Вертолёт
Вертолёт (гелико?птер) — летательный аппарат тяжелее воздуха, обладающий свойством совершать взлёт и посадку по вертикали, зависать в воздухе и перемещаться в любом направлении. Необходимые для полёта подъёмная сила и тяга создаются одним или несколькими несущими винтами (пропеллерами), которые вращаются двигателем (двигателями).
Аналогичный аппарат с безмоторными несущими винтами называется автожиром.
История
Идея летательного аппарата с вертикальным взлетом прослеживается ещё в чертежах Леонардо да Винчи. Однако только в 20-м веке она получила практическое воплощение.
Первый в истории вертикальный полет состоялся 24 августа (по другим источникам, 29 сентября) 1907 года и продолжался одну минуту. Вертолёт, построенный братьями Луи и Жаком Бреге (Louis & Jacques Br?guet) под руководством профессора Шарля Рише (Charles Richet), поднялся в воздух на 50 см.
Первым человеком, поднявшимся в воздух на вертолёте, был французский производитель велосипедов Поль Корню (Paul Cornu). 13 ноября 1907 он построил вертолёт, поднявший его вертикально в воздух на высоту 50 см и провисевший в воздухе 20 секунд. Но и этот вертолёт был плохо управляемым.
Игорь Сикорский построил в России два геликоптера — в 1908 и 1909 г. Геликоптер поднимался в воздух, но был недостаточно силён, чтобы поднять пилота. Поэтому Сикорский охладел к геликоптеру и занялся конструированием аэроплана. Сикорский вернулся к вертолетам только в 1938 году, пытаясь сохранить свою компанию на плаву. Первый более-менее завершенный летающий образец вертолета Сикорского VS-300 (S-46) появился в 1939 году.
До изобретения же в 1911 году автомата перекоса ни о каком управляемом полёте на вертолёте не могло быть и речи.
В 1922 году профессор Георгий Ботезат, эмигрировавший после революции из России в США построил по заказу армии США первый устойчиво управляемый вертолёт, который смог подняться в воздух с грузом на высоту 5 метров и находиться в полёте несколько минут.
В 1926 году в России в ЦАГИ была сформирована «геликоптерная группа», которую возглавил А.М. Черемухин. Результатом работы этой группы стал первый управляемый вертолет ЦАГИ-1ЭА, совершивший свой первый полет в сентябре 1930 года. Силовая установка ЦАГИ-1ЭА включала два РПД М-2 по 120 л.с. каждый. Взлетная масса — 1145 кг. Полет прошел на высоте 10-12 метров над землей. Позднее на этом аппарате были достигнуты: высота полета — 605 м, продолжительность — 14 минут, максимальная дальность — 3 км, скорость полета — 21 км/ч. Управлялся вертолет с помощью автомата перекоса Б.Н. Юрьева, предложенного им еще в 1912 году и до настоящего времени используемого на большинстве вертолетов мира (тогда же Юрьев построил первую модель вертолета одновинтовой схемы с рулевым винтом).
Первый отечественный серийный вертолёт — Ми-1 ОКБ под руководством М. Л. Миля (1948).
26 мая 2005 вертолёт под управлением французского пилота Дидье Дельсаля достиг высшей точки Земли — горы Эверест.
Основные принципы
Самолёт способен летать благодаря специальной изогнутой форме крыла, которое движется в потоке набегающего воздуха. Подъёмная сила создаётся за счёт того, что путь, проходимый воздухом над крылом, больше пути потока воздуха под крылом, и, соответственно, скорость верхнего потока выше. Согласно закону Бернулли, на крыло начинает действовать сила, направленная в сторону потока с большей скоростью. Вертолёт использует тот же принцип, но роль крыльев у него играют лопасти несущего винта.
Вращение несущего винта создаёт подъёмную силу, но оно же создаёт силу отдачи, стремящуюся закрутить вертолёт в обратном направлении. Чтобы компенсировать вращательный момент, обычно используется дополнительный маленький вертикальный хвостовой винт. Если этот винт встроен в хвостовое оперение, то его называют фенестроном.
Другим вариантом является два больших несущих винта, вращающихся в противоположных направлениях на одной оси. Второй винт называется аэродинамически симметричным соосным несущим винтом. Этот вариант использован, например, в российском Ка-50. Вертолёты такой схемы показывают более высокую тяговооружённость, однако в случае недостаточной продуманности конструкции, могут обладать повышенной вероятностью схлёстывания лопастей винтов при резком боковом манёвре.
Есть ещё вертолёты, которые используют эффект Коанды (прилипание струи жидкости или газа к твёрдой поверхности), чтобы компенсировать вращательный момент без дополнительных винтов.
Максимальная скорость вертолёта ограничена ввиду недопустимости постоянного достижения скорости звука на крайних участках лопастей (общая максимальная скорость на краю лопасти равна диаметру диска вращения ротора, помноженному на обороты в секунду + скорость самого вертолёта) что привело бы к разрушению конструкции.
Когда вертолёт летит вперёд, лопасти, движущиеся вперёд, имеют бо?льшую скорость относительно воздуха, чем движущиеся назад. В результате одна из половин винта создаёт бо?льшую подъёмную силу, чем другая, и вертолёт поворачивает вбок. Чтобы этого не проиcходило, используется механизм компенсации, встроенный в автомат перекоса, чтобы угол наклона лопастей в левой и правой половине винта был бы различен.
Кроме того, винт создаёт вибрацию, угрожающую разрушением конструкции. Поэтому в большинстве случаев применяется активная система гашения возникающих колебаний.
