Просто о сложном. Вертолеты

Вертолет - винтокрылый летательный аппарат, у которого подъемная и движущая силы на всех этапах полета создаются одним или несколькими несущими винтами с приводом от одного или нескольких двигателей.

Подобно самолету, который держится в воздухе благодаря крыльям, вертолет взлетает при помощи винтов большого диаметра. Такой винт называют несущим. У винта есть лопасти, каждая из которых имеет аэродинамический профиль и при вращении винта движется в воздушном потоке. При вращении винта возникает аэродинамическая сила, приложенная к каждой лопасти. Сила каждой лопасти суммируется и прикладывается ко всему винту, а через него ко всему вертолету. Эта сила всегда перпендикулярна плоскости вращения винта. Таким образом вертолету обеспечивается вертикальный взлет.

Историческая справка

Вертолет, как и многие изобретения начала XX века, описывал в своих трудах Леонардо да Винчи. По его чертежам машина должна была приводиться в действие силой четырех человек, а винтовая конструкция, обтянутая тканью, служила несущей поверхностью. Однако есть версия, что да Винчи не был пионером в этой области, так как по описаниям еще в 400 году н.э. в Китае существовала игрушка с пропеллером, которая могла взлетать вверх.

С конца XIX века инженеры всего мира пытались сконструировать аппарат, который мог бы подниматься в воздух и быть управляемым. Пилотируемость и взлетная масса оказались самыми сложно решаемыми в ходе тестовых испытаний. Чаще всего испытатели добивались только одного из двух критериев, в результате чего их попытки оказывались безуспешными.

Первым, кто смог приблизиться к успешной конструкции вертолета, стал Поль Корню в 1907 году. Его аппарат поднимался на высоту 50 м и держался в воздухе 2 секунды.

В 1909 году российский студент Игорь Сикорский во дворе дома создал свой первый вертолет, но и его изобретение постигла та же участь, что и предшественников. Мощности аппарата не хватало, чтоб поднять в воздух даже человека, и на время он забросил идею о создании машины с вертикальным взлетом. В России карьера Сикорского успешно сложилась в авиации. Став главным авиаконструктором в России, Сикорский создал самые большие в мире самолеты «Русский витязь» и «Илья Муромец». Эмигрировав в США в период гражданской войны, Сикорский основал там фирму и успешно занимался авиастроительством.

В те же годы эмигрировавший из России авторитетнейший специалист в области аэродинамики активно работал над созданием вертолета для Министерства обороны США. Его машина была сложна, но могла поднимать в воздух до четырех человек и развивать скорость до 50 км/ч. К сожалению изобретателя, вертолет не был запущен в серийное производство, так как правительство посчитало его слишком дорогостоящим проектом.

Игорь Сикорский не оставлял идею о создании вертолета. Уже в 1939 году прошли первые успешные испытания одновинтового вертолета VS-300. Но вертолет Сикорского получил свой шанс лишь в 1942 году, после того как США вступили во Вторую мировую войну. Возможности летательного аппарата поразили военных, и уже в 1943 году вертолеты были запущены в серийное производство под кодом R-4.

Сикорский по праву считается отцом вертолетостроения, так как создал порядка 20 серийных моделей вертолетов, первым предложил конструкцию вертолета-амфибии. Вертолеты Сикорского совершили трансатлантический и тихоокеанские перелеты с дозаправкой в воздухе, а модель S-58 считается лучшим вертолетом первого поколения.

Для российского производства прототипом стал немецкий вертолет FA-223, который сконструировал профессор Генрих Фоке еще в 1936 году. Отличительной особенностью вертолета Фоке стало наличие двух винтов.

От Ми-1 до «Черного призрака»

Отрасль вертолетостроения сразу заявила о себе как о перспективной в сфере авиации. СССР и США стали основными конкурентами в борьбе за первенство в создании более совершенного вертолета. Более 70 лет инженеры-конструкторы двух сверхдержав стремятся создать технологический шедевр, который надолго смог бы закрепить за той или иной страной пальму первенства. За годы существования отрасли было создано множество вертолетов, которые внесли свой вклад в историю и увековечили имена своих создателей. Самые успешные вертолеты поступали в серийное производство и становились основой для разработки модификаций, обрастая целым семейством моделей.

Первым серийным вертолетом, выпущенным в СССР, был Ми-1. По летно-техническим характеристикам он напоминал вертолет Sikorsky S-51 1949 года, но, в отличие от импортного аналога, получил широкое распространение как в гражданской, так и в военной авиации, а также производился на экспорт.

Свое название, как принято в авиации, вертолет получил от фамилии главного конструктора Михаила Миля.

Вертолеты «Ми» стали одними из самых популярных не только на территории СССР, а потом и России, но и во всем мире.

Вертолет Ми-8 долгие годы лидировал в мировом вертолетостроении и даже сейчас уверенно держится в тройке самых распространенных вертолетов мира.

Вертолет Ми-8 был запущен в серийное производство в 1965 году, после того как Михаил Миль был командирован в США для покупки нескольких единиц вертолета Сикорского и для более подробного понимания потенциала иностранных конкурентов в отрасли.

Вертолет Ми-8 стал настоящей сенсацией на авиасалоне в Ле-Бурже. Он был оснащен двумя двигателями таким образом, что при отказе одного второй автоматически выходил на повышенную мощность, благодаря чему вертолет не терял высоту. Взлетная масса Ми-8 позволяла взять на борт трех членов экипажа и 24 десантника или 28 пассажиров и совершить беспосадочный полет на 425 км со скоростью 225 км/ч.

За годы производства Ми-8 не потерял популярность. У данного вертолета существует 60 модификаций, включая военные, спасательные, пассажирские и грузовые.

Вертолет Ка-31 поднялся в воздух в ноябре 1986 года и до сих пор не имеет аналогов в мире. Ка-31 и его модификация Ка-35 - вертолеты радиолокационного дозора. Вертолет может быть использован как для сухопутных ПВО, так и базироваться на кораблях. Ка-31 сконструирован таким образом, что может вести автоматизированный полет в любых погодных и климатических условиях и одновременно вести до 20 целей. Он способен обнаруживать цели типа «вертолет-самолет» на предельно малых высотах, а также надводные корабли и их сопровождение. В настоящее время вертолет стоит на вооружении России и Индии.

Кроме Ка-31, в ОКБ «Камов» в 1982 г. создали еще один легендарный вертолет - Ка-50, или «Черная акула». Особое внимание конструкторы уделили безопасности пилота. Ка-50 стал первым вертолетом, оснащенным катапультируемым креслом и полностью бронированной кабиной. В ходе испытаний «Черная акула» выдержала обстрел снарядами калибра 12,7 мм, то есть пулемета. Первым боевым заданием для Ка-50 стала контртеррористическая операция в Чечне 2001 года. «Черная акула» показала себя как надежная и маневренная машина, что было особенно важно при ведении боевых действий в горных условиях.

Крупнейшим многоцелевым транспортным вертолетом стал Ми-26. Он используется как в военной, так и в гражданской авиации. «Летающая корова» на сегодняшний день самый большой вертолет с максимальной взлетной массой 20 т как на борту, так и на внешней подвеске. Также в вертолете предусмотрена лебедка, которая поднимает 500 кг. Вместимость вертолета - 82 десантника или 60 носилок с ранеными при крейсерской скорости 295 км/ч.

Золотая летопись вертолетостроения не могла обойтись без машин, выпущенных заводом Sikorsky. В середине ХХ века был создан UH-60 «Черный ястреб». Семейство «Черного ястреба» включает вертолеты грузоподъемностью от 1500 кг до 4 т, палубные вертолеты, санитарные, вертолеты огневой поддержи и пр. На сегодняшний день это один из самых часто экспортируемых вертолетов.

Такой титан авиации, как Boeing, также внес свой вклад в историю вертолетостроения. Ударный вертолет Boeing AH-64 Apache получил известность благодаря операции «Буря в пустыне». Специалисты утверждают, что достойным соперником «Апачу» может стать только Ми-28 «Ночной охотник». Вокруг указанного вертолета существует много споров и слухов, однако он не раз становился источником вдохновения для деятелей искусства, так как часто появлялся в кинофильмах и даже стал прообразом коллекции шляпок.

Имя вертолета Bell UH-1 Iroquois также связано с боевыми действиями. «Ирокез», или «Хьюи», стал символом войны во Вьетнаме. Этот вертолет выполнял всевозможные функции: доставлял на поле боя, снабжал провизией и боеприпасами, эвакуировал раненых. За 11 лет боевых действий было совершено 36 млн боевых вылетов. На каждые 18 тыс. вылетов приходилась одна потеря. Учитывая тот факт, что вертолет не имел никакого бронирования, такая статистика считается уникальной.

В истории вертолетостроения есть множество машин, которые стали символами эпохи и знаковыми в определении хода тех или иных событий.

Холдинг «Вертолеты России», который объединил усилия инженеров КБ Миля и КБ «Камов», продолжает создавать машины, сочетающие успешный опыт вертолетной классики с современными технологиями.

По мировой статистике численности, вертолеты, выпускаемые холдингом «Вертолеты России», занимают шестое место, что говорит о высокой конкурентоспособности продукции наравне с вертолетами Boeing, Sikorsky и Bell.

Одними из ведущих разработок являются многоцелевой вертолет Ка-226 и его модификации. Отличительной особенностью нового вертолета стала установка двух турбовальных двигателей. Модификации семейства Ка-226 могут быть выполнены в пассажирском, транспортном, медицинском, полицейском или поисково-спасательном вариантах. У вертолета существует множество комплектующих, которые позволяют легко менять его назначение, например грузовая платформа или модули для транспортировки раненых. Модификация Ка-226Т обладает широким спектром характеристик, которые дают ему преимущество над многими аналогичными машинами.

При взлетной массе 3600 кг вертолет может совершить перелет на 470 км со скоростью 220 км/ч. Ка-226Т может совершать полет в любых погодных и климатических условиях как над сушей, так и над водой. Его температурный диапазон варьируется от -50 до +50 °С.

Такая вариативность компоновки борта и возможность работы при экстремальных температурах заинтересовала многих иностранных заказчиков. Этот вертолет считается одним их самых перспективных на сегодняшний день.

Случай один на миллион

История знает немало случаев, когда от мастерства и умения экипажа вертолета зависели жизни людей. Вертолеты служб спасения ежедневно совершают вылеты по всему миру, спеша на помощь тем, кто оказался в безвыходной ситуации.

Одной из самых распространенных и регулярно производимых операций спасения в России становится снятие людей со льдины. Чаще всего это рыбаки, которые оказались в плену стихии, в период ледохода. Людей, оказавшихся в такой ситуации, как правило, снимает со льдины вертолет, зависая над ней и спуская спасательное оборудование.

Истории известны случаи уникальных спасательных операций. Так, в апреле 1985 года исследовательское судно «Михаил Симов» оказалось зажато в арктических льдах. На помощь исследователям отправили теплоход «Павел Корчагин». Однако дрейфующие льды не позволили теплоходу подойти на нужное расстояние. Экипаж вертолета Ми-8, направленный на место ЧП, принял решение садиться на льдину. За два дня спасательной операции вертолет совершил 11 посадок и эвакуировал с корабля 77 человек.

С вертолетами связано немало рекордов по работе в экстремальных погодных условиях, эвакуации пострадавших из горячих точек, а также поднятию несоразмерно больших грузов. С развитием вертолетной техники рекорды обновляются, постоянно повышая планку возможностей.

Однако есть рекорд, который до сих пор не побит. Его установил в 2010 году французский летчик-испытатель Дидье Дельсаль. 14 мая он поднял свой модифицированный Eurocopter Ecureuil/AStar AS350 B3 на высоту 8850 м над уровнем моря и совершил посадку на вершине Эвереста. Для того чтобы посадка считалась действительной, Дельсалю нужно было зафиксировать вертолет и касаться земли не менее двух минут. Чтобы подтвердить свое достижение, Дельсаль повторил полет на следующий день и удвоил время пребывания на вершине Эвереста. Своим экспериментальным полетом Дельсаль дал надежду альпинистам, покоряющим большие высоты, так как с такой высоты эвакуация не осуществляется и случаи спасения пострадавших, к сожалению, крайне редки и уникальны. Рекорд французского летчика все еще не побит, но случаи посадки вертолетов на различные горные вершины становятся более частым явлением.

Выводы

· Отрасль вертолетостроения является востребованной и перспективной как на внутреннем рынке государства, так и на международной арене.

· Темпы развития отрасли показали, что при консолидации научного потенциала и технической базы, как показал опыт холдинга «Вертолеты России», можно добиться серьезных результатов и создавать машины, которые становятся лидерами рынка на долгие годы.

· Частные капиталовложения и тесное взаимодействие с государственными структурами и вооруженными силами ускоряют темпы развития и позволяют своевременно реагировать на запросы и потребности отрасли и оставаться лидерами на конкурентном рынке.

Рекомендации

· Создавать благоприятные условия для интеграции частного капитала, научно-технического прогресса и инновационных технологий для разработки передовых машин, опережающих вызовы времени.

· Поддерживать диалог между всеми сторонами, заинтересованными в развитии отрасли, и включать в разработки технологии, которые являются востребованными и актуальными для всех областей использования вертолетной техники.

· Создавать благоприятные условия в рамках политики импортозамещения в части разработки всех необходимых комплектующих, таких как двигатели и системы авионики, для серийного производства полностью отечественных вертолетов и их дальнейших модификаций. 

Источник