Автожир летательный аппарат

Сверхлегкий автожир Ф.П. Курочкина

Индивидуальный летательный аппарат, позволяющий человеку быстро и просто подниматься в воздух, является давней мечтой конструкторов и любителей авиации. Тем не менее, ни один проект такого рода пока не смог в полной мере решить все поставленные задачи. Весьма интересный образец сверхлегкого и сверхкомпактного автожира, способного поднять в воздух человека и небольшой груз, в конце сороковых годов был предложен конструктором Ф.П. Курочкиным.
Проект сверхлегкого автожира, пригодного для индивидуального использования, стартовал в 1947 году. Студент-выпускник Московского авиационного института Ф.П. Курочкин предложил разработать и построить компактный безмоторный летательный аппарат, при помощи которого можно было бы поднять над землей полезную нагрузку в виде одного человека. Конструктор предлагал строить автожир, используя уже известные и опробованные решения в сочетании с некоторыми новыми оригинальными идеями. Такой подход позволил получить определенные успехи.

Проработка актуальных вопросов началась в том же 1947 году с проверки масштабного макета перспективной авиационной техники. Требуемый макет был изготовлен студентом самостоятельно. Наиболее крупным элементом модели, предназначенной для проверок и испытаний, являлся манекен в масштабе 1:5. Масштабная фигура человека получила лыжи, а также подвесную систему ранцевого типа. Последняя оснащалась несколькими стойками, на которых располагалась втулка несущего винта. С точки зрения основных особенностей конструкции модель для испытаний полностью соответствовала более позднему полноразмерному прототипу.

Конструктор Ф.П. Курочкин лично демонстрирует сверхлегкий автожир
Уменьшенная модель сверхлегкого автожира была доставлена в Военно-воздушную академию им. Н.Е. Жуковского, где планировалось провести необходимые исследования. Площадкой для испытаний должна была стать аэродинамическая труба Т-1 академии. «Лыжник» с индивидуальным летательным аппаратом должен был размещаться в рабочей части трубы и фиксироваться в нужном месте при помощи проволоки. Имитатор буксировочного троса длиной 4 м позволял создать условия, максимально близкие к практической эксплуатации автожира. Свободный конец проволоки закреплялся на пружинных весах, что позволяло определить требуемую для взлета тягу.
Испытания манекена с автожиром достаточно быстро показали правильность использованных идей. При постепенном увеличении скорости воздушного потока, соответствующего разгону автожира при помощи буксировщика, несущий винт раскручивался до потребных скоростей, создавал достаточную подъемную силу и взлетал вместе со своей полезной нагрузкой. Модель вела себя устойчиво и держалась в воздухе уверенно, не показывая никаких негативных тенденций.
Интересным проектом заинтересовались ведущие специалисты авиационной отрасли, занимавшиеся иными «серьезными» проектами. К примеру, на разработку Ф.П. Курочкина обратил внимание академик Б.Н. Юрьев. Среди прочего, он несколько раз демонстрировал коллегам и студентам устойчивость модели. Для этого с помощью указки академик толкал манекен. Тот, сделав несколько колебаний по крену и рысканью, быстро возвращался в исходное положение и продолжал «полет» правильным образом.

Исследования уменьшенной модели позволили собрать достаточный объем данных, и на их основе разработать проект полноценного индивидуального летательного аппарата. Проектирование и последующая сборка автожира заняла некоторое время, и испытания опытного образца удалось начать только в 1948 году. Одной из причин того, что разработка проекта заняла определенное время, стала необходимость проработки конструкции систем управления и контроля. Подобные задачи, тем не менее, были успешно решены.
По задумке Ф.П. Курочкина, все элементы сверхлегкого автожира должны были крепиться несложной металлической конструкции, находящейся за спиной летчика. В ее составе имелась пара вертикальных силовых элементов неправильной формы и горизонтальная треугольная деталь. Для сокращения массы металлические пластины имели перфорацию. От верхней детали должны были отходить металлические полосы, выполнявшие функции плечевых лямок и опор для других деталей.
Летчик должен был надевать автожир на себя, используя ременную подвесную систему по типу парашютной. Несколько ремней могли плотно обхватить тело летчика и зафиксировать основные агрегаты автожира в требуемом положении. При этом проектом предусматривались некоторые меры, направленные на повышение удобства работы. Так, на нижних ремнях предлагалось крепить небольшое прямоугольное сиденье, упрощавшее длительный полет.
Сверху на плечевых полосах и на задней треугольной пластине предлагалось жестко крепить три металлические трубчатые стойки. По одной такой детали находилось на каждом ремне, третья помещалась на задней детали. Стойки, изгибаясь, сходились над головой летчика. Там на них закреплялось основание для подвижной втулки единственного винта. Спереди на подвесной системе должна была устанавливаться система из трех труб, необходимых для установки устройств контроля и управления. Таким образом, несмотря на минимальные габариты и массу, автожир Курочкина получил полноценные органы управления и даже некое подобие приборной доски.
В рамках нового проекта была создана оригинальная втулка несущего винта с автоматом перекоса нестандартной компоновки. Непосредственно на стойках помещалась ось винта, выполненная в виде трубы сравнительно большого диаметра. Снаружи на ней имелся подшипник для установки кольца с креплениями лопастей. Подвижный диск автомата перекоса был размещен над основной осью и имел шарнирные средства соединения с лопастями. Управлять работой автомата перекоса предлагалось при помощи ручки циклического шага. Ее сделали из металлической трубы. Верхний торец такой ручки соединялся с подвижным диском автомата перекоса. Изгибаясь, труба выводила ручку вперед и вправо, к руке пилота.
Также втулка несущего винта получила устройство принудительной раскрутки. Его выполнили в виде барабана требуемого диаметра, являвшегося частью оси винта. Принудительная раскрутка винта должна была осуществляться с использованием закрепленной на земле проволоки, по принципу тросового стартера. Таким образом, несущий винт можно было разгонять как с использованием набегающего потока, так и при помощи дополнительных средств.
Несущий винт автожира Ф.П. Курочкина имел три лопасти смешанной конструкции. Основным силовым элементом лопасти был металлический трубчатый лонжерон длиной более 2 м. На него предлагалось устанавливать фанерные нервюры. Носок лопасти так же выполнили из фанеры. Поверх силового набора, в том числе фанерных носков, натянули полотняную обшивку. От негативных факторов лопасть защищал слой аэролака.
Контролировать несущий винт предлагалось при помощи вертикальной ручки, отдаленно напоминающей органы управления вертолетов и автожиров. Меняя положение ручки, летчик мог требуемым образом качать диск автомата перекоса и корректировать циклический шаг. Несмотря на специфическую конструкцию, такая система управления была простой в использовании и в полной мере решала возлагаемые на нее задачи.
Передние стойки, смонтированные на подвесной системе, образовывали опору для упрощенной «приборной доски». На небольшой прямоугольной панели смонтировали измеритель скорости с собственным приемником воздушного давления и вариометр. Любопытно, что эти приборы не имели никакой дополнительной защиты. Внутренние детали прикрывались лишь штатными корпусами. В передней части треугольной рамы для приборов находился замок для буксировочного троса. Замок управлялся пилотом и контролировался при помощи небольшого штурвала, установленного на нижней трубе рамы.
Автожир Курочкина был выполнен разборным. Перед транспортировкой изделие можно было разобрать на сравнительно мелкие детали и агрегаты. Все элементы разобранного летательного аппарата можно было уложить в пенал длиной 2,5 м и диаметром 400 мм. Малая масса позволяла переносить пенал с автожиром силами нескольких человек. При этом необходимость в нескольких носильщиках была обусловлена, в первую очередь, большими размерами пенала.
В 1948 году Ф.П. Курочкин и его коллеги изготовили опытный образец индивидуального сверхлегкого автожира. Вскоре начались испытания летательного аппарата, площадкой для которых стало летное поле вблизи подмосковной платформы Соколовская. Летчиком-испытателем стал сам конструктор-энтузиаст. Для обеспечения полноценных летных испытаний авторам проекта выделили грузовик ГАЗ-АА, который предполагалось использовать в качестве буксировщика.

Общий вид автожира
По известным данным, во время испытаний раскрутка несущего винта выполнялась преимущественно при помощи проволоки. В таком случае появлялась возможность максимально быстро получить требуемые обороты и подниматься в воздух. Без использования принудительной раскрутки летчику-испытателю пришлось бы взлетать из кузова автомобиля-буксировщика после требуемого его разгона. Впрочем, во время испытаний следовало проработать все варианты взлета.
Система принудительной раскрутки показала себя самым лучшим образом. Выполняя разбег, летчик мог сделать всего несколько шагов, после чего несущий винт набирал нужные обороты и создавал требуемую подъемную силу. Дальнейший разгон летчика, в том числе и за счет буксировщика, позволял увеличить подъемную силу и подняться в воздух. При помощи 25-метрового буксировочного троса автожир Ф.П. Курочкина мог подняться на высоту до 7-8 м. Полеты на буксире проводились при скоростях не более 40-45 км/ч.
Достаточно быстро было установлено, что полноразмерный сверхлегкий автожир по своим летным данным почти не отличается от предыдущей масштабной модели. Летательный аппарат уверенно держался в воздухе, показывал приемлемую устойчивость и слушался ручки управления. Взлет и посадка так же не были связаны с какими-либо проблемами.
Насколько известно, по тем или иным причинам Ф.П. Курочкин и его коллеги так и не смогли завершить испытания оригинального летательного аппарата. После нескольких полетов, давших положительные результаты, испытания были прекращены. Почему проект завершился на этой стадии и не получил дальнейшего развития – неизвестно. По неким неизвестным причинам работы были свернуты и не привели к практическим результатам. Специалисты смогли собрать массу сведений о необычном варианте автожира, но их так и не удалось использовать на практике.
Оригинальный проект сверхлегкого автожира для индивидуального использования, предложенный молодым авиаконструктором Ф.П. Курочкиным, представлял большой интерес с точки зрения перспективных путей развития техники. В рамках инициативного проекта предлагалось реализовать и проверить несколько необычных идей, позволявших получить многоцелевое транспортное средство максимально простой конструкции. В то же время, по неким причинам такой летательный аппарат не смог пройти весь цикл испытаний и потерял шансы пойти в серию.
По некоторым данным, в ходе доводки и совершенствования автожир Курочкина мог получить собственную силовую установку в виде компактного и маломощного двигателя. В результате такой доработки автожир перешел бы в категорию вертолетов. С помощью двигателя летчик мог бы самостоятельно разгоняться и взлетать, не нуждаясь в буксировщике. Кроме того, мотор давал возможность совершать самостоятельный полет на нужных скоростях и высотах с выполнением различных маневров. Такой летательный аппарат, к примеру, мог бы найти применение в спорте. При должной инициативности потенциальные эксплуатанты могли бы найти автожиру или вертолету и иное применение.
Тем не менее, проект Ф.П. Курочкина не был лишен некоторых недостатков, затруднявших эксплуатацию техники в тех или иных целях. Пожалуй, главной проблемой являлся большой диаметр несущего винта, способного создавать требуемую подъемную силу. Крупная конструкция могла быть достаточно хрупкой и потому бояться любых повреждений. Неаккуратный разбег или разгон вполне мог привести к повреждению лопастей вплоть до невозможности полета. Использование собственного двигателя, при всех преимуществах, приводило к росту взлетной массы и связанным с ним проблемам.
Наконец, дальнейшее развитие проекта могло быть оправдано только в случае наличия реальных практических перспектив. Даже сейчас, имея современный опыт, трудно представить, в какой сфере мог бы пригодиться малогабаритный одноместный автожир. В конце сороковых годов прошлого века этот вопрос, по всей видимости, тоже остался без ответа.
Оригинальный проект сверхлегкого автожира Ф.П. Курочкина прошел стадию проверок модели в аэродинамической трубе, а затем был доведен до стадии испытаний полноценного опытного образца. Однако эти проверки не были завершены, и от оригинального летательного аппарата отказались. В дальнейшем советские конструкторы продолжили изучать тематику легких и сверхлегких автожиров, однако все новые разработки такого рода имели менее смелый облик и больше напоминали технику традиционных конструкций. Впрочем, в связи с некоторыми известными обстоятельствами, значительное число этой техники тоже не дошло до практической эксплуатации.

По материалам сайтов:

Отрываясь о земли: летательный аппарат для индивидуальных полетов


Летательный аппарат – Flike.

Человек неудержимо стремится в воздух. Общественный транспорт – самолёты и вертолёты – людей уже не устраивает. Каждому хочется владеть собственным летательным аппаратом, который позволит не привязываться к расписанию авиарейсов и не простаивать часами в пробках. Таким транспортным средством может стать трикоптер Flike.

Flike: отрываясь от земли.

Венгерские изобретатели из компании Bay Zoltan Nonprofit Ltd, занимающейся разработкой дронов и индивидуальных летательных аппаратов, наконец, представили первый действующий прототип своего трикоптера. Называется инновационный летательный аппарат – Flike. Пока трикоптер может не очень много, однако начало – воодушевляет.

Летательное устройство, работающее на бензиновом двигателе V8.

Устройство работает на бензиновом двигателе V8. Запаса топлива хватает, при нынешнем его уровне потребления, на 15-20 минут полета. Впрочем, пока Flike не может совершить полноценный полет. На последних испытания трикоптер удалось поднять в воздух и оторвать от земли на 5 метров. При этом транспорт просто завис над землей. Осуществлять горизонтальный полет команда инженеров из Bay Zoltan Nonprofit Ltd пока не решилась, ведь устройство находиться в стадии разработки.

Flike: вертикальный взлет и посадку.

Завершить работы над первой функциональной моделью Flike разработчики обещают уже в 2016 году. До этого времени, транспорт планируется пересадить с бензинового мотора на электрический, питающийся от аккумуляторов. Ожидается, что это позволит сделать Flike не столько чище, сколько экономичнее и безопаснее. Рассчитан трикоптер всего на одного пилота. О скорости его движения пока, к сожалению, ничего не известно. Транспорт имеет возможность совершать вертикальный взлет и посадку.


Среди реальных разработок стоит выделить ховерборд, установивший абсолютный рекорд по дальности и высоте полёта, который попал в Книгу рекордов Гиннесса.

Понравилась статья? Тогда поддержи нас, жми:

Что такое автожир — история создания, конструкция, управление и скорость полета

Среди современных летающих аппаратов особой популярностью пользуется бескрылая техника. Что такое автожир (autogyro) или, как еще его именуют, вертоплан, жироплан? Все эти термины относятся к одному и тому же бескрылому летательному аппарату с двумя винтами (горизонтальным и вертикальным оперением). На Западе легкий винтокрылый агрегат принято называть гироплан, ротоплан, гирокоптер. Все названия отражают принцип, благодаря которому эта уникальная техника успешно удерживается в воздушном пространстве.

Изобретатель автожиров

Этот летательный аппарат был изобретен в 1919 году испанским инженером Хуаном де ла Сиерва. Его автожир впервые увидел небо весной 1923 года. Возобновился интерес к ротопланам с конца 1950 гг благодаря Игорю Бенсену, который продавал винтокрылые летательные аппараты собственного производства. Его изобретения были простейшими одноместными жиропланами облегченной конструкции и продавались комплектами для самостоятельной сборки. Единственная модель гироплана, переименованная на pegasus, которая сохранилась до наших дней, находится у жителя Калифорнии.

Принцип работы

Конструктивные особенности и принцип действия жироплана похожи с планером, самолетом, дельталетом или мотодельтапланом. Подъемная мощность обеспечивается встречным воздушным потоком, а роль крыльев исполняет несущий свободновращающийся винт (ротор). Эта особенность обеспечивает горизонтальный полет автожира, за счет чего он держится на воздухе. Общий шаг винта регулируется производителем, при эксплуатации изменению не подлежит.

Поступательное движение осуществляется тянущим усилием маршевого двигателя гироплана, если он расположен спереди, и толкающим действием, когда мотор находится сзади. Чтобы запустить движение лопастей ротора, то есть для вращения винта, требуется только воздушный поток, что и называется режимом авторотации. Сопротивление винта в воздухе раскручивает пропеллер, благодаря чему срабатывает аэродинамический принцип, запускающий трансмиссию, и гироплан начинает свободно планировать.

Управление

Стандартные автожиры с вертикальным взлетом могут управляться и перемещаться относительно трех пространственных осей: продольной, поперечной, вертикальной. Путевое управление винтокрылого аппарата осуществляется рулем направления, который закреплен на хвостовой части фюзеляжа. Наклон плоскости вращения несущего винта, за счет чего выполняется требуемый угол тангажа, достигается отклонением ручки управления жироплана.

Принцип движения педалей и ручки гироплана подчинен инстинктивным манипуляциям человека для сохранения равновесия во время полета, как и при управлении самолетом. Перемещение ручки в какую-либо сторону влечет за собой отклонение оси несущего винта в том же направлении, за счет чего осуществляется поворот жироплана. В механизме управления гироплана задействованы еще вилки с наконечниками.

Скорость полета

Классические автожиры передвигаются в воздушном пространстве со скоростью в среднем 120 км/ч при расходе топлива около 15 л на 100 км. Развивать быстроту полета жиропланы способны от 25 до 180 км/ч, рекордная отметка темпа перемещения в воздухе была зафиксирована в 207 км/ч. В связи с этими характеристиками, автожир можно сравнить с автомобилем по экономичности расхода топлива и скорости с той лишь разницей, что передвигается он по воздуху.

Режимы полета

В основном аэродинамический полет на автожире проходит в штатном режиме. Не зря жироплан причисляется к самым безопасным, промежуточным между вертолетом и самолетом, летательным аппаратам. Однако случаются и с автожиром нештатные ситуации, такие как разгрузка ротора, обледенение, мертвая зона авторотации, кувырок. Главным достоинством жироплана является то, что при потере скорости, отказе двигателя или любых сбоях в управлении он способен совершить безопасную посадку.

Использование­

Жиропланы используют для быстрого перемещения вместо автомобилей. Преимуществом автожира перед наземными транспортными средствами выступает полная свобода при совершении маневров и отсутствие пробок. Жироплан идеально подходит для кратковременных развлекательных и туристических воздушных прогулок. Для этих целей предпочтительней модели, рассчитанные на двух или трех пассажиров.

Гиропланы применяют для военных и деловых полетов с целью осмотра определенной территории, контролирования нефтепроводов, охраны пограничных зон, мониторинга возгорания в лесных массивах. Современный гирокоптер с камерой применяют для аэрофотосъемок либо воздушных видеосъемок, благодаря широкому обзору и низкой вибрации в отличие от вертолетов.

Разработка в СССР и России

Стремительное развитие авиации в начале XX века привело к появлению самых разнообразных летательных агрегатов. Советский жироплан был разработан и сконструирован Н.И. Камовым. Первый полет на этом автожире под названием КАСКР-1 «Красный инженер» был совершен в 1929 году пилотом-испытателем в компании самого конструктора. В настоящий период в России разработка автожиров производится несколькими ведущими компаниями: «За облака», «Аэро-Астра», «АвиаМастер».

Современные автожиры

По прошествии нескольких десятков лет после создания первых жиропланов философия постоянного совершенствования повлекла за собой изобретение автожира с закрытой кабиной. Современные гиропланы, кроме элегантного дизайна, отличает усовершенствованная конструкция механизмов взлета, приземления и управления винтокрылым летательным аппаратом во время полета, обеспечивающая ему безопасность.

Классификация

По принципу размещения маршевого винта гиропланы классифицируются на два типа: с тянущим и толкающим винтом. Первый вариант летательных агрегатов имеет лучшую возможность охлаждения двигателя, благодаря винтовому обдуву. Преимуществом моделей автожиров с тянущим винтом является их безопасность при механическом воздействии на носовую часть во время аварии. Достоинством конструкции жиропланов с толкающим винтом выступает лучший обзор из кабины.

Специальные свойства

Большинство современных автожиров оборудованы механизмом предварительной раскрутки втулки ротора. При подобном варианте конструкции ротор раскручивается до разбега винтокрылого летательного аппарата. Предварительная раскрутка винта жироплана существенно укорачивает его разбег и при встречном потоке ветра подъем возможен с места. Короткий взлет гироплана является самым приемлемым вариантом при отсутствии в России легкодоступных аэродромов. Модели с прыжковым взлетом, к примеру, как жироплан Cartercopter, универсальны.

Видео

Что такое автожир?

Нашли в тексте ошибку? Выделите её, нажмите Ctrl + Enter и мы всё исправим! Понравилась статья? Реклама на сайте

Продолжая вчерашнюю тему.
Итак, как же летает автожир?

Сразу оговорюсь, что в аэродинамике — полный профан и излагаю как понимаю. Если есть знатоки — не плюйтесь желчью, а предлагайте правки.

Начнем с азов. Как вообще возникает подъемная сила у любого крыла? Практически в любом учебнике по аэродинамике для самых маленьких для пилотов вы увидите примерно такую картинку:

Обычно учат, что зона пониженного давления возникает из-за того, что частицы воздуха над крылом проходят более длинную дистанцию, чем под крылом. И по закону Бернулли возникает разрежение. Есть более продвинутая точка зрения, согласно которой все совсем не так (есть эксперименты, показывающие, что частицы воздуха над крылом и под ним на самом деле не встречаются). Но для наших целей это не важно.

Важно, что разница давлений есть и благодаря ей крыло летит.
Теперь представьте, что на картинке выше не крыло самолета, а крыло лопасть вертолета. В чем разница? Да, по сути, ни в чем. Крыло так же рассекает воздух, так же возникает подъемная сила, и летательный аппарат летит.
В зависимости от профиля, площади крыла и разных характеристик самолета, скорость при которой возникает достаточная подъемная сила, разная. Задача любого пилота — этой скорости достичь и удерживать. Ибо скорость=жизнь.
Как же нам добиться этой самой скорости? В самолетах вопрос решается просто — крыло крепят жестко к фюзеляжу, ставят двигатель с винтом и разгоняют всю конструкцию. Рано или поздно скорости хватает для взлета и мы летим.
В вертолетах вопрос решается хитрее. Двигатель разгоняет не весь вертолет, а лишь крыло. То бишь, несущий винт. И это дает огромный плюс! Ведь чем быстрее движется крыло, тем больше подъемная сила. Но разгонять весь летательный аппарат (ЛА) до больших скоростей очень трудно (нужен мощный двигатель и много топлива, а также длинная взлетно-посадочная полоса). Куда экономичней разогнать винт, а сам ЛА пусть летит на небольших скоростях. В результате получается огромный выигрыш в подъемной силе по сравнению с затратами энергии. Плюс у лопастей небольшая площадь, что создает большую нагрузку на крыло (вес аппарата, приходящийся на квадратный сантиметр лопасти). Это дает большую устойчивость к турбулентности по сравнению с самолетом. Ну и вообще — не чудо ли? Сам «самолет» летит со скоростью, скажем, 100 км/ч, а его «крыло» — со скоростью 300-500 км/ч (!!!).
Я не слишком сложно объясняю?
И вот мы подошли к автожиру. Тут человек поступил еще хитрее. Он разгоняет ТОЛЬКО сам летательный аппарат, а несущий винт (ротор) автожира разгоняется… сам! На практике при взлете ротор раскручивают специальным устройством — преротатором, но в воздухе преротатор отключается и ротор дальше крутится сам.
В детстве (моем, середина 80-х) продавались такие игрушки — к палочке был прикреплен маленький винт из фольги. Ты дуешь, винт крутится. Если фольгу скрутить в правильный профиль, то возникнет подъемная сила.
Сейчас я таких в продаже не вижу, но есть что-то подобное. Например, вот такое:

Эти маленькие «роторы» крутятся от малейшего ветерка. Кажется, ненадежно?
А теперь представьте, что будет, если эту игрушку прикрепить к автомобилю и ехать без остановки. Наши роторы ведь будут крутиться без остановки, правда? Вот примерно так крутится и ротор автожира.
А теперь самый главный ужос — А ЧТО ЕСЛИ ДВИГАТЕЛЬ ЗАГЛОХНЕТ???
Это, конечно, вещь неприятная. Но вовсе не смертельная. Самолет с остановившимся двигателем совершенно спокойно планирует, как правило, на 10 своих высот (т.е., с высоты в 1 километр пролетает 10 до посадки). У знаменитого «планера Гимли» аэродинамическое качество (так называют этот показатель) составило примерно 12. Ну, это тот самый пассажирский Боинг, у которого кончилось топливо на высоте 12 000 метров. Самолет спокойно пропланировал с остановившимися двигателями и благополучно сел. Никто даже травм серьезных не получил.

Итак, самолеты спокойно планируют. Необходимую скорость без двигателя поддерживают за счет силы тяжести, увеличивая угол атаки (опуская нос, проще говоря).
Но и вертолеты без двигателя прекрасно летают. Надо только успеть перейти в режим авторотации — перевести лопасти несущего винта в такое положение, чтобы они раскручивались потоком воздуха, идущим снизу. На авторотации вертолет совершенно спокойно и довольно мягко садится (при должном навыке летчика).
Опасность на вертолете в том, что отказ мотора произойдет на маленькой высоте и летчик не успеет перейти в режим авторотации.

С автожиром проще всего — он всегда летает на авторотации. Поэтому остановка двигателя может быть практически незаметна (сам не пробовал, конечно, но так пишут практически все). Поэтому многие пилоты автожиров и говорят, что автожир — самый безопасный аппарат. Он спокойно летает на скоростях 40-180 км./ч (самолет с аналогичным двигателем, грубо — 80-200 км/ч), не боится турбулентности, у него не бывает штопоров и сваливаний, из-за чего бьются самолеты, ему не надо срочно переходить на авторотирование при отказе двигателя, ему не нужна большая взлетно-посадочная полоса (может сесть «в точку», взлететь с 50 м.), он проще в управлении, чем самолет (и тем более, чем вертолет). Многие вылетают самостоятельно уже через 4 часа обучения (на самолете абсолютно это невероятно).
Вроде бы, идеальный аппарат. Но есть и подводные камни…
На закуску — видео посадки автожира с отказавшим двигателем:

Видите? Ничего драматичного. Piece of cake, как говорят англичане.

Автожир своими руками: чертежи, описание. Самодельные автожиры

Для того чтобы начать собирать что-либо своими руками, необходимо разобраться с основами. Что представляет собой автожир? Это летательный аппарат, который отличается сверхлегкостью. Он является винтокрылой воздушной моделью, которая при полете опирается на несущую поверхность, свободно вращающегося в режиме авторотации несущего винта.

Автожир: характеристики

Данное изобретение принадлежит испанскому инженеру Хуану де ла Сиерва. Сконструирован этот летательный аппарат был в 1919 году. Стоит сказать, что в то время все инженеры пытались построить вертолет, но вышло именно это. Конечно, конструктор не решил избавиться от своего проекта, а в 1923 году выпустил первый в мире автожир, который мог летать за счет эффекта авторотации. Инженер даже создал собственную фирму, которая занималась производством этих аппаратов. Так продолжалось до тех пор, пока не были изобретены современные вертолеты. В этот момент автожиры утратили свою актуальность практически полностью.

Автожир своими руками

Будучи когда-то основным летательным аппаратом, сегодня автожир превратился в пережиток истории, который можно собрать своими руками у себя дома. Стоит сказать, что это очень даже неплохой вариант для тех людей, кто очень хочет «научиться летать».

Чтобы сконструировать этот летательный аппарат, нет необходимости покупать дорогостоящие детали. К тому же, для его сборки не понадобится специальное оборудование, большое помещение и т. д. Собрать его можно даже в квартире, если в комнате достаточно места и соседи не против. Хотя небольшое число элементов автожира все же будет нуждаться в обработке на токарном станке.

В остальном же, сборка автожира своими руками — это довольно простой процесс.

Рекомендации

Несмотря на то, что аппарат довольно прост, существует несколько видов этой конструкции. Однако, для тех, кто решился создавать его самостоятельно и впервые, рекомендуется начать с такой модели как автожир-планер.

Недостатком этой модели станет то, что для его подъема в воздух понадобится машина и трос, длиной около 50 метров или больше, который можно будет закрепить на автомобиле. Тут необходимо понимать, что высота полета на автожире будет ограничена длиной этого элемента. После того, как такой планер будет поднят в воздух, у пилота должна будет быть возможность сбросить трос.

После отсоединения от автомобиля летательный аппарат начнет медленно планировать вниз под углом примерно в 15 градусов. Это необходимый процесс, так как он позволит пилоту выработать все необходимые навыки пилотирования, прежде чем отправиться в настоящий, свободный полет.

Основные геометрические параметры автожира, имеющего шасси с носовым колесом

Для того, чтобы перейти к настоящему полету, к автожиру своими руками необходимо добавить еще одну деталь — двигатель с толкающим винтом. Максимальная скорость аппарата с таким типом двигателя составит около 150 км/ч, а максимальная высота увеличится до нескольких километров.

Основа летательного аппарата

Итак, изготовление автожира своими руками необходимо начинать с основы. Ключевыми деталями этого устройства будут три дюралюминиевых силовых элемента. Первые две детали — это килевая и осевая балки, а третий — это мачта.

К килевой балке спереди необходимо будет добавить управляемое носовое колесо. Для этих целей можно использовать колесо от спортивного микроавтомобиля. Важно отметить, что эта деталь должна быть оснащена тормозным устройством.

К концам осевой балки с обеих сторон также нужно прикрепить колеса. Для этого вполне подойдут небольшие колеса от мотороллера. Вместо колес можно монтировать поплавки, если планируется использовать автожир как средство для полета на буксире за катером.

Кроме этого, к концу килевой балки нужно добавить еще один элемент — ферму. Фермой называют треугольную конструкцию, которая складывается из дюралюминиевых уголков, а после усиливается прямоугольными листовыми накладками.

Можно добавить, что цена автожира довольно высока, а его изготовление своими руками не только реально, но и помогает хорошо сэкономить.

Элементы килевой балки

Предназначение крепления фермы на килевую балку — это соединение аппарата и автомобиля посредством троса. То есть он надевается именно на эту деталь, которая должна быть обустроена так, чтобы пилот, когда дернет за нее, мог сразу же освободиться от сцепления с тросом. Кроме этого, эта деталь служит платформой для размещения на ней простейших летательных приборов — индикатора воздушной скорости, а также индикатора бокового сноса.

Под этим элементом располагается педальный узел с тросовой проводкой к рулю управления средством.

Самодельный автожир также должен быть оснащен оперением, располагающимся на противоположном конце килевой балки, то есть сзади. Под оперением понимают горизонтальный стабилизатор и вертикальный, который выражен через киль с рулем управления.

Последняя хвостовая деталь — это предохранительное колесо.

Рама для автожира

Как говорилось ранее, рама самодельного автожира состоит из трех элементов — килевой и осевой балки, а также из мачты. Изготавливаются эти детали из дюралюминиевой трубы, с сечением 50х50 мм, а толщина стенок должна быть 3 мм. Обычно такие трубы используются в качестве основы для окон, дверей, витрин магазинов и т.д.

Если не хочется использовать этот вариант, можно сконструировать автожир своими руками при помощи коробчатых балок из дюралюминиевых уголков, которые соединяются при помощи аргонодуговой сварки. Лучшим вариантом материала считается Д16Т.

При установке разметки для сверления отверстий необходимо следить, чтобы сверло только коснулось внутренней стенки, но не повредило ее. Если говорить о диаметре требуемого сверла, то он должен быть таким, чтобы модель болта Мб входила в отверстие как можно плотнее. Проводить все работы лучше всего электрической дрелью. Использовать ручной вариант здесь неуместно.

Сборка основы

Прежде чем приступить к сборке основания, лучше всего составить чертеж автожира. При его составлении и последующем соединении основных деталей необходимо учитывать, что мачта должна быть немного отклонена назад. Для того, чтобы добиться этого эффекта, перед установкой у нее немного подпиливается основание. Это необходимо сделать для того, чтобы лопасти несущего винта имели угол атаки в 9 градусов, когда автожир просто стоит на земле.

Этот момент очень важен, так как обеспечение нужного угла создаст необходимую подъемную силу даже при небольшой скорости буксировки аппарата.

Расположение осевой балки — поперек килевой. Крепление осуществляется также к килевой балке при помощи четырех болтов Мб, а для большей надежности они должны быть снабжены законтренными разрезными гайками. Кроме этого, для увеличения жесткости автожира балки соединяются между собой четырьмя раскосами из стального уголка.

Спинка, сиденье и шасси

Для того, чтобы прикрепить раму к основе, необходимо использовать два дюралюминиевых уголка 25х25 мм спереди, прикрепив их к килевой балке, а сзади крепить к мачте при помощи кронштейна из стального уголка 30х30 мм. Спинка привинчивается к раме сиденья и к мачте.

На эту деталь также надеваются кольца, которые вырезаются из резиновой камеры колеса. Чаще всего для этих целей используется камера колеса грузового транспорта. Сверху на эти кольца накладывается поролоновая подушка, которая привязывается тесемками и обшивается прочной тканью. На спинку лучше всего натянуть чехол, который будет выполнен из той же ткани, что и сиденье.

Если говорить о шасси, то передняя стойка должна иметь вид вилки, которая выполнена из листовой стали, а также иметь колесо от карта, поворачивающееся вокруг вертикальной оси.

Ротор автожира и цена

Очень важным требованием для стабильной работы летательного аппарата является плавная работа ротора. Это очень важно, так как сбой в работе этой детали вызовет тряску всей машины, что сильно повлияет на прочность всей конструкции, будет мешать стабильной работе самого же ротора, а также нарушать регулировку деталей. Чтобы избежать всех этих неприятностей, очень важно правильно сбалансировать этот элемент.

Первый способ балансировки заключается в том, что элемент обрабатывается целиком, как обычный винт. Для этого необходимо очень жестко закрепить лопасти на втулке.

Второй способ — это балансировка каждой лопасти по отдельности. В таком случае необходимо добиться одинакового веса от каждой лопасти, а также достичь того, чтобы центр тяжести каждого элемента находился на одинаковом расстоянии от корня.

Цена автожира, изготовленного на заводе, начинается от 400 тысяч рублей и доходит до 5 миллионов рублей.

Долгие годы автожиры считались очень опасными летательными аппаратами. Да и сейчас 90% летающих полагают, что автожиры смертельно опасны. Самое популярное высказывание об автожирах: «Они соединяют в себе недостатки самолетов и вертолетов». Конечно же, это не так. Достоинств у автожиров достаточно.
Так откуда же мнение о колоссальной опасности автожиров?
Сделаем короткий экскурс в историю. Автожиры были изобретены в 1919 году испанцем де ла Сиервой. Сделать это, по легенде, его побудила гибель его друга в самолете. Причиной катастрофы стало сваливание (потеря скорости и потеря подъемной силы и управляемости). Именно желание сконструировать ЛА, не боящийся сваливания, и привела его к изобретению автожира. Выглядел автожир Ла Сиервы вот так:
По иронии судьбы, Ла Сиерва сам погиб при крушении самолета. Правда, пассажирского.
Следующий этап связан с Игорем Бенсеном, американским изобретателем, который в 50-е годы придумал конструкцию, легшую в основу практически всех современных автожиров. Если автожиры Сиервы были, скорее, самолетами с установленным ротором, то автожир Бенсена был абсолютно другим:
Как видим, тракторное расположение двигателя сменилось на толкающее, а конструкция радикально упростилась.
Вот это радикальное упрощение конструкции и сыграло злую роль с автожирами. Они стали активно продаваться в виде китов (наборов для самостоятельной сборки), делаться «умельцами» в гаражах, активно облетываться без какого-нибудь инструктажа. Результат понятен.
Смертность на автожирах достигла небывалых отметок (примерно в 400 раз выше, чем на самолетах — даю по английской статистике нулевых годов, в нее как раз попали ТОЛЬКО автожиры бенсеновского типа, различного рода самоделки).
При этом особенности управления и аэродинамики автожира толком изучены не были, они оставались экспериментальными аппаратами в самом худшем смысле этого слова.
В результате при их конструировании часто допускались серьезные ошибки.
Посмотрите на этот аппарат:
Вроде бы, внешне похож на современные автожиры, фотографии которых я приводил в первом посте. Вроде бы, да не похож.

Во-первых, у RAF-2000 не было горизонтального оперения. Во-вторых, линия тяги двигателя проходила значительно выше вертикального центра тяжести. Двух этих факторов хватало, чтобы сделать этот автожир «смертельной ловушкой»,
Позже, во многом благодаря катастрофам RAF, люди изучили аэродинамику автожира и нашли «подводные камни» этого, казалось бы. совершенного летательного аппарата.
1. Разгрузка ротора. Автожир летает благодаря свободно вращающемуся ротору. Что произойдет, если автожир попадет в состояние временной невесомости (восходящий поток воздуха, верхняя точка «бочки», турбулентность и т.д.)? Обороты ротора упадут, вместе с ними упадет подъемная сила… Казалось бы, ничего страшного, ибо такие состояния длятся недолго — доли секунды, секунду максимум.
2. Да, ничего страшного, если бы не высокая линия тяги, которая может привести к силовому кувырку (PPO — power push-over).

Да, это опять рисовал я ;)) На рисунке видно, что центр тяжести (CG) расположен значительно ниже линии тяги (thrust) и что сопротивление воздуха (drag) тоже приложено ниже линии тяги. В результате возникает, как говорят в авиации, пикирующий момент. Т.е., автожир норовит кувыркнуться вперед. В обычной ситуации ничего страшного — пилот не даст. Но в ситуации разгрузки ротора пилот уже не управляет аппаратом, и тот остается игрушкой в руках могучих сил. И кувыркается. Причем происходит это зачастую очень быстро и неожиданно. Только что летел и наслаждался видами, и вдруг БАЦ! и ты уже в неуправляемой жестяной банке с палками падаешь вниз. Без шансов восстановить управляемый полет — это тебе не самолет или дельталет.
3. Кроме того, у автожиров есть еще диковинные штуки. Это PIO (pilot induced oscillations — спровоцированная летчиком продольная раскачка). В случае с нестабильными автожирами это очень вероятно. Дело в том, что автожир реагирует несколько замедленно. Поэтому может случиться ситуация, в которой пилот устроит этакую «раскачку» — пытаясь погасить колебания автожира, он на самом деле их усиливает. В результате колебания «вверх-вниз» нарастают, и аппарат переворачивается. Впрочем, на самолете тоже возможна PIO — простейшим примером будет известная привычка начинающих пилотов бороться с «козлом» резкими движениями ручки. В результате амплитуда «козла» только увеличивается. На нестабильных автожирах эта самая раскачка очень опасна. На стабильных лечится очень просто — нужно бросить «ручку» и расслабиться. Автожир сам вернется в спокойное состояние.
RAF-2000 был автожиром с очень высокой линией тяги (HTL, high thrust line gyro — автожир с высоким прохождением линии тяги), бенсеновские — с низкой линией тяги (LTL, low thrust line gyro — автожир с низким прохождением линии тяги). И поубивали на пару очень, очень, очень много пилотов.
4. Но даже на этих автожирах можно было бы летать, если бы не другая обнаруженная штука — оказывается, автожиры управляются совсем не как самолеты! В комментах к прошлому посту я описывал реакцию на отказ двигателя (ручку от себя). Так вот, в нескольких статьях я прочитал о прямо противоположном!!! В автожире при отказе двигателя нужно срочно подгрузить ротор, дав ручку НА СЕБЯ и УБРАВ ГАЗ. Надо ли говорить, что чем опытнее пилот самолета, тем мощнее в его подкорке сидит рефлекс: при отказе ручку от себя и газ на максимум. В автожире, особенно нестабильном (с высокой линией тяги), такое поведение может привести к тому самому силовому кувырку.
Но это не все — у автожиров очень много разных особенностей. Все из них я не знаю, ибо сам еще не прошел курс обучения. Но многие известны — автожиры не так любят «педальки» на посадке (скольжение, с помощью которого «самолетчики» часто «травят высоту»), не переносят «бочки» и много чего еще.
Т.е., на автожире жизненно важно учиться у грамотного и опытного инструктора! Любые попытки самостоятельно освоить автожир смертельно опасны! Что не мешает огромному количеству людей по всему миру строить и строить свои табуретки с винтом, самостоятельно их осваивать и регулярно на них биться.
5. Обманчивая простота. Ну и крайний подводный камень. Автожиры очень просто и приятно управляются. Многие совершают самостоятельные вылеты на них через 4 часа обучения (я на планере вылетел на 12-м часу, раньше 10-ти это вообще редко бывает). Посадка гораздо проще, чем на самолете, трясет несравнимо меньше — вот и теряют люди чувство опасности. Думаю, эта обманчивая простота убила не меньше народу, чем кувырки с раскачками.
У автожира есть свой «flying envelope» (летные ограничения), которые необходимо соблюдать. Ровно как и в случае с любым другим летательным аппаратом.

Игры до добра не доводят:

Ну вот и все ужасы. На каком-то этапе развития автожиров казалось, что все кончено, и автожиры так и останутся уделом энтузиастов. Но случилось совершенно обратное. Нулевые годы стали временем колоссального бума автожиростроения. Причем бума ФАБРИЧНЫХ автожиров, а не самодельных и полусамодельных китов.. Бума настолько сильного, что в 2011 году в Германии было зарегистрировано 117 автожиров и 174 ультралегких самолета/дельталета (соотношение, немыслимое еще в 90-е). Что особенно приятно, лшидеры этого рынка, возникшего лишь недавно, демонстрируют отличную статистику безопасности.
Кто эти новые герои-автожиростроители? Что они такого придумали, чтобы компенсировать, казалось бы, огромные недостатки автожиров? Об этом в следующей серии 😉

КАК СДЕЛАТЬ СИСТЕМУ УПРАВЛЕНЯ АВТОЖИРОМ

Автожир в полете, как и самолет, имеет возможность перемещаться и быть управляемым относительно трех пространственных осей: вертикальной, продольной и поперечной. Отклонение ручки управления у автожира влечет за собой наклон плоскости вращения несущего винта, благодаря чему создается нужный момент тангажа, или крена. Путевое управление автожира, как у самолета, осуществляется рулем направления, укрепленным на киле в хвостовой части фюзеляжа. Движение ручки и педалей на автожире соответствует установившейся практике полетов на самолете, в основу которой положен принцип инстинктивных движений человека для сохранения равновесия.

Основные общие требования, предъявляемые к механизму управления автожиром, изложены по пунктам — для удобства проведения предполетных проверок. Вот они:

1. Достаточная жесткость упражнения.

2. Минимальное запаздывание управления вследствие трения, люфтов и деформации. Оно не должно превышать величины, определяемой быстротой реакции человека (1/7 сек.).

3. Умеренные усилия на ручке и педалях. При отклонении их от нейтрального положения желательно, чтобы усилия на них возрастали плавно и были направлены в сторону, противоположную отклонению (так называемый положительный градиент усилия на ручке].

4. Отсутствие вибраций. Не должно быть «вождениям ручки и «дергания» педалей.

5. Живучесть и прочность. Вращающиеся части — подшипники, шаровые шарниры и пальцы — должны иметь требуемую долговечность.

6. Независимость действия продольного, поперечного и путевого управления. Так, например, отклонение ручки в продольном направлении не должно вызывать крена.

7. Отсутствие заеданий в проводке и механизмах управления при деформациях фюзеляжа и других частей автожира, по которым идет проводка управления.

8. Наличие ограничителей продольных отклонений ручки и педалей, которые надо ставить непосредственно на них.

9. Запас углов отклонения механизмов управления (несколько больше, чем требуется по расчету или экспериментальным данным

10. Наличие смазки и защиты шарниров и трущихся частей от пыли и влаги в сочленениях управления.

11.Удобство осмотра, монтажа и демонтажа агрегатов управления. Механизм управления автожиром (рис. 1) состоит из ручки управления 2, нижней опоры 10, нижней вилки 8, двух тяг 4, верхней вилки 7 и верхней опоры12,

Ручка укреплена на продольной балке-фюзеляже 1 с помощью болта относительно которого она может совершать колебательные движения в продольной плоскости. Движения ручки в поперечной плоскости передаются на вилку через вал, установленный на бронзовых втулках в корпусе нижней опоры. На валу ручка и нижняя вилка крепятся болтами М6, со стороны вилки (если нужно) на вал ставятся регулировочные шайбы для устранения осевого люфта.

С нижней вилки усилие передается на верхнюю с помощью двух тяг, на концах которых имеются ушковые болты с шаровыми подшипниками. Верхняя вилка закреплена на оси несущего винта, которая, в свою очередь, шарнирно крепится на валу верхней опоры. Таким образом, движение ручки управления в какую-либо сторону повлечет за собой отклонение оси несущего винта в ту же сторону. Наиболее ответственными деталями в механизме управления являются вилки (рис. 2 и 3) и их наконечники (рис. 4). Поэтому при изготовлении деталей надо обратить особое внимание на качество их обработки. Сварочные швы должны быть ровными, без раковин и шлаковых включений.

Перья вилок после гибки не должны иметь трещин, складок и прожогов. Для выявления трещин и непроваров лучше всего, если это возможно, сделать рентген деталей или хотя бы после термообработки и очистки их песком провести магнитный контроль. Сваривать вилки желательно в специально изготовленных стапелях дуговой электросваркой. Это гарантирует соответствие геометрии детали чертежу и избавит от сложной и ответственной операции — правки. Сразу после сварки вилки должны быть подвергнуты термической обработке согласно чертежам.

После термической и пескоструйной обработки развертками обрабатываются центральные стаканы по внутреннему размеру до (диаметр) 24Аз и концы вилок до (диаметр) 18А3 под установку наконечников. Наконечники вилок вытачиваются согласно чертежу (рис. 4), но на (диаметр) 10П2а и 18 оставляется припуск по 1,5—2 мм. В таком виде их подвергают термообработке, а затем протачивают посадочные места до нужного размере. При этом особое внимание надо обратить на качество обработки указанных в чертеже радиусов сопряжений и зарезьбовой канавки.

При сборке путем подгонки сопряженных деталей и установкой (где это требуется) регулировочных шайб необходимо добиться четкой работы всего механизма управления без заеданий и люфтов. Все гайки должны быть законтрены шплинтами, стопорными шайбами или закернены согласно чертежу (см. рис. 1). Путевое управление автожиром, как уже говорилось выше, осуществляется рулем направления. Механизм путевого управления не представляет ни конструктивных, ни технологических трудностей, и его устройство и работу легко понять из чертежа общего вида автожира. Размеры киля и руля поворотов можно снять с этого же чертежа, увеличив их в соответствии с масштабом.

Хвостовое оперение автожира легко изготовить, вырезав детали из листа фанеры толщиной 10 мм. В этом случае на киль придется поставить расчалки из проволоки ОВС 1,2—1,5 мм. Другими концами расчалки через тандеры МЗ крепятся на поперечную балку в местах соединения подкосов. Недостатком фанерной конструкции оперения является несколько больший вес, чем у оперения, выполненного из набора нервюр с обшивкой из миллиметровой фанеры.

Преимущество — простота. Для обеспечения управляемости автожиром относительно его продольной оси отклонение руля направлений должно составлять 25 градусов вправо и влево от нейтрального положения. Для обеспечения управляемости по тангажу и крену отклонение оси несущего винта автожира должно составлять 12 градусов в любую сторону от нейтрального положения.