Вертолет, 2004 №2

Последующие пять глав книги посвящены рассмотрению вопросов управления движением соосного вертолета и их использованию при решении большого круга задач при проектировании, испытаниях и эксплуатации вертолетов: определению балансировочных характеристик и запасов управления, характеристик устойчивости, управляемости, маневренности и безопасности полета на различных режимах. Рассматриваются полные нелинейные уравнения с учетом динамики работы двигателей и линеаризованные уравнения движения. По результатам расчетов и исследований, выполненных по предложенным методам и математическим моделям, сделан анализ характеристик балансировки, устойчивости и управляемости в полном диапазоне режимов полета соосных вертолетов. На основе этого анализа даны рекомендации по проектированию, летным испытаниям, безопасности полета вертолета и его эксплуатации. Для обоснования выводов и оценок сходимости расчетных и экспериментальных данных привлекается большой объем материалов, полученных на пилотажных стендах и в летных испытаниях.
Особое внимание автором уделено проблемам обеспечения путевой управляемости соосных вертолетов на режимах малых и средних скоростей полета с глубоким дросселированием двигателей и на режиме авторотации, безопасности полета (включая режимы взлета и посадки на подвижные взлетно-посадочные площадки кораблей).
Значительная часть книги посвящена методам расчета и анализу маневренных характеристик соосных вертолетов, полученных расчетным путем и в летных испытаниях. Рассматриваются как традиционные маневры: вертикальные (горки, пикирования, наборы высоты), горизонтальные (виражи, форсированные виражи, разгоны, торможения и др), пространственные (виражи-спирали, боевые развороты, косые петли и др.), так и маневры с большими значениями углов скольжения (до 90 градусов) на больших скоростях полета: плоские развороты, воронки. Нужно отметить, что автор, излагая материал, уместно и логично применяет терминологию, используемую в работах ряда специалистов, исследующих аналогичные характеристики самолетов и вертолетов других схем, что существенно помогает при чтении этой сложной части книги.
В главе 8 излагаются особенности изменения энергетических характеристик полета вертолета, характеристик устойчивости и управляемости, вибраций и махового движения лопастей вертолетов соосной схемы на режимах крутого снижения при малых скоростях полета, на так называемых режимах вихревого кольца, когда происходит деструктивное нарушение законов струйного обтекания лопастей несущего винта. Анализ, результаты и выводы этой главы выполнены на основании экспериментальных результатов, полученных на моделях винтов в аэродинамических трубах ЦАГИ и в летных испытаниях на вертолетах в ОКБ «Камов» и ЛИИ им. М.М. Громова. Показано, что особенности изменения характеристик вертолетов на этих режимах существенно влияют на уровень безопасности полета, особенно на малых высотах.
Ка-50
Ка-32
В последней, 9 главе книги рассмотрены системы автоматической стабилизации и управления соосных вертолетов, обеспечивающие значительное улучшение управляемости, уменьшение психофизиологической нагрузки на летчика, создающие возможности всепогодного применения вертолетов, обеспечивающие решение задач траекторного управления в сложных условиях.
Во всех главах книги Э.А. Петросяна содержится много принципиальных рекомендаций и выводов, имеющих общее значение при решении сложных задач разработки, создания, летных испытаний и эксплуатации не только вертолетов соосной, но и других схем. Поэтому книга представляет большой интерес для всех специалистов: конструкторов, инженеров и научных работников конструкторских бюро, научно-исследовательских, испытательных и эксплуатирующих организаций. Нет сомнения и в том, что книга будет полезна студентам и учащимся авиационных высших и средних учебных заведений, курсантам летных училищ и летчикам.
Александр АКИМОВ,
ИСТОРИЯ
  
И все-таки она вертится!
 
250 лет «аэродромической» машинке Ломоносова
Великого русского ученого Михаила Васильевича Ломоносова можно по праву считать отцом идеи создания беспилотного летательного аппарата. Еще два с половиной века назад он понял, что для изучения и освоения воздушного пространства такой аппарат подходит лучше всего. Возможно, к этой идее его подтолкнула смерть близкого друга, погибшего при исследовании электрических разрядов. Ломоносова и самого, как известно, очень интересовала природа возникновения гроз, то есть статического электричества, в верхних слоях атмосферы, где риск для жизни исследователя был достаточно велик. Изобретенная им 250 лет назад «аэродромическая» машинка стала, по сути, не только первым беспилотным аппаратом, но и аппаратом, чьи аэродинамические свойства были исследованы экспериментально. Идея Ломоносова нашла свое воплощение на практике лишь в середине XX века, что еще раз напоминает нам о гениальной научной прозорливости ученого.
Аэродромическая машинка М.В. Ломоносова
Впервые действие изобретенной им аэродромической машинки М.В. Ломоносов продемонстрировал 1 июля 1754 года на конференции Петербургской Императорской Академии наук — 250 лет назад. Машинка Ломоносова стала первой действующей моделью вертолета, о которой сохранились хоть и краткие, но достоверные сведения. В дошедших до нас материалах нет ни рисунка модели, ни ее размеров. Поэтому точно воссоздать облик аэродромической машинки нельзя. Но можно на основе современных знаний представить, какой она могла быть, имея в виду достигнутые ею результаты и возможности техники того времени.
В эпоху Ломоносова не существовало методов расчета воздушного винта. Поэтому его работа по созданию летательного аппарата велась эмпирическим путем. Некоторое представление о работе лопастных вентиляторов он получил еще в студенческие годы в Германии, когда посещал рудники.
В 1744 году М.В. Ломоносов сделал доклад на конференции Академии наук «0 вольном движении воздуха, в рудниках примененном», в котором, в частности, говорилось: «На строение и движение воздушных машин вследствие необходимости удалять испорченный парами воздух требуется немало иждивения и работы». Знакомство с трудами Исаака Ньютона, размышления о фундаментальном законе сохранения материи и движения могли натолкнуть его на идею использования силы воздушного потока, отбрасываемого вращающимися лопастями, для придания импульса движения устройству, которое он хотел использовать для подъема метеорологических приборов.
Конкретные данные об изобретении Ломоносова содержатся в двух документах. В протоколе конференции АН от 1 июля 1754 года есть упоминание о двух парах крыльев, которые двигаются «горизонтально в противоположных направлениях». Очевидно, что речь идет о двух двухлопастных несущих винтах противоположного вращения. Упоминается также о дистанции между двумя парами крыльев — это может означать либо соосное расположение винтов, либо их расположение рядом на параллельных валах.
Историк техники В.Р. Михеев обосновал предположение о соосных винтах. В пользу этой версии говорит также факт изготовления аппарата часовых дел мастером, которому хорошо знаком привод часовой и минутной стрелок с помощью соосно расположенных винтов. В упомянутом выше протоколе сказано также, что «крылья движимы пружиной, подобной тем, которые обыкновенно бывают в часах». Нет сомнений, что речь идет о спиральной пружине, примененной в часах голландцем X. Пойгенсом еще в 1657 году. Известно несколько проектов Ломоносова, где использовался часовой механизм со спиральной пружиной в качестве аккумулятора энергии. Так, в клизеометре (прибор, вычерчивающий на бумажной ленте отклонения корабля от заданного курса под влиянием ветра) барабан с намотанной на нем бумажной летной приводится во вращение силой упругости спиральной пружины. Для морских часов Ломоносов предложил устройство с четырьмя спиральными пружинами.