Автожир что это такое
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.
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.
Электрическая раскрутка. Это что-то типа стартера двигателя на автомашине. Система достаточно эффективная, но маломощная и тяжеловатая. Один аккамулятор чего стоит.
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.
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.
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 🙂 …
Между самолетом и вертолетом: как устроен и сколько стоит автожир
Эра летающих автомобилей пока не наступила, но своеобразным аналогом им может выступать автожир — своеобразный гибрид самолета и вертолета.
Автожиром (а также гиропланом или гирокоптером) называется транспортное средство, которое приводится в движение двумя винтами — для взлета необходим тянущий или толкающий винт как у самолета, который разгоняет до необходимой скорости, а уже после взлета в дело вступает несущий винт как у вертолета. С единственным отличием, что несущий винт в движение приводится не мотором, а потоком набегающего воздуха.
Подобная схема не лишена своих недостатков, поскольку автожиру необходимо хоть и минимальное, но место для разгона, а кроме того гирокоптер не в состоянии зависать в полете на месте. Впрочем, эти недостатки оборачиваются преимуществом, поскольку в случае отказа техники автожир безопасно сможет приземлиться в режиме авторотации.
В эксплуатации гирокоптеры дешевле самолетов и вертолетов, хотя и уступают им по своим скоростным возможностям и грузоподъемности, но имеют ряд преимуществ — меньший расход топлива, хороший обзор, меньший уровень вибраций и шума в полете и возможность летать даже при сильном ветре.
Обучиться пилотированию: сколько это стоит?
Как и любое транспортное средство, автожир требует специальной подготовки пилота, прежде чем он сможет самостоятельно отправляться в полет. Как и в автошколе, где отменили самостоятельную подготовку, своими силами отучиться на пилота сверхлегкого воздушного судна (именно так российское законодательство классифицирует гирокоптер) невозможно — необходимо проходить теоретическое и практическое обучение в школах, имеющих лицензию Министерства образования и Министерства транспорта, а учебные программы должны соответствовать требованиям Федерального агентства воздушного транспорта (Росавиация) и Международной организации гражданской авиации (ИКАО).
Учиться на пилота автожира можно, как и на автомобиль, с 18 лет. Предварительно необходимо пройти медицинскую комиссию, но не такую, как на автомобильные права, а специальную — речь идет о врачебно-летной экспертной комиссии пилота сверхлегких воздушных судов. Если медики дадут добро на полеты, можно начинать обучение.
Курс включает в себя теоретическую и практическую части, последняя из которых называется учебно-летной подготовкой и подразумевает работу на тренажерах, полеты с инструктором и самостоятельный пилотаж гирокоптеров. Длится весь процесс подготовки пилота сверхлегкого воздушного судна более двух месяцев, а может даже и больше, если погода помешает проведению практических занятий. Прежде чем получить удостоверение, придется налетать не менее 35 часов.
Покупка и регистрация автожира: какие нюансы?
В отличие от колесных транспортных средств, каждое из которых требует регистрации и постановки на учет, автожиры массой до 115 кг не требуют государственной регистрации и регистрации прав собственности на воздушное судно, но все более серьезные гирокоптеры уже необходимо пройти все бюрократические процедуры в Росавиации.