливался в Америке по лицензии фирмы Хуана де ла Сиервы.

Итак, автожир. Промежуточное звено между самолетом и вертолетом. Аппарат с массой достоинств. Он значительно более легок в управлении, чем самолет или вертолет. Для него нет такого понятия, как штопор для самолета. При потере скорости он просто начинает снижаться, а если остановится двигатель, то совершит мягкую посадку. При этом для посадки автожиру не нужна большая площадка. Он может сесть с очень малым пробегом или даже практически без него. Для автожира с хорошей предварительной раскруткой ротора практически не нужна площадка и для взлета. Интересно, что при достаточно большом встречном ветре автожир может «висеть» в воздухе. Из всего сказанного можно сказать, что это один из самых безопасных летательных аппаратов. При этом стоимость его значительно ниже стоимости самолетов и вертолетов одного с ним класса (что немаловажно в наше время ).

Однако ничего идеального не бывает . Автожир имеет и недостатки . Первое , это достаточно низкий коэффициент полезного действия для двигателя. Поэтому при прочих равных условиях ему нужен более мощный двигатель, чем, например, самолету.

Второе – это полет в специфичных условиях атмосферы. Конкретно это касается обледенения. В случае, если эта неприятность случается с лопастями ротора несущего винта, винт быстро теряет свои аэродинамические свойства и авторотация становится невозможной. Это очень опасно, ведь средств спасения на этом аппарате нет.

Ну и третье , самое главное. У самого безопасного летательного аппарата все же существуют опасные режимы полета. Это такие, как, например, разгрузка ротора и следующий за ним силовой кувырок . Два эти явления могут привести к печальным последствиям в случае, если линия действия тяги находится выше центра тяжести автожира.

Иллюстрация возможности силового кувырка.

В нормальном полете ротор создает достаточную подъемную силу и аппарат находится в равновесии под действием существующих сил. Но если его, как говорят, «завесить» со значительной потерей скорости, например при выходе из пикирования или выполнения горки, то винт «потеряет» набегающий поток и перестанет авторотировать. Подъемная сила значительно упадет (ротор разгрузится) и сила тяги маршевого винта создаст момент вокруг центра тяжести автожира. Аппарат «кувыркнется».

Аналогичное явление может возникнуть при резкой даче газа двигателю. При этом автожир опускает нос, винт переходит на отрицательные углы атаки, и происходит та же самая разгрузка ротора. А за ней естественно кувырок. Такого рода кувырки хорошим обычно не кончаются .

Отсутствие кувырка для классической схемы.

Тут стоит заметить, что автожиры могут быть двух схем . Первая «классическая» с тянущим винтом , когда двигатель расположен впереди пилота и вторая с толкающим винтом . Двигатель здесь, соответственно, сзади. Первая схема сейчас мало применяется, так сказать незаслуженно забыта. А зря!

Для нее явление силового кувырка практически невозможно. Это очень хорошо видно из представленного рисунка. Кроме того расположенный впереди двигатель всегда служит защитой пилоту при неудачной посадке,, что нельзя сказать о движке, расположенном сзади. Может и придавить

Современные автожиры классической схемы.

Однако надо сказать, что на современных моделях автожиров ( конечно, если это не самодельные аппараты, изготовленные в ближайшем сарае ) такого рода аварийные режимы сведены к минимуму (практически исключены ). Кроме того существует современная система подготовки и тренировки пилотов.

Современные легкие автожиры.

Современный автожир – это, в основном, одно- или двух местный аппарат, относящийся к категории сверхлегких. Обычно такого рода аппараты находятся в частном использовании, однако в настоящее время они начинают применяться в сельском хозяйстве (это показано в одном из приведенных роликов) и различных госструктурах, например в полиции, для осуществления патрулирования и осмотров местности.

Современный автожир Xenon 2.

Наиболее массовы полеты на автожирах в США. В Европе этим увлекаются меньше, но, вобщем-то, тоже летают немало. Наиболее прогрессивна в этом плане Германия. На ее территории наибольшее количество школ по обучению полетам на автожирах. Время обучения небольшое, порядка 60 часов теории и 20-30 часов практики в зависимости от школы и способностей пилота. Успешно заканчивают обучение обычно все, потому что, как я уже говорил, простота – одно из достоинств автожира. Готовый пилот получает пилотское свидетельство для управления сверхлегким летательным аппаратом европейского образца ( UL ).

Самому мне полетать на автожире пока еще не удалось. Получилось только «пощупать» . Но обязательно постараюсь это сделать. Уж очень заманчиво еще раз испытать это благодатное чувство полета. Посмотрите ролики и сами все поймете .


Еще добавлю ролик о полете современной реконструкции автожира Pitcairn PCA-2 . Классные вещи люди делают!

Понравилась статья? Подпишитесь на канал, чтобы быть в курсе самых интересных материалов

Автожир или гироплан, сегодня.

Возникновение вращающей силы на лопасти винта.

Считается, таким образом, что автожир занимает промежуточное положение между самолетом и вертолетом. Для того, чтобы держаться в воздухе ему нужно движение вперед, но саму подъемную силу создает несущий винт, подобный вертолетному (только без двигателя). Картина обтекания несущего винта у этих аппаратов отличается. Если у вертолета встречный воздушный поток поступает сверху, то у автожира снизу. Плоскость вращения винта при горизонтальном полете у автожира наклонена назад ( у вертолета вперед). Картина обтекания лопастей при этом следующая….

Как уже было неоднократно (:-)) сказано при обтекании лопасти (или для простоты ее единичного профиля) образуется аэродинамическая сила, которую можно разложить на силу подъемную (нужную нам) и силу сопротивления (которая, конечно, мешает 🙂 ). Углы атаки (установки лопастей) для существования устойчивой авторотации должны быть в примерном диапазоне 0° — 6° градусов.

В этом диапазоне полная аэродинамическая сила немного наклонена к плоскости вращения лопасти, и ее проекция на эту плоскость как раз и дает нам силу F, которая действует на лопасть, заставляя ее двигаться (вращаться). То есть винт сохраняет устойчивое вращение, создавая при этом подъемную силу, удерживающую аппарат в воздухе.

Из рисунка видно, что чем меньше сопротивление Х, тем больше сила F, вращающая лопасть. То есть поверхность лопасти для хорошего результата должна быть достаточно чистой, или говоря аэродинамическим языком ламинарной. Этим условиям соответствует специальный ламинарный аэродинамический профиль для автожиров разработанный NACA еще в 1949 году NACA 8-H-12. Сейчас он успешно применяется на современных аппаратах.

Аэродинамическая картина обтекания лопастей несущего винта воздушным потоком для автожира такая же, как и для вертолета. О ней я уже рассказал в статье об автомате перекоса вертолета, поэтому здесь коснусь этого только вкратце. Подъемная сила, создаваемая наступающей лопастью (от 0° до 180°), больше, чем отступающей (от 180° до 360°) за счет сложения (либо вычитания) скорости движения лопасти со скоростью движения самого аппарата. Поэтому, если бы лопасти были жестко закреплены во втулке, то на автожир действовал бы опрокидывающий момент ( что и было на самых первых аппаратах . По этой причине лопасти закреплены во втулке шарнирно. Есть горизонтальный (главный в этом случае, я бы сказал и вертикальный шарниры.

Может показаться логичным и управление автожиром сделать по «вертолетному», то есть через автомат перекоса. Но на самом деле это не совсем правильно. Автомат перекоса меняет углы установки лопастей. А для устойчивой авторотации диапазон этих углов достаточно узок (0°-6°, как я уже говорил , можно легко из него выйти и значительно уменьшить аэродинамическое качество винта.

Поэтому управление автожиром производится с помощью непосредственного изменения положения втулки несущего винта, благо, что в этом случае нет ни двигателя, ни массивного редуктора и ротора. Обычно присутствуют уже знакомые вам по этой статье два канала управления: по крену и по тангажу.

Кроме того дополнительно управление автожиром может осуществляться ( и так происходит на самом деле при помощи аэродинамических рулей. Это обычно руль направления и может быть еще руль высоты.

Как уже было сказано, для подъема в воздух и устойчивого полета несущий винт автожира должен раскрутиться. Это можно осуществить либо за счет предварительного разгона на земле, либо за счет предварительной раскрутки ротора с последующим быстрым (очень коротким) взлетом.

На современных аппаратах достаточно широко (то есть практически всегда применяются системы предварительной раскрутки, так как это существенно ускоряет взлет, уменьшая разбег автожира до 10-15, а в некоторых случаях и до 5 метров.

По конструктивной сути они возможны следующих типов.

Ручная раскрутка. Тут, собственно, никаких особенностей. Винт раскручивают вручную просто руками , после чего пилот садится в кресло и начинает разбег. Способ малоэффективный и неудобный, разбег получается довольно длинный.

Электрическая раскрутка. Это что-то типа стартера двигателя на автомашине. Система достаточно эффективная, но маломощная и тяжеловатая. Один аккамулятор чего стоит.

Следующая система – механическая. Здесь вращающий момент передается на ротор винта от двигателя через муфту сцепления и систему карданных валов. Эта система появилась уже довольно давно, можно сказать на заре «автожиростроения» . Она может передавать большой крутящий момент. Но сама по себе довольно сложна и поэтому дорога. К тому же достаточно тяжела. Вместо карданных валов может использоваться гибкий вал, но тогда крутящий момент ограничивается по величине.

Сейчас достаточно большое распространение получила гидравлическая система раскрутки ротора. В этой системе присутствуют два шестеренчатых гидронасоса. Один установлен на двигателе, второй на втулке ротора несущего винта. Второй получает давление от первого и выполняет роль гидромотора, вращая ротор. Такого рода система проста и довольна легка, а крутящие моменты передает большие.

Теоретически вобщем-то можно сказать, что при достаточно больших оборотах раскрутки автожир даже может взлететь с места (по «вертолетному»). Это, конечно, не совсем целесообразно, но в связи с этим нужно сказать, что существует еще один способ взлета. Это так называемый «прыгающий» старт. Он требует усложнение втулки ротора введением устройства управления общим шагом винта. При этом винт с нулевыми углами установки лопастей раскручивается до взлетных оборотов, а потом углы установки резко увеличивают и аппарат «подпрыгивает» вверх, после чего включается в действие маршевый двигатель, а углы установки уменьшаются. Такие аппараты изготавливались в основном в 30-40-х годах прошлого века, но сейчас применения не находят.

Итак, автожир. Промежуточное звено между самолетом и вертолетом. Аппарат с массой достоинств. Он значительно более легок в управлении, чем самолет или вертолет. Для него нет такого понятия, как штопор для самолета. При потере скорости он просто начинает снижаться, а если остановится двигатель, то совершит мягкую посадку. При этом для посадки автожиру не нужна большая площадка. Он может сесть с очень малым пробегом или даже практически без него. Для автожира с хорошей предварительной раскруткой ротора практически не нужна площадка и для взлета. Интересно, что при достаточно большом встречном ветре автожир может «висеть» в воздухе. Из всего сказанного можно сказать, что это один из самых безопасных летательных аппаратов. При этом стоимость его значительно ниже стоимости самолетов и вертолетов одного с ним класса что немаловажно в наше время .

Однако ничего идеального не бывает . Автожир имеет и недостатки.

Первое, это достаточно низкий коэффициент полезного действия для двигателя. Поэтому при прочих равных условиях ему нужен более мощный двигатель, чем, например, самолету.

Второе – это полет в специфичных условиях атмосферы. Конкретно это касается обледенения. В случае, если эта неприятность случается с лопастями ротора несущего винта, винт быстро теряет свои аэродинамические свойства и авторотация становится невозможной. Это очень опасно, ведь средств спасения на этом аппарате нет.

Ну и третье, самое главное. У самого безопасного летательного аппарата все же существуют опасные режимы полета. Это такие, как, например, разгрузка ротора и следующий за ним силовой кувырок. Два эти явления могут привести к печальным последствиям в случае, если линия действия тяги находится выше центра тяжести автожира.

Аналогичное явление может возникнуть при резкой даче газа двигателю. При этом автожир опускает нос, винт переходит на отрицательные углы атаки, и происходит та же самая разгрузка ротора. А за ней естественно кувырок. Такого рода кувырки хорошим обычно не кончаются .

Тут стоит заметить, что автожиры могут быть двух схем. Первая «классическая» с тянущим винтом, когда двигатель расположен впереди пилота и вторая с толкающим винтом. Двигатель здесь, соответственно, сзади. Первая схема сейчас мало применяется, так сказать незаслуженно забыта. А зря!

Для нее явление силового кувырка практически невозможно. Это очень хорошо видно из представленного рисунка. Кроме того расположенный впереди двигатель всегда служит защитой пилоту при неудачной посадке,, что нельзя сказать о движке, расположенном сзади. Может и придавить 🙂 …

Однако надо сказать, что на современных моделях автожиров ( конечно, если это не самодельные аппараты, изготовленные в ближайшем сарае) такого рода аварийные режимы сведены к минимуму (практически исключены . Кроме того существует современная система подготовки и тренировки пилотов.

Автожир (гироплан, ротаплан, гирокоптер)

Автожир (гироплан, ротаплан, гирокоптер).

Автожир (гироплан, ротаплан, гирокоптер) – винтокрылый летательный аппарат, использующий для создания подъемной силы свободновращающийся в режиме авторотации несущий винт.

Автожир (гироплан, ротаплан, гирокоптер). Принцип работы автожира. Отличие от вертолета и самолета:

Человек всегда стремился летать: пройдя трудный и не всегда успешный путь развития – от Икара до современных истребителей, человечество изобрело авиацию и множество летательных аппаратов . Одним из них считается автожир – небольшой винтокрыл, внешне очень похожий на вертолет. Его название, довольно смешное для русского уха, образовано от греческих слов αύτός — сам и γύρος — круг. На западе его больше знают под именами гироплан, ротаплан и гирокоптер.

Автожир (гироплан, ротаплан, гирокоптер) – винтокрылый летательный аппарат , использующий для создания подъемной силы свободновращающийся в режиме авторотации несущий винт .

Внешним видом автожир напоминает вертолет небольших размеров, но на этом общее между машинами практически заканчивается. Оба аппарата имеют несущий винт (при этом вертолет может быть оснащен несколькими винтами!), обеспечивающий появление подъемной силы, работу которого обеспечивают:

– у вертолета – постоянный привод, соединенный с двигателем сложной системой трансмиссии;

– у автожира – аэродинамические силы (лобовое сопротивление набегающего воздуха ) в режиме авторотации.

Читайте также:  Как представить себя на конкурсе оригинально

Авторотация – это состояние, когда несущие винты летального аппарата или турбины двигателя вращаются энергией, возникающей от набегающего на несущий винт (или лопасть двигателя турбины) потока воздуха . Этот принцип позаимствован у природы: семена некоторых растений и деревьев, имеющие своеобразный пропеллер (липовые «сережки», кленовые «самолетики»), отделяясь от ветки, не падают вертикально вниз, а медленно планируют, уносимые потоками воздуха на значительные расстояния.

У вертолета за изменение плоскости вращающегося несущего винта в нужном положении отвечает автомат перекоса, он же обеспечивает:

Принцип работы автожира другой, что обусловлено его конструкций, и больше общего он имеет с самолетом, а точнее, с планером или мотодельтапланом. Так, ротор – свободно вращающийся несущий винт , исполняет роль крыла, а поступательное движение вперед возложено на маршевый двигатель . Движитель (маршевый двигатель ) может создавать тянущее или толкающее усилие и располагаться спереди или сзади автожира. Взлет тоже обеспечивается маршевым двигателем , но отбор энергии последнего минимален, т.к. необходим только на начальном этапе его работы для поднятия машины в воздух и обеспечения нужной частоты вращения винта .

Путь разбега, в отличие от самолета, у автожира довольно короткий, и с того момента, как летательный аппарат поднимается в воздух , его движение обеспечивают набегающие потоки воздуха . Вращение ротора (несущего винта) обуславливается аэродинамическими силами (набегающим потоком воздуха ) на протяжении всего полета и заканчивается в момент полной посадки. Необходимая для полета подъемная сила возникает благодаря тому, что ротор (несущий винт ) во время движения способен менять угол атаки, располагаясь в нужном положении. Эта же характеристика – возможность управлять наклоном плоскости несущего винта, позволяет легко посадить автожир даже без пробега по поверхности земли.

У вертолета, как правило, несущий винт образует с горизонтальной плоскостью полета острый угол, который направлен вперед.

Рис. 1. На рисунке виден угол наклона несущего винта вертолета. Острый угол направлен вперед

У автожира, наоборот, несущий винт образует с горизонтальной плоскостью полета острый угол, который направлен назад (в противоположную сторону).

Рис. 1. На рисунке виден угол наклона несущего винта автожира. Острый угол направлен назад

Вертолет также может работать в режиме авторации. В этом случае, с помощью автомата перекоса вертолет меняет угол несущего винта наклона с «прямого» на «обратный» (как у автожира).

Свойства и характеристики автожира:

История автожиров началась в 1919 году в Испании, с создания первого подобного летательного аппарата инженером-конструктором Хуаном де ла Сиерва. Более чем сотню лет модели совершенствовались и видоизменялись, и сегодня существует множество разновидностей гиропланов, каждый из которых имеет свои особенности.

Так, большая часть ротапланов не способны совершать вертикальный взлет, но и длина разбега у них незначительная – от 10 до 50 метров. При этом все они способны зависать в воздухе при столкновении с сильными встречными потоками: порывы ветра до 20м/с им не страшны. Посадка тоже не требует значительных расстояний: большая часть автожиров садятся строго вертикально, некоторые – с пробегом в несколько метров. Так, по маневренности они располагаются между вертолетом и самолетом, а по разбегу и посадке значительно превосходят последние.

Еще один показатель – безопасность полета. Если по потере скорости самолет падает в штопор, то гироплан просто начинает плавное снижение, обеспечивающееся авторотацией. Она же не позволяет упасть летательному аппарату при отказе движителя – планирование, в отличие от падения самолета, автожиру обеспечено, при этом остается возможность полного контроля полета и управления машиной. Тот факт, что ротаплану не требуется длинная посадочная полоса, является еще одним преимуществом, особенно при вынужденном снижении в неизвестной местности.

Скорость движения автожиров идентична вертолетам и легким самолетам – в среднем 180 км/ч. При этом расход топлива значительно ниже, чем у обычных самолетов: около 15 литров на сотню километров, что делает их довольно экономным видом транспорта, сравнимым с содержанием обыкновенного автомобиля, только передвигающимся в воздушном пространстве. Что касается легких самолетов, то здесь гироплан уступает: усиленное сопротивление несущего винта требует затрат топлива, что не присуще легкому виду классической пассажирской техники.

Еще одна особенность – ширина обзора: широкая и светлая кабина позволяет легко рассматривать окружающий пейзаж, а уменьшенная вибрация делает автожир идеальной техникой для проведения фото и видеосъемки.

Существует тип гиропланов, способных осуществлять взлет вертикальным прыжком. Лопасти винта остаются в горизонтальном положении, запуск двигателя раскручивает винт до усиленных оборотов (превышающих полетные) и позволяет ему накопить энергию, приводящую к прыжку. Однако такая техническая возможность требует определенных изменений в конструкции: усложнения втулки ротора, утяжеления лопастей и пр. При наличии предварительной раскрутки маршевого двигателя автожир способен взлетать без разбега, но при условии наличия попутных воздушных потоков.

Большинство автожиров имеют одно или два посадочных места, реже встречаются гиропланы для трех пассажиров и более.

В 1998 году был разработан шестиместный автожир, который развивал скорость до 600 км/ч. Его особенностями считались:

  • взлет прыжком;
  • возможность замедлять ротор при развитии большой скорости;
  • малый размер крыльев.

Машина успешно совершала полеты.

Типы и виды автожиров. Классификация автожиров:

Классификация автожиров производится по различным параметрам: по расположению маршевого двигателя , в зависимости от конструктивных особенностей,

По расположению маршевого двигателя различаются автожиры:

1. с тянущим винтом (винт расположен спереди). Им оборудовались первые изобретенные аппараты. К плюсам оборудования относили:

– улучшенное охлаждение за счет постоянного обдува встречными воздушными потоками;

– безопасность при вынужденной посадке – при движителе, расположенном на задней части машины, увеличивается риск выпадения мотора в кабину и травмирование пилота при лобовом столкновении с землей;

2. с толкающим винтом (винт расположен сзади). Его преимуществом считается широкий обзор, позволяющий проводить обзорные экскурсии, вести аэросъемку.

В зависимости от конструктивных особенностей автожиры делятся на:

1. автожиры, раскрутка лопастей которых осуществляется вручную. Именно так приводились в движение первые летательные аппараты, сегодня уже не выпускаемые. Причины просты: для раскрутки несущего винта требовалось приложить значительные физические усилия, а после еще запрыгнуть в кабину разогнавшегося гироплана;

2. автожиры, раскрутка лопастей которых осуществляется с помощью электрического привода. Несущий винт раскручивается поворотом ключа в замке зажигания, что довольно удобно, но схема имеет множество недостатков. Главный из них – присутствие тяжелого аккумулятора, замедляющего разгон и сам полет автожира. Сегодня также такие автожиры не используются;

3. автожиры, раскрутка лопастей которых осуществляется с помощью механической системы. Механическая система – еще один тип привода, используемый в начале эры автожиров. Вращение винта обеспечивалось муфтой сцепления и системой карданных валов, возникающий крутящий момент был достаточно велик, но сама система отличалась тяжестью, сложностью и высокой ценой. В последние годы почти не используется;

4. автожиры, раскрутка лопастей которых осуществляется с помощью гидравлического привода. Гидравлический привод включает два шестерёнчатых гидронасоса – один закреплен на втулке винта, второй – на самом двигателе , последний и передает ротору значительный крутящий момент. Плюсы привода – малый вес и легкость управления.

Преимущества и достоинства автожира:

Сравнительно с вертолетами и самолетами, автожир обладает многими преимуществами:

– при потере скорости или отказе движителя летательный аппарат продолжает планировать, а не уходит в «штопор», что свидетельствует о его безопасности;

– авторотация (которая тоже присутствует в вертолетах, но только в качестве аварийного режима) позволяет легко и мягко посадить автожир даже при отказе всего оборудования;

– нет необходимости в значительной полосе разбега или большой площади посадочной платформы, гироплан способен взлетать и садиться даже на ограниченных участках;

– полеты возможны в условиях турбулентности и сильных порывах ветра;

– отличается малой стоимостью производства, экономичен в обслуживании;

– управлять автожиром намного проще, чем другими летательными аппаратами.

Недостатки автожира:

Несмотря на все достоинства, автожиры все же имеют ряд минусов, устранением которых постоянно занимаются авиаконструкторы и простые инженеры-любители:

– конструкция даже современных автожиров не исключает возможность «кувырков» при полете, при этом наиболее уязвимыми считаются летательные аппараты со слабым хвостовым оперением;

– полностью не исследовано, а потому не устранено, такое явление, как «мертвая зона авторотации» – ситуация, когда воздушные потоки исчезают и винт прекращает свою работу, что становится причиной снижения и вынужденной посадки;

– запрещено совершать вылеты на автожире при низких температурах, т.к. существует угроза покрытия ротора льдом с последующим прекращением его работы;

– низкий коэффициент полезного действия использования силовой установки – именно это служит причиной того, что при равных с вертолетом и самолетом показателях массы и скорости движения, автожиру требуется более мощный движитель.

Несмотря на наличие недостатков, автожир вот уже более ста лет успешно осваивается авиаторами всех стран. Его применение было актуально в военные годы для выполнения разведывательных задач, распространения агитационных листовок. Сегодня гиропланы – это преимущественно летательные аппараты для частного использования, но в последние годы началось их активное применение в аграрном секторе, некоторых государственных структурах. Так, на западе и в странах Европы ротапланы успешно выполняют патрулирование районов и осмотр местности работниками полиции. Существуют и школы, обучающие управлению автожиром, по окончании которых пилот получает свидетельство для управления сверхлегким летательным аппаратом европейского образца (UL).

Что такое автожир – история создания, конструкция, управление и скорость полета

Среди современных летающих аппаратов особой популярностью пользуется бескрылая техника. Что такое автожир (autogyro) или, как еще его именуют, вертоплан, жироплан? Все эти термины относятся к одному и тому же бескрылому летательному аппарату с двумя винтами (горизонтальным и вертикальным оперением). На Западе легкий винтокрылый агрегат принято называть гироплан, ротоплан, гирокоптер. Все названия отражают принцип, благодаря которому эта уникальная техника успешно удерживается в воздушном пространстве.

Изобретатель автожиров

Этот летательный аппарат был изобретен в 1919 году испанским инженером Хуаном де ла Сиерва. Его автожир впервые увидел небо весной 1923 года. Возобновился интерес к ротопланам с конца 1950 гг благодаря Игорю Бенсену, который продавал винтокрылые летательные аппараты собственного производства. Его изобретения были простейшими одноместными жиропланами облегченной конструкции и продавались комплектами для самостоятельной сборки. Единственная модель гироплана, переименованная на pegasus, которая сохранилась до наших дней, находится у жителя Калифорнии.

Принцип работы

Конструктивные особенности и принцип действия жироплана похожи с планером, самолетом, дельталетом или мотодельтапланом. Подъемная мощность обеспечивается встречным воздушным потоком, а роль крыльев исполняет несущий свободновращающийся винт (ротор). Эта особенность обеспечивает горизонтальный полет автожира, за счет чего он держится на воздухе. Общий шаг винта регулируется производителем, при эксплуатации изменению не подлежит.

Поступательное движение осуществляется тянущим усилием маршевого двигателя гироплана, если он расположен спереди, и толкающим действием, когда мотор находится сзади. Чтобы запустить движение лопастей ротора, то есть для вращения винта, требуется только воздушный поток, что и называется режимом авторотации. Сопротивление винта в воздухе раскручивает пропеллер, благодаря чему срабатывает аэродинамический принцип, запускающий трансмиссию, и гироплан начинает свободно планировать.

Управление

Стандартные автожиры с вертикальным взлетом могут управляться и перемещаться относительно трех пространственных осей: продольной, поперечной, вертикальной. Путевое управление винтокрылого аппарата осуществляется рулем направления, который закреплен на хвостовой части фюзеляжа. Наклон плоскости вращения несущего винта, за счет чего выполняется требуемый угол тангажа, достигается отклонением ручки управления жироплана.

Принцип движения педалей и ручки гироплана подчинен инстинктивным манипуляциям человека для сохранения равновесия во время полета, как и при управлении самолетом. Перемещение ручки в какую-либо сторону влечет за собой отклонение оси несущего винта в том же направлении, за счет чего осуществляется поворот жироплана. В механизме управления гироплана задействованы еще вилки с наконечниками.

Скорость полета

Классические автожиры передвигаются в воздушном пространстве со скоростью в среднем 120 км/ч при расходе топлива около 15 л на 100 км. Развивать быстроту полета жиропланы способны от 25 до 180 км/ч, рекордная отметка темпа перемещения в воздухе была зафиксирована в 207 км/ч. В связи с этими характеристиками, автожир можно сравнить с автомобилем по экономичности расхода топлива и скорости с той лишь разницей, что передвигается он по воздуху.

Режимы полета

В основном аэродинамический полет на автожире проходит в штатном режиме. Не зря жироплан причисляется к самым безопасным, промежуточным между вертолетом и самолетом, летательным аппаратам. Однако случаются и с автожиром нештатные ситуации, такие как разгрузка ротора, обледенение, мертвая зона авторотации, кувырок. Главным достоинством жироплана является то, что при потере скорости, отказе двигателя или любых сбоях в управлении он способен совершить безопасную посадку.

Использование­

Жиропланы используют для быстрого перемещения вместо автомобилей. Преимуществом автожира перед наземными транспортными средствами выступает полная свобода при совершении маневров и отсутствие пробок. Жироплан идеально подходит для кратковременных развлекательных и туристических воздушных прогулок. Для этих целей предпочтительней модели, рассчитанные на двух или трех пассажиров.

Гиропланы применяют для военных и деловых полетов с целью осмотра определенной территории, контролирования нефтепроводов, охраны пограничных зон, мониторинга возгорания в лесных массивах. Современный гирокоптер с камерой применяют для аэрофотосъемок либо воздушных видеосъемок, благодаря широкому обзору и низкой вибрации в отличие от вертолетов.

Разработка в СССР и России

Стремительное развитие авиации в начале XX века привело к появлению самых разнообразных летательных агрегатов. Советский жироплан был разработан и сконструирован Н.И. Камовым. Первый полет на этом автожире под названием КАСКР-1 «Красный инженер» был совершен в 1929 году пилотом-испытателем в компании самого конструктора. В настоящий период в России разработка автожиров производится несколькими ведущими компаниями: «За облака», «Аэро-Астра», «АвиаМастер».

Современные автожиры

По прошествии нескольких десятков лет после создания первых жиропланов философия постоянного совершенствования повлекла за собой изобретение автожира с закрытой кабиной. Современные гиропланы, кроме элегантного дизайна, отличает усовершенствованная конструкция механизмов взлета, приземления и управления винтокрылым летательным аппаратом во время полета, обеспечивающая ему безопасность.

Классификация

По принципу размещения маршевого винта гиропланы классифицируются на два типа: с тянущим и толкающим винтом. Первый вариант летательных агрегатов имеет лучшую возможность охлаждения двигателя, благодаря винтовому обдуву. Преимуществом моделей автожиров с тянущим винтом является их безопасность при механическом воздействии на носовую часть во время аварии. Достоинством конструкции жиропланов с толкающим винтом выступает лучший обзор из кабины.

Специальные свойства

Большинство современных автожиров оборудованы механизмом предварительной раскрутки втулки ротора. При подобном варианте конструкции ротор раскручивается до разбега винтокрылого летательного аппарата. Предварительная раскрутка винта жироплана существенно укорачивает его разбег и при встречном потоке ветра подъем возможен с места. Короткий взлет гироплана является самым приемлемым вариантом при отсутствии в России легкодоступных аэродромов. Модели с прыжковым взлетом, к примеру, как жироплан Cartercopter, универсальны.

Видео

Нашли в тексте ошибку? Выделите её, нажмите Ctrl + Enter и мы всё исправим!

Ссылка на основную публикацию