Большая энциклопедия техники

В 1939 г. в СССР состоялись испытания ракет с прямоточными ВРД конструкции И. А. Меркулова и началась постройка турбореактивного двигателя конструкции А. М. Люльки. В 1941 г. впервые был установлен на самолет и испытан турбореактивный двигательный агрегат конструкции Ф. Уиттла (Великобритания). Большой вклад в развитие ракетного двигателя внесли также русские ученые А. Д. Засядко, B. М. Внуков, К. А. Шильдер, Н. И. Кибальчич, К. И. Константинов, советские ученые и конструкторы Н. Е. Жуковский, И. В. Мещерский, Б. С. Стечкин, C. П. Королев, М. К. Тихонравов, Л. С. Душкин, М. К. Янгель, А. М. Исаев, Н. Д. Кузнецов, французский ученый Р. Эно-Пельтри, немецкий ученый Г. Оберт и др.

Авиетка

Авиетка (от фр. avietta) – одноместный самолет (мощность силовой установки до 25 кВт), преимущественно любительского изготовления или созданного общественным КБ. В СССР производство авиеток получило развитие в 1920-е гг. благодаря массовому увлечению молодежи. В 1924—1925 гг. ОДВФ провело конкурс проектов двигателей и маломощных самолетов. В 1934 г. прошел конкурс «Авиавнито», в 1935 г. – 1-й Всесоюзный конкурс легких самолетов. В последующие годы к авиеткам стали относиться одно– и двухместные самолеты и самолеты с силовой установкой мощностью до 75 кВт.

Первая в России авиетка построена в 1913 г. «Касьяненко № 4» с двигателем «Анзани» мощностью 11 кВт. К первым советским авиеткам относят ВОП-1 (В. О. Писаренко), АНТ-1 (А. Н. Туполев), изготовленные в 1923 г. Авиетка «Летающее крыло» изготовлена конструктором Б. И. Черановским (Парабола БИЧ-3 в 1926 г., БИЧ-20 в 1937 г.). Авиетка НВ-5 получила первую премию конкурса «Авиавнито» в 1937 г., изготавливалась в разных вариантах. В конструировании НВ-5 принимали участие В. В. Никитин, В. К. Грибовский, В. П. Невдачин, А. Н. Рафаэлянц, А. С. Яковлев и др. Авиетка «Буревестник», сконструированная в ОДВФ, установила рекордный перелет Москва – Одесса и рекорд высоты (5500 м) в 1927 г. НВ-5 экспонировалась на международном авиасалоне в Берлине в 1928 г. АИР-1, сконструированная ВВИА, во время перелета Москва – Симферополь в 1927 г. установила 2 мировых рекорда (дальность полета – 1420 км и продолжительность – 15 ч 30 мин).

Автожир

Автожир (от фр. autogyre, греч. autos – «сам» и gyros – «круг вращения») – летательный аппарат, подъемная сила которого создается несущим винтом – ротором, вращающимся свободно (без привода от двигателя) под действием набегающего потока воздуха. Поступательное движение получается от обычного тянущего или толкающего винта, приводимого в движение силовой установкой. Автожир представляет собой промежуточный тип между самолетом и вертолетом. Изобретен Х. Сиервой в 1919 г. Достоинствами автожира являются сравнительно небольшая минимальная (иволютивная) скорость, меньшие (по сравнению с самолетами) взлетно-посадочные дистанции. Первым автожиром, поднявшимся в воздух, стал С-4 в 1923 г. (конструктор Х. Сиерва), в 1928 г. сконструирован аппарат, на котором успешно совершен перелет Лондон – Париж. В СССР конструирование автожиров началось в 1929 г. Н. И. Камовым и Н. К. Скржинским «КАСК-1». ЦАГИ создало около 15 модификаций и типов автожиров с 1929 по 1940 г. по проектам Н. И. Камова, Н. К. Скржинского, В. А. Кузнецова и А. М. Черемухина.

В 1940 г. Н. И. Камовым и М. Л. Милем сконструирован двухместный автожир АК, взлетающий без разбега. Сконструированы три принципиальные схемы автожиров:

1) крылатый автожир с неуправляемым винтом и управлением по принципу самолета. Управление в первую очередь зависит от поступательной скорости автожира (С-8, С-19, КАСКР-1, ЦАГИ, А-1, А-7);

2) бескрылый автожир с несущим винтом, управляемым при помощи автомата перекоса, с горизонтальным и вертикальным оперением корпуса. Управление автожиром происходит посредством наклона оси несущего винта, связанной при помощи рычажной передачи с ручкой управления аппарата (ЦАГИ А-12, А-14, С-30, Келлет К-1В);

3) автожир с прыжковым взлетом без предварительного разбега. Взлет автожира осуществляется по принципу использования кинетической энергии перед взлетом.

Для уменьшения потребляемой мощности лопасти устанавливаются под углом, подъемная сила при котором равна нулевому значению перед раскруткой ротора, при максимальных оборотах угол установки лопастей под действием автомата перекоса автоматически изменяется на полетный, автожир, получив избыточную подъемную тягу, «подпрыгивает» вверх. При помощи воздушного винта автожир получает поступательное движение и переходит на набор высоты, обычный для автожиров (С-30Р). За рубежом конструируются легкие и сверхлегкие одноместные и двухместные автожиры (А-002 – летательный аппарат внеаэродромного базирования, 205 – легкий многоцелевой автожир, Авиатика-МАИ-890А).

Конструкторские, экспериментальные работы, исследования, испытания и доводки лопастей и несущей системы автожиров нашли свое применение при конструировании вертолетов.

Автомат перекоса

Автомат перекоса – устройство управления общим (изменяющим силу тяги) изменением угла атаки несущего винта (НВ) и циклическим (изменяющим направление тяги) шагом несущего винта.

Управление вертолетом и автожиром в пространстве производится изменением направления тяги НВ, а также изменением силы тяги рулевого винта.

Автомат перекоса изобретен в 1911 г. Б. Н. Юрьевым совместно с Г. Х. Сабининым. Основное назначение автомата перекоса – передача движения с неподвижных элементов системы управления на вращающиеся лопасти НВ. В общих чертах автомат перекоса устроен следующим образом. Вал НВ проходит внутри направляющей ползуна общего шага. По ней перемещается ползун с шарнирно присоединенным к нему внутренним невращающимся кольцом, а также качалками продольного и поперечного управления. Внутреннее кольцо связано подшипником с наружным вращающимся кольцом, которое может отклоняться в двух плоскостях. Наружное кольцо (тарелка) автомата перекоса приводится во вращение поводком, соединенным с валом НВ. Концевые шарниры вращающейся тарелки связаны тягами с рычагами поворота лопастей.

Автомат перекоса управляется гидроусилителями, воздействующими на тяги поперечного и продольного управления, а также на рычаг управления общим шагом. При отклонении рычага общего шага ползун автомата перекоса движется вверх или вниз по направляющей, при этом все вертикальные тяги перемещаются на одинаковые расстояния и поворачивают с помощью рычагов все лопасти на угол. Управление общим шагом лопастей НВ сопровождается синхронным изменением мощности двигателей. При отклонении тяги продольного управления внутреннее невращающееся кольцо автомата перекоса поворачивается на угол, это вызывает поворот наружного вращающегося кольца в том же направлении на тот же угол наклона. Благодаря этому при вращении НВ вертикальные тяги двигаются вверх и вниз на различные расстояния и поворачивают при помощи рычагов лопасти в каждом азимутальном положении угол. В динамике циклический шаг выглядит так. В некотором азимутальном положении угол установки лопасти несущего винта минимальный, затем, по мере ее вращения, этот угол возрастает, достигая через пол-оборота НВ максимального значения. В течение следующей половины оборота НВ угол уменьшается до исходного минимального значения. В результате значение силы тяги становится неодинаковым в противоположных сторонах плоскости вращения НВ, благодаря этому изменяется положение в пространстве плоскости вращения НВ. Это заставляет летательный аппарат двигаться в горизонтальной плоскости. Похожим образом изменяется угол атаки лопастей при отклонении тяги поперечного управления на угол. Так происходит управление периодичностью НВ (период изменения угла атаки лопасти соответствует обороту НВ).

Наряду с классической системой существует и оригинальная модификация системы управления несущим винтом – автомат перекоса Хиллера. Он состоит из двух дополнительных укороченных лопастей, расположенных под углом 90° к основным в плоскости вращения несущего винта. Лопасти несущего винта жестко закреплены на втулке, подвешенной на валу, на кардановом подвесе. Управляющие укороченные лопасти жестко скреплены со стержнем, также проходящим через втулку винта. Стержень может поворачиваться при помощи поводка, связанного тягой с тарелкой автомата перекоса. Пилот меняет наклон тарелки, затем меняются углы атаки управляющих лопастей. Одна из лопастей поднимается, вторая лопасть опускается. Это приводит к изменению угла атаки лопастей несущего винта. В результате плоскость вращения лопастей меняет наклон, что вызывает поворот вектора тяги несущего винта.

Таким образом, посредством управляющего рычага пилот воздействует на вспомогательные лопасти, которые в свою очередь управляют основными лопастями вертолета, наклоняя втулку несущего винта. В итоге конус несущего винта наклоняется в требуемом направлении полета. Так как ручка управления пилота изолирована от несущего винта, то все силы обратной связи минимальны.

Использование этой системы в некоторой степени упростило управление вертолетом и позволило получить ряд преимуществ, таких как простота конструкции, удобство в эксплуатации, экономия в весе.