Вертолет без заднего винта

В США создали вертолет без рулевого винта: ему это не мешает совершать маневры



Американские инженеры представили принципиально новый вертолет, который обозначили армейским индексом MD-969. Созданная машина долгое время считалась «невозможной», так как у нее всего один единственный винт. На хвосте вертолета нет привычного рулевого винта, однако это ни разу не мешает машине двигаться и совершать сложнейшие маневры. В чем же его секрет?

Подробностей о новинке не так уж много. /Фото: youtube.com.

Инновационная машина была показана американской стороной на выставке Heli-Expo 2019. Боевой вертолет получил название MD-969. По официальным данным создана новинка на базе отлично зарекомендовавшего себя MD 902 Explorer. Как уже было отмечено выше – ключевой особенностью вертолета стало отсутствие хвостового (рулевого) винта. Примечателен тот факт, что это никак не отразилось на ходовых и маневровых качествах перспективной машины благодаря принятым инновационным решениям.

Боевая машина нового поколения. /Фото: youtube.com.

Для того, чтобы вертолет оставался управляемым американские инженеры создали и применили в его конструкции систему NOTAR. Она позволяет компенсировать реактивный момент основного винта при помощи хвостового вентилятора, а также дополнительных воздушных сопл в хвостовой балке. При этом характеристики машины остаются на высоком уровне. Вертолет способен перевозить до 3 тонн груза, а его крейсерская скорость составляет 300 км/ч.

Никакого винта сзади. /Фото: youtube.com.

Следует отметить, что инновационная машина была разработана американцами в рамках программы Future Attack Reconnaissance Aircraft. Инициатором кампании был (конечно же) Пентагон. Когда именно MD-969 начнет поступать в армию США и в каком количестве новейшая машина будет производиться – пока не известно. Несмотря на это, представители компании MD Helicopters уже тратят огромные силы и средства на продвижение новинки.

Видео


В продолжение темы российский вертолет Ми-28НМ, который должен затмить американский «Апач» в обозримом будущем.

Понравилась статья? Тогда поддержи нас, жми:

NOTAR (No Tail Rotor) — одновинтовая схема вертолета без рулевого винта

Система NOTAR состоит из сопловой и циркуляционной подсистем. Циркуляционная подсистема использует эффект Коанда при выдуве высокоскоростных струй через продольные щели на цилиндрической хвостовой балке, благодаря которому при обтекании хвостовой балки индуктивным потоком от несущего винта создается аэродинамическая сила, компенсирующая на плече относительно оси несущего винта часть реактивного момента. На висении эта доля составляет 2/3 потребного момента. Оставшуюся часть момента создает сопловая подсистема, обеспечивающая также управление в зависимости от положения педалей и потребного момента. Сопло представляет собой решетку из направляющих пластин, разворачивающих поток из осевого направления внутри хвостовой балки в поперечное направление для выдува. Снаружи направляющего аппарата находится управляемый подвижный кожух с отверстием. При вращении кожуха обеспечивается различная степень совмещения отверстия на нем с выходными каналами соплового аппарата и изменение направления и величины тяги, создаваемо й соплом. Управление также подведено к лопаткам осевого вентилятора, обеспечивая соответствие изменения расхода воздуха положению заслонки. На режимах полета с большой горизонтальной скоростью доля момента, создаваемого циркуляционной системой, падает. Для обеспечения балансировки и управления по курсу на этих режимах применены управляемые килевые поверхности.
В 1974 году Joseph Velazques, являющийся сотрудником фирмы «Lockheed», получил патент США на «Систему обеспечения балансировки и управления в путевом канале и создания пропульсивной силы» для вертолета одновинтовой схемы. В качестве системы путевой балансировки была предложена циркуляционная и сопловая подсистемы. Однако циркуляционную подсистему предполагалось использовать только на наиболее критичных режимах полета — висении и малых скоростях полета. Продольные щели циркуляционной подсистемы были снабжены подпружиненными пластинами, открывающимися при повышении давления в хвостовой балке вертолета. Предполагалось использовать околозвуковые струи и щели с толщиной около 0,5 мм.
Исследователи из фирмы «Summa Corporation», являющейся вертолетным подразделением фирмы «Hughes», развили идеи Velazques’а и в 1977—1978 годах были проведены предварительные исследования подобной системы. В 1980 г. был получен патент США на «Вертолетную противомоментную систему с использованием управления циркуляцией». В 1981 г. фирма получила ассигнования от Министерства обороны США в размере 1,4 миллиона долларов на проведение 30-часовых летных испытаний. Первый полет экспериментального аппарата, созданного на базе вертолета OH-6A, состоялся 17 декабря 1981 г.
OH-6A NOTAR:

Spoiler
После продажи фирмой «Hughes» своего вертолетного подразделения фирме «McDonnell Douglas Corp.» были продолжены испытания системы NOTAR. Новые вертолеты фирмы проектируются с применением системы NOTAR. В 1990 г. были получены патенты США и европейских стран на «Щели управляемой циркуляции для системы путевого управления вертолета». После доводки системы NOTAR фирма «McDonnell Douglas Corporation» выпустила в 1989 г. серийный аппарат MD 520N, основой для которого послужил вертолет семейства MD 500. В 1995 г. фирма выпустила MD 900 «Explorer», а в 1996 г. — MD 630N.
MD 520N:
Spoiler
MD 900 «Explorer»:
Spoiler
MD 630N:
Spoiler
Вертолет продемонстрировал высокие показатели путевого управления. Скорость установившегося разворота достигала 100 °/сек. при полной даче левой педали. Разворот прекращался точно в направлении начала при полной даче правой педали на 270 градусах. При развороте нет необходимости работать ручкой общего шага, что свидетельствует о малых дополнительных затратах мощности на путевое управление. Перекладка из одного разворота в другой на висении занимает менее 0,5 секунды. Разворот на 360° с фиксацией в конечном положении выполнялся за 4 секунды. При этом опытный вертолет имел вдвое больший момент инерции относительно вертикальной оси из-за увеличения массы хвостовой балки и связанного с этим применения балансировочного груза в носу вертолета. Скорость бокового движения возросла с 37 до 75 км/час. Увеличились также и скорости движения вперед и назад до 240 и ?55 км/час соответственно. При боковом полете не отмечено обычного для рулевого винта режима вихревого кольца или аналогичного ему, когда в ертолет становится статически неустойчивым в путевом канале управления.
Отсутствует или мала зависимость положения педалей от положения рычагов общего и циклического шага на всех режимах полета, кроме режима малых скоростей для продольного канала управления. Взлет, вертикальный подъем, висение вне земного влияния, снижение и посадка осуществляются при неподвижном положении педалей, когда левая педаль чуть отдана. В горизонтальном полете при скорости более 10 узлов (19 км/час) педали устанавливаются в нейтральное положение. Это способствует снижению нагрузки на пилота, а также не перегружает трансмиссию на критичных режимах полета.
При развороте на 360° при полете со скоростью 30 узлов (55 км/час) не отмечалось привычного для вертолета с рулевым винтом увеличения вибраций для положения вертолета хвостом к ветру. Перемещения педалей оставались минимальными.
По заявлению фирмы «McDonnell Douglas Corporation» около 68 % несчастных случаев, произошедших в США с 1988 по 1993 гг. с однодвигательными вертолетами одновинтовой схемы, или 14 % происшествий со всеми вертолетами можно было бы избежать, применив систему путевой балансировки типа NOTAR. Система NOTAR по заявлению фирмы на 20 % надежнее, на 35 % снижена уязвимость и шум по сравнению с рулевым винтом. Уменьшены вибрации и механическая сложность элементов, что увеличило надежность и ремонтопригодность.

Отсутствие рулевого винта позволяет не только существенно повысить безопасность летного состава, обслуживающего персонала и пассажиров, понизить вероятность столкновения с препятствиями, но и сократить число вращающихся деталей и, следовательно, расходы на эксплуатацию.
Система NOTAR обеспечивает значительное снижение общей уязвимости вертолета от баллистических повреждений, повышает безопасность эксплуатации вертолета вблизи препятствий и уменьшает опасность травмирования обслуживающего персонала. Снижается уровень вибраций и динамического нагружения элементов системы. Уменьшается масса вертолета и его момент инерции относительно вертикальной оси.
Система NOTAR значительно уменьшает уровень шума, создаваемый вертолетом на местности. Снижению шума способствует экранирование нагнетающего вентилятора элементами конструкции. Кроме того, окружная скорость лопаток вентилятора составляет около 140 м/сек., в то время как у рулевых винтов этот показатель составляет 200—220 м/сек. Вертолет MD 520N создает на местности шум, составляющий 80,2 дБ, MD 600N — 79,0 дБ, MD 900 «Explorer» — от 81,2 до 83,1 дБ в зависимости от модификации. Для сравнения, вертолеты аналогичного с MD 600N класса создают 84,2 (AS 350) и 85,1 дБ (Bell 407). А вертолеты аналогичного с MD 900 класса создают 86,2 (AS 355N), 89,1 (A109 K2), 89,7 (BK 117 C1), 90,5 (Bell 230) и 90,9 дБ (BO 105 CBS). Измерение звуковых давлений производится в логарифмической шкале и соотношение уровней звуковых давлений равно отношению экспонент показаний в беллах. Поэтому MD 900 «Explorer» создает по сравнению с BO 105 CBS в 2,6 раза меньшие акустические пульсации. Вертолеты с системой NOTAR являются самыми тихими вертолетами в своем классе.
Полная потребная мощность вертолета с системой NOTAR меньше, чем у вертолета с рулевым винтом. Это объясняется тем, что эта система обеспечивает плавное управление и не требует резких перемещений ручки управления при нормальном висении.
Вместе с тем на режиме висения система NOTAR характеризуется повышенными затратами мощности, которые по данным В.Р. Михеева составляют 17% от потребной мощности несущего винта на режиме висения. По расчетам автора статьи для опытного вертолета ОН-6А с системой NOTAR затраты на висении составляют 21.3% при максимальном КПД нагнетающей установки 65%. На серийном вертолете применен вентилятор с максимальным КПД 85-86%, что уменьшает относительные затраты мощности до величины 16-17%. Однако полная потребная мощность вертолета с системой NOTAR меньше, чем у вертолета с рулевым винтом. Это объясняется тем, что эта система обеспечивает плавное управление и не требует резких перемещений ручки управления при нормальном висении.
Исследованием подобной системы занимались и в СССР, в частности, в ОКБ им. Н.И. Камова и в ЦАГИ. Испытания подтвердили мнение о том, что вертолет со струйной системой компенсации реактивного момента несущего винта обладает меньшим сопротивлением по сравнению с традиционными схемами.
На стендах, установках, моделях в аэродинамических трубах, на летающей лаборатории изучены физические процессы в элементах газодинамического тракта и разработаны рекомендации по совершенствованию струйной системы.
В ходе систематических экспериментов анализировались характеристики циркулярного обтекания в зависимости от различных параметров струйной системы. Кроме того, изучалось влияние кинематических параметров потоков от винта и из щели на эффективность струйной системы. Были исследованы режимы отрывного обтекания балки. Отмечается влияние экрана (земли) на характеристики обтекания. При сближении балки с экраном отмечаются большие нелинейности аэродинамических характеристик, которые необходимо учитывать при формировании компоновки вертолета. В экспериментах установлена возможность организации циркуляционного обтекания балки с помощью отсоса пограничного слоя, при этом удельные затраты мощности меньше, чем при выдуве. Это дает дополнительные возможности формирования схемы струйной системы.
По данным расчетов для нагрузки на диск осевого вентилятора от 300 до 400 Па затраты мощности составят от 9 до 18% от мощности, потребной на вращение несущего винта на режиме висения.
Были поставлены эксперименты в натуральных условиях. Для этого была разработана и создана летающая лаборатория на базе вертолета Ка-26. В летных испытаниях исследованы в основном режимы срывного обтекания балки, которые проявлялись при полете боком и со скольжением. Устойчивость и управляемость вертолета со струйной системой не выходила за рамки прогнозируемых пределов.
Летающая лаборатория Ка-26СС:
Spoiler
Проведенные исследования вертолета со струйной системой управления показали обоснованность и перспективность новых технических решений. Разработаны различные модификации сопловой управляемой подсистемы, отличающиеся от аналогичной для системы NOTAR вкладом в пропульсивную силу, а значит, зависимостью путевого и продольного управления. Известно, что вертолет нового поколения Ка-118, разрабатываемый в ОКБ им. Н.И. Камова, использует струйную систему путевой балансировки совместно с регулируемым соплом на конце хвостовой балки.
Ка-118:
Spoiler
Исследованием подобной системы занимались и другие фирмы. В частности, на фирме «Westland Helicopters» исследовали винтокрыл одновинтовой схемы с циркуляционной и сопловой подсистемами, а на французской фирме «Aerospatiale» — вопросы включения циркуляционной подсистемы в состав вертолета классической схемы для разгрузки рулевого винта.
Специалисты южноафриканской фирмы «Atlas Aviation», являющейся подразделением «Denel Pty Ltd.», создали на базе вертолета «Alouette III» опытный образец вертолета «Cirstel» с системой, аналогичной системе NOTAR.
«Cirstel»:
Spoiler
Особенностью данного аппарата является использование в качестве источника нагнетания воздуха в хвостовую балку осевого вентилятора и струи от газотурбинного двигателя. Подача струи в балку осуществляется посредством эжектирующих свойств потока от осевого вентилятора. При этом относительно горячая струя идет на привод сопловой подсистемы, попутно смешиваясь с относительно холодным воздухом, подаваемым вентилятором. Такая система способствует снижению заметности вертолета в инфракрасном спектре, а также снижению затрат мощности, потребных на обеспечение путевой балансировки. Вместе с тем увеличивается масса хвостовой балки и негативное влияние горячего воздуха на циркуляционное обтекание.

Еще свежая новость:
31 октября 2011 г. на аэродроме Майнц, Германия, совершил первый испытательный полет новый легкий вертолет NEO. После более чем десяти лет развития мечта стала реальностью. С первым полетом мы достигли важной вехи и теперь проект NEO вступает в новую фазу.
В ходе сертификационной программы NEO должен будет выполнить многочисленные испытания на земле и в воздухе. Мы получили много коммерческих запросов и ожидаем, что начало производства комплектов для самостоятельной сборки вертолета начнется в 2013 году или ранее.
Целью первого и последующих полетов была качественная оценка устойчивости и управляемости вертолета. Как и ожидалось, ротор очень отзывчив, а система путевого управления Jet Control System требует небольших усилий на педалях.
Вертолет NEO:

Поснимал тут казанский вертолёт Ансат

22 ноября в Кирове официально открыли третью в городе вертолётную площадку. Она разместилась за областным онкологическим диспансером, рядом с которым находится станция Скорой медицинской помощи. Небольшая подборка фотографий оттуда.
1. Когда подходил к площадке, услышал, как садится вертолёт. Не ожидал, что он будет здесь — в пресс-релизе ничего об этом не написали. Да и ладно, круто же!

2. Справочная информация. Дополню некоторыми цифрами: 3 года — на такой срок рассчитана программа; 168,5 млн рублей — столько область получила федеральных денег на оплату услуг авиакомпании, 19,5 млн рублей — столько область добавила к федеральным деньгам. 379 — столько вылетов совершили вертолёты санавиации в перидо с 6 июля по 22 ноября. 415 — столько человек получили необходимую помощь, из них 66 — дети.

3. Легкий двухмоторный вертолёт трудится в Кировской области для нужд санитарной авиации. Он только в 2017 году вышел на рынок гражданской авиации. Внутри этой машины медицинский модуль.

4. Википедия говорит, что его первый прототип собрали в 1997 году, а первый полёт состоялся в 1999 году.

  • Максимально допустимая скорость: 275 км/ч
  • Крейсерская скорость: 250 км/ч
  • Практическая дальность: 510 км
  • Перегоночная дальность: 635 км (максимальная)
  • Практический потолок: 5700 м
  • Статический потолок: 3600 м
  • Скороподъёмность: 21,5 м/с

8. Хвостовая балка и рулевой винт:

10. Медицинское оборудование:
11. Рабочее место пилота:
12. Глава Кировской области смотрит на вертолёт:
13. Ему рассказывают об особенностях Ансата с медицинским модулем:

15. Панель приборов, ручка управления вертолётом:
16. Выхлопная труба левого двигателя:

18. Лопасти несущего винта:
19. Ансат через сигнальную лампу. Всего их 4 штуки по углам площадки. Под ними располагаются прожекторы:

20. Пресс-подход:
21. Кстати, на открытии площадки присутствовал советник генерального директора компании «Вертолёты России» Дмитрий Сергеев. Он сказал, что в холдинге «Вертолёты России» с пристальным вниманием смотрят на регионы, где Ансаты работают в санавиации. В Кировской области почти в 2 раза превысили плановые показатели налёта — у нас вертолёт налетал почти 300 часов. Поэтому в холдинге собирают всю информацию по эксплуатации этой модели, чтобы продолжать работу по максимально эффективному обслуживанию. А ещё ведутся переговоры, по результатам которых в Кировскую область, возможно, поставят ещё один Ансат на условиях лизинга!
22. Оказалось, что вчера же этот Ансат улетел в Казань на плановое ТО. Как мне написали в инстаграм, оно займёт дня 4:
23. В чём разница между снимками? На втором я решил сделать выдержку подлиннее, чтобы размазать крутящиеся уже минуту винты:
24. Спустя почти 5-минутный прогрев пилот увеличил мощность двигателя и винтокрылая машина оторвалась от земли. Очень сильный поток воздуха ударил в нас, пришлось задерживать дыхание:
25. Красивый вертолёт!

27. Если я всё правильно понял, он полетел в Слободской за пациентом с инфарктом. Только полетел он не по кратчайшему пути, а в обход Кирова. А может он ушёл на Кучаны. Тут я не в курсе.
В кировских сообществах вконтактике часто можно встретить гневные отзыв по поводу летающих над городом вертолётов, особенно ночью. Люди, они же жизни спасают! Сам живу в районе Северной больницы, где, возможно, появится 4я площадка. Нисколько не против этого. Хоть дочке можно будет показать вертолёты.
Кстати, есть одна особенность. Дмитрий Курдюмов, зампредседателя Правительства Кировской области, рассказал вчера один из принципов, по которому работает санавиация. Эта вертолётная площадка используется, если пациенту нужна неотложная помощь, но есть возможность перевезти его в нужную больницу Кирова наземным транспортом. Цепочка такая: вертолёт-станция Скорой помощи-нужная больница. А вот если вертолёты приземляются на территории Центра травматологии, ортопедии и нейрохирургии или Кировской областной клинической больницы, то это значит, что пациент «тяжёлый» и ему требуется помощь как можно скорее.
З.Ы.: немного печально, что крайне нерегулярно веду эту страницу. Хотя недавно даже весьма приятный отзыв получил от человека, который почти 10 лет прожил в Кирове. Благодарю ещё раз! Постараюсь в ближайшее время опубликовать здесь фотографии за лето с небольшими соображениями.

Среди выдающихся ученых России, участвовавших в создании основ теории полета самолета, широко известны имена Н. Е. Жуковского, С. А. Чаплыгина. К плеяде ученых с мировым именем, стоявших у истоков развития авиации, следует отнести и профессора Г. А. Ботезата. Его работы по теории устойчивости летательных аппаратов и теории воздушного винта, а также его авиаконструкторская деятельность оставили заметный след в истории авиационной науки и техники.

Георгий Александрович Ботезат родился в Кишиневе в 1882 г. Ботезаты были представителями знатного бессарабского рода, среди которых были основатели столицы Молдавии. В их честь были названы улица и площадь в Кишиневе.

После учебы дома и в частных школах Г. А Ботезат в 1902 г. поступил в Харьковский технологический институт. Закончив три курса, он уехал в Бельгию для дальнейшего обучения в Льежском электротехническом институте. В 1 908 г. Ботезат вернулся в Харьков и, сдав выпускные экзамены, получил диплом инженера с отличием.

С 1908 по 1911 г. Ботезат обучался в аспирантуре в лучших высших учебных заведениях Европы — Геттингенском и Берлинском университетах, в Сорбонне (Париж). Как и Н. Е Жуковский, он выбрал для себя такие специальности, как математика и механика.

В Сорбонне Ботезат с блеском защитил докторскую диссертацию, посвященную теории устойчивости самолетов (она была опубликована во Франции в виде книги). Это было одно из наиболее глубоких научных исследований на данную тему. Ботезат провел математический анализ длиннопериодического движения самолета, исследовал роль хвостового оперения, сформулировал основные теоретические условия достижения устойчивости в полете. Французские ученые высоко оценили работу молодого математика из России. В предисловии к ней П. Пенлеве писал: «Эта книга, насколько я знаю, является первым точным и полным исследованием устойчивости самолета». Другой выдающийся французский ученый — математик П. Аппель, бывший оппонентом у Г. А, Ботезата, сказал ему после защиты: «Молодой человек, если вы воплотите ваши великолепные теории в практику, вы перевернете мир».

В 1911 г. Ботезат вновь вернулся в Россию. Он читал лекции в Петербургском политехническом институте и участвовал в работе созданной там аэродинамической лаборатории, преподавал теоретические основы авиации в Офицерской воздухоплавательной школе. В 1914г. ему было присвоено звание профессора.

Одновременно с преподавательской деятельностью Г. А. Ботезат продолжал научные исследования в области теории динамики полета, опубликовал серию работ по устойчивости самолетов на русском и на французском языках.

Надо сказать, что в начале 1910-х годов проблема устойчивости самолета занимала многих специалистов и была очень актуальной, так как на заре развития авиации множество аварий происходило по причине неустойчивости первых летательных аппаратов. Теоретические рекомендации не позволяли полностью устранить этот недостаток, поэтому большие надежды возлагались на изобретение специального устройства для автоматического поддержания равновесия в полете. Характерно высказывание начальника Главного инженерного комитета при Военном министерстве России Н. Ф. Александрова, который считал, что с появлением автоматов устойчивости «откроется … новая эра в существовании аэроплана, и пользование этим аппаратом из трудного, опасного и достижимого лишь для избранных лиц искусства обратится в обыденный труд, не тяжелее работы шофера автомобиля».

Среди ученых и изобретателей, оказавшихся в плену заманчивой, но утопической идеи «абсолютно устойчивого самолета», был и Г. А. Ботезат. Вскоре после приезда в Россию, в сентябре 1911г., он подал патентную заявку на изобретенный им «автоматически устойчивый самолет». Основная идея этого проекта заключалась в нежестком (шарнирном) соединении крыла с фюзеляжем, что, по мнению Ботезата, при надлежащем выборе положения крыльевых поверхностей относительно оси вращения должно было гарантировать самоуравновешивание самолета в полете. Главный инженерный комитет Военного министерства в 1912 г. выделил Ботезату на предварительные опыты и составление проекта 8000 рублей, год спустя ему была выдана дополнительная субсидия в размере 10 000 рублей.

К началу первой мировой войны фигурные полеты А. Пегу, П. Н. Нестерова и других летчиков-асов продемонстрировали, что в руках опытного пилота «самолету в воздухе везде есть опора». Вместо бесплодных попыток построить «абсолютно устойчивый аЗроплан» возобладала более здравая мысль о повышении безопасности полетов за счет совершенствования техники пилотирования. Тем не менее Г. А. Ботезат не оставил идеи создать самолет с автоматической устойчивостью. В 1916 г. он занялся изготовлением биплана типа «Фарман»-16 с гироскопическим стабилизатором устойчивости. Самолет был снабжен двигателем Рено мощностью 220 л. с. По воспоминаниям председателя Технического комитета П. Т. Калиновского, во время испытаний летом 1917 г. экспериментальный самолет Ботезата при взлете потерпел аварию и больше не летал.

В годы первой мировой войны Г. А. Ботезат, в то время уже признанный авторитет в области авиации, был научным консультантом при Военном министерстве России. Его привлекали для решения различных научно-технических вопросов. В частности, в 1917 г, он принимал участие в проверке прочности и аэродинамики первого в мире тяжелого бомбардировщика «Илья Муромец», занимался проблемами бомбометания с самолетов, являлся главным конструктором авиационного отдела завода «Дюфлон». С 1917 г. Ботезат состоял также президентом Научного комитета Российского аэроклуба.

Несмотря на большую занятость, ученый не оставил чисто научную деятельность. В 1917 г. в Петрограде вышла его книга «Исследование явления работы лопастного винта». Так же как и разработанная им теория устойчивости самолета, это исследование явилось фундаментальным вкладом в развитие теоретической аэродинамики. На основе математических вычислений и экспериментальных данных, полученных в аэродинамической лаборатории Политехнического института (Ботезат называл такой интегрированный метод эмпирико-теоретическим), были даны характеристики 1 б режимов работы винта и определены наивыгоднейшие условия работы самолетных пропеллеров, вертолетных несущих винтов, вентиляторов и турбомоторов. «Настоящая теория является первой, дающей полную картину и точную количественную характеристику всего явления лопастного винта», — говорилось во введении к книге.

Исследования Г. А. Ботезата по теории воздушного винта (кроме уже отмеченной публикации, в 1917 г. в России была опубликована еще одна работа Ботезата по винтам — «Теория плоскорадиального лопастного винта») получили известность не только в нашей стране, но и за рубежом. Видный английский ученый-аэродинамик доктор Райч писал в 1920 г., что из всех существующих работ в данной области теория Ботезата является наиболее последовательной и глубокой. К этому надо добавить, что, в отличие от большинства теоретических работ начала века по авиации, выводы исследования Ботезата по воздушным винтам имели прикладной характер и были пригодны для использования в инженерной практике.

В марте 1916 г. Г. А. Ботезат выступил перед военным руководством с докладом, в котором доказывал, что успешное развитие авиации в России невозможно без создания в стране крупного государственного научно-экспериментального центра с хорошо оборудованной аэродинамической лабораторией и опытным производством. Другими словами, предлагалось создать организацию типа ЦАГИ. Для возможности круглогодичных испытаний самолетов и гидросамолетов Ботезат рекомендовал построить такой центр на юге страны, вблизи моря.

Мнение одного из ведущих авиационных специалистов и ученого с мировым именем было достаточно весомым, и правительство выделило средства на создание такого научно-испытательного центра (он имел название Главный аэродром Управления военно-воздушного флота) на Черном море недалеко от Одессы. Профессор Ботезат был назначен директором новой организации.

Когда произошла революция, строительство авиационного центра еще не закончилось. Принимая во внимание известность и научные заслуги Ботезата, большевики не подвергли его репрессиям, несмотря на чуждое революции «высокое» происхождение. Более того, за ним была сохранена должность руководителя Главного аэродрома УВВФ и предоставлены условия для продолжения научной и конструкторской работы.

Будучи ученым, далеким от политики, Ботезат согласился сотрудничать с новым режимом. Однако это сотрудничество было недолгим. Гражданская война и хаос, охватившие Россию, не оставляли места для творческой деятельности, и ученый принял решение покинуть страну. Получив необходимые документы, Ботезат в Архангельске вступил на борт английского военного корабля и в мае 1918 г. прибыл в США.

Американские власти, осведомленные о научных заслугах приехавшего из России профессора, встретили его весьма радушно. Почти сразу же после приезда Ботезат получил место научного консультанта в NACA, где ему были предоставлены все возможности для продолжения научной деятельности. Георгий Александрович занялся дальнейшими исследованиями в области теории воздушных винтов, начатыми им в России. Результаты этих работ были опубликованы в США в 1919 г. под названием «Общая теория лопастных винтов».

В период работы в NACA (июль 1919 г. — июнь 1921 г.) Г. А. Ботезат занимался также теорией авиационных профилей, одним из первых указав на наличие индукционного сопротивления крыла, и проблемами устойчивости полета самолетов, разработал получивший распространение метод расчета летных характеристик самолета. Помимо научных публикаций, известности ученого в Америке способствовали многочисленные лекции по теории авиации, прочитанные им в Массачуссетском технологическом институте и в крупнейших университетах США. В Америке Ботезат называли George de Bothezat.

В мае 1921 г. во время инспекторской поездки в Научно-исследовательский центр ВВС США в Дайтоне Г. А Ботезат предложил военным построить вертолет. В основу проекта была положена разработанная Ботезатом теория воздушного винта. Идея заинтересовала американское правительство, и по решению Конгресса Ботезату было выделено около 200 000 долларов на реализацию этого замысла. В июне того же года ученый был назначен руководителем Специальной исследовательской группы по постройке вертолета при Инженерном отделе авиационного Научно-исследовательского центра в Дайтоне с окладом 10 000 долларов в год. Общее руководство работами осуществлял начальник Инженерного отдела майор Т. Бейн.

Вертолет был построен на основе теоретических расчетов Ботезата, без предварительных аэродинамических испытаний и опытов с моделями. Внешне он представлял собой нескладную и громоздкую конструкцию. На концах двух перекрещивающихся под прямым углом металлических ферм располагались четыре шестилопастных несущих винта диаметром по 8 м. Они приводились во вращение с помощью установленного в центре двигателя Бентли BR-2 мощностью 2 20 л. с. (в действительности мощность, развиваемая этим уже весьма изношенным ротативным двигателем, не превышала 165 л. с.) и сложной системы валов и конических зубчатых передач. Там же, в центре аппарата, было место пилота. Изменение подъемной силы, а также продольно-поперечное управление осуществлялись изменением общего шага винтов. Для путевого управления в полете на концах поперечной фермы имелись два дополнительных вертикально расположенных винта. С целью обеспечения устойчивости вертолета плоскости вращения несущих винтов были немного наклонены внутрь, этим достигался эффект, аналогичный эффекту поперечного V крыла самолета. В случае отказа двигателя винты должны были быть переведены на режим авторотации для уменьшения скорости снижения. Вертолет был установлен на четырехколесном шасси. Общий вес конструкции аппарата составлял около полутора тонн, максимальный взлетный вес — две тонны. В то время это был самый большой и самый тяжелый вертолет в мире.

Первое испытание вертолета состоялось 18 декабря 1922 г. на заснеженном аэродроме Маккук в районе Дайтона. Место пилота занял сам Ботезат. Аппарат оторвался от земли на высоту около двух метров и находился в воздухе 1 мин. 42 с. Это был первый успешный полет вертолета в США.

С декабря 1922 г. по апрель 1923 г. на вертолете Ботезата было выполнено более 100 испытательных полетов, летали офицеры ВВС США Бейн, Смит и Харрис. Максимальная продолжительность полетов составляла 3 мин. Вертолет мог поднимать до четырех человек (рекорд грузоподъемности для винтокрылых летательных аппаратов), достигал высоты до 10 м, развивал скорость до 5 0 км/ч, был способен неподвижно зависать над землей. Во время испытаний не случилось ни одной аварии.

Полеты необычной машины приезжали посмотреть многие именитые американцы и зарубежные визитеры — бывший президент США Г. Гувер, один из основоположников американской военной авиации генерал У. Митчелл, военный министр Н. Бейкер, известный английский авиаконструктор и промышленник сэр Ф. Хендли Педж и др. Знаменитый Томас А. Эдисон охарактеризовал полеты вертолета Ботезата как выдающееся научно-техническое достижение, а майор Т. Бейн, принимавший непосредственное участие в создании и испытаниях этой машины, в письме Г. А. Ботезату в мае 1923 г. писал, что его вертолет «является самым значительным событием в аэронавтике со времени первого полета братьев Райт».

Несмотря на всеобщий интерес и благоприятные отзывы очевидцев, вертолет Г. А. Ботезата так и остался экспериментальной машиной, одной из самых необычных в истории вертолетостроения. Как отмечалось в официальном отчете ВВС США, при всех положительных свойствах (хорошая устойчивость, большая грузоподъемность вследствие высокого КПД несущих винтов, удовлетворительная управляемость в полете) вертолет не может быть рекомендован для серийного производства из-за чрезвычайной сложности конструкции, трудоемкости регулировки и опасности аварии в случае поломки в приводе к одному из винтов. В заключение был сделан вывод о преимуществе вертолетов одновинтовой схемы. Руководствуясь этим отчетом, военное командование в 1923 г. отказалось от продления контракта с Г.А. Ботезатом.

На основе своего вертолета Ботезат в 1923 г. сконструировал оригинальное транспортное средство — «Виндмобил» (Windmobile). Это было что-то наподобие гибрида телеги и ветряной мельницы. Шесть пропеллеров той же конструкции, что и у вертолета, были соединены трансмиссией с трехколесной тележкой. Во время ветра пропеллеры начинали вращаться, и «Виндмобил» двигался по земле. По свидетельству очевидцев, аппарат с десятью пассажирами при испытаниях развивал большую скорость и мог двигаться даже против ветра. Но при всей оригинальности замысла это была лишь занятная игрушка, а не средство транспорта.

После того как правительство отказало Г. А Ботезату в финансовой поддержке, он решил заняться частным бизнесом. В 1926 г. он основал в Нью-Йорке собственную фирму «Де Ботезат Импеллер Компани» и стал ее президентом. Целью ее создания было воплощение в жизнь изобретений Ботезата, в частности разработанного в соответствии с теорией воздушного винта нового типа вентилятора. В отличие от распространенных в промышленности цетробежных воздуходувок, это устройство основывалось на принципе осевого компрессора.

После нескольких лет, потраченных на доказательство преимуществ нового типа вентилятора, последовали первые заказы. ВМФ США закупил несколько таких устройств для военных кораблей. Вскоре вентиляторы Ботезата стали применяться в быту и в промышленности. В частности, соосные вентиляторы данной конструкции были установлены в знаменитом Рокфеллер-Центре в Нью-Йорке. В годы второй мировой войны изобретенные Ботезатом вентиляционные устройства стояли на американских танках.

Наряду с коммерческой деятельностью Г. А. Ботезат продолжал заниматься научной работой. Сфера его научных интересов была весьма широка. Врожденный талант и отличное образование, полученное им в юности, способствовали успеху его исследований даже в таких новых для него областях, как теоретическая физика, философия, социология и экономика. Среди наиболее важных научных работ Георгия Александровича 1920 — 1 930 гг. следует назвать новый подход к решению дифференциальных уравнений («The operative algebra and configurational calculus»), критический анализ теории относительности А. Энштейна («Back to Newton»), фундаментальное исследование по теории устойчивости вертолетов («Helicopter stability»), неопубликованную работу по филосифии («The fundamentals of cognitive rationalism»). Когда в конце 1920-х годов в США разразился экономический кризис, Ботезат занялся математическим анализом мировых экономических процессов, на основании которого дал рекомендации по преодолению экономической депрессии («Ап analysis of the business process», 1931; «The depression, its real causes and remedy», 1933).

В 1936 г. Г. А. Ботезат вновь занялся созданием вертолетов и организовал фирму «Helicopter Corporation of America». На должность вице-президента и летчика-испытателя Георгий Александрович пригласил русского летчика-аса времен первой мировой войны Б. В. Сергиевского.

Новая машина коренным образом отличалась от первого вертолета Ботезата. Конструктор сделал все, чтобы избежать недостатков прежнего аппарата. Вертолет имел соосное расположение винтов, был легкий и компактный. Диаметр винтов составлял 8,1 м, вес конструкции вертолета равнялся 270 кг. Для того чтобы максимально упростить трансмиссию, двигатель установили над местом пилота, между винтами. Угол установки лопастей изменялся одновременно у всех лопастей, этим обеспечивалось управление по вертикали. Управление в горизонтальной плоскости достигалось наклоном оси винтов. Корпус вертолета представлял собой простейшую ферменную конструкцию на колесном шасси.

Г.А. Ботезат работал над вертолетом с большим увлечением. По воспоминаниям помогавшего ему Б. В. Сергиевского, Георгий Александрович приезжал в мастерские ежедневно в 9 часов утра и, несмотря на пошатнувшееся здоровье, оставался там до позднего вечера. Он как будто предчувствовал скорую смерть и торопился осуществить задуманное.

Надо сказать, что работать с Ботезатом было непросто. Как свидетельствовал Сергиевский, «Георгий Ботезат был истинным гением, но ▒иногда он бывал слишком темпераментным, мог неожиданно «взорваться», и в эти минуты голос его поднимался до высоких пронзительных нот. Затем он вновь становился мягким и деликатным джентльменом».

В конце 1930-х годов начались испытания вертолета. При первых пробах его прикрепляли к земле тросами, чтобы ограничить высоту подъема и предотвратить опасность опрокидывания. Затем перешли к испытаниям в свободном полете. Они проводились на аэродроме Рузвельта в Лонг-Айланде, Нью-Йорк. В течение нескольких месяцев Б. В. Сергиевский много раз поднимал машину в воздух. Для безопасности высота подъема была небольшой — до полутора метров.

Испытания вертолета прервала смерть Г. А. Ботезата. Он скончался 1 февраля 1940 г. в возрасте 58 лет.

После смерти Ботезата вертолет был модифицирован: фюзеляж закрыли обшивкой, установили более мощный двигатель Bentley (220 л.с.). В результате возросшего веса и изменения положения центра тяжести вертолет стал неустойчивым и опрокинулся в одном из полетов. К счастью, это случилось на небольшой высоте и летчик остался жив.

В целом описанный выше вертолет Ботезата нельзя назвать удачной конструкцией. Как справедливо отмечал Н. И. Камов, «кажущаяся компактность механических агрегатов при таком конструктивном решении соосной схемы не оправдывается, так как центр тяжести поднимается настолько высоко, что при узкой колее шасси возникает опасность опрокидывания аппарата на земле даже при небольшом ветре. Кроме того, несущая система с незакапотированным мотором создает большое сопротивление». К этому можно добавить, что вертолет страдал неустойчивостью не только на земле, но и в воздухе.

Георгий Александрович Ботезат был, несомненно, выдающимся ученым-теоретиком, одним из основоположников теории устойчивости летательных аппаратов и теории воздушных винтов. Но в авиаконструкторской деятельности ему не хватало инженерной интуиции и практического опыта: казалось бы, безупречные с теоретической точки зрения летательные аппараты его конструкции оказывались малопригодными для практического использования. И примеров тому, что научный талант не является гарантом успешной конструкторской работы, в истории авиации немало. Вспомним хотя бы неудачные испытания самолета известного американского ученого С. Ленгли в 1903 г. или сравнительно ограниченное применение крыльевых профилей НЕЖ, разработанных Н. Е. Жуковским на основе его теории.

ЛТХ:

Модификация Helicopter
Диаметр несущего винта, м 8.10
Длина, м 19.80
Высота, м 3.05
Ширина, м 19.80
Масса, кг
пустого
максимальная взлетная 1633
Тип двигателя 1 ПД Le Rhône
Мощность, л.с. 1 х 180
Максимальная скорость, км/ч 48
Крейсерская скорость, км/ч
Практическая дальность, км
Скороподъемность, м/мин
Практический потолок, м 5
Экипаж, чел 1
Полезная нагрузка: 3-4 пассажира

Доп. информация :

Схемы:

Фотографии:

Вертолет 1922 Windmobile Ботезат возле Helicopter Helicopter Helicopter Helicopter Helicopter Helicopter Helicopter Ботезат Helicopter Helicopter Helicopter Helicopter

Для сотворения легкого многоцелевого вертолета Ка-118 потребовалось много времени и работы конструкторов. Для конструкторского бюро Камова Ка-118 стал первой машиной без управляющего винта. Чтоб сделать данный аппарат, пришлось сделать гигантскую теоретическую работу и провести много экспериментальных исследовательских работ как на земле, так и в полете.

Заместо управляющего винта эта машина была вооружена фенестроном струйного типа, который должен восполнить реактивный момент данной одновинтовой конструкции. Для исследовательских работ таковой конструкции в полете использовали вертолет Ка-26СС. Он был обустроен новым макетом балки, которая имела струйную систему с горизонтальным и вертикальным оперением.

Планы конструкторов и заказчиков Ка-118
Так как вертолеты Ка-26 и Ми-2 за всегда их эксплуатации захватили большой рынок клиентов и большой диапазон внедрения, то они имеют большой авторитет, но в то же время требуют массы доработок. По этим причинам конструкторы приступили к разработке подобного вертолета, но с более совершенными свойствами, им стал Ка-118. После мониторинга вертолетного рынка прошлых машин стало понятно, что большая часть вертолетов модели Ми-2 и Ка-26 выработают весь собственный летный ресурс к 2000-2005 году. Все эти предпосылки демонстрируют необходимость поставки на вертолетный рынок новых и поболее совершенных вертолетов, которые могут делать огромное количество заданий.
Выпуск вертолета Ка-118 планировался к 2000 году. Новый аппарат по достоинству был должен поменять старенькые подобные модели, также стать достойным соперником забугорным машинам, таким как МДХ и Во-108.

Особенности вертолета Ка-118
Основной конструкторской особенностью и инновацией данного летательного аппарата будет то, что хвостовая опора вооружена газодинамическим трактом, которого не было ни в какой предшествующей машине подобного типа. Сначала тракта установлен воздухозаборник с вентилятором, а на конце размещено сопло, которым можно управлять потоком воздуха. Вдоль всей хвостовой балки размещены щели, через которые также подается воздух от вентилятора. За счет всего этого на хвостовой опоре появляется дополнительная боковая сила, которая ориентирована на компенсацию реактивного момента. За счет данной конструкции удалось сделать подходящую боковую силу с малыми затратами мощности.

При использовании управляющий системы такового типа вертолет будет иметь существенно высшие летные свойства и наименьшее сопротивление при полете. Также данная конструкция позволяет сберегать горючее и увеличивает транспортные характеристики машины. Данный хвост позволяет повысить маневренность и понизить нагрузку на главный винт аппарата. Внедрение только 1-го несущего винта приведет к понижению шума и вибраций снутри вертолета. Но самое главное то, что вертолет Ка-118 имеет высшую безопасность полета даже на маленький высоте.

Внешний облик машины Ка-118 фактически таковой же, как и у его сородичей. Главные системы фюзеляжа, силовая установка и шасси остались без конфигураций и подобны аналогичным однодвигательным вертолетам. Главные конфигурации и новаторства задели только хвостовой части машины.
Главным преимуществом вертолета без хвостового винта является уменьшение сопротивления при полете и, как следствие, ускорение полета. Не считая того, такая конструкция аппарата приводит к уменьшению вибраций всей конструкции вертолета. При попадании в вихревые воздушные потоки вертолет сохраняет прекрасные летные свойства и обеспечивает хорошее управление. При таких критериях машина не станет разрушаться и обеспечит высшую безопасность полета.

Так как вертолет Ка-118 обустроен только одним винтом, то и силовая установка отличается от вертолетов с 2-мя винтами. Она состоит из головного редуктора и мотора, которые соединены валом коробки. Также силовая установка вооружена вентилятором, который работает от редуктора. Силовая установка представлена 2-мя движками модели PW-206A, которые имеют мощность в 630 лошадиных сил каждый. Вентилятор делает лишнее давление, которое направляется к хвостовой части и управляемому соплу через особый канал в хвостовой опоре. Хвостовая часть машины состоит из V-образного оперения, которое обеспечивает управление, также из недвижного стабилизатора аппарата.
При изготовлении вертолета Ка-118 было применено много композиционных материалов, которые дозволили понизить общий вес аппарата. Из их сделан несущий винт Ка-118, также конструкции корпуса и оперения. Данные материалы применены для оборудования кабины пилотов и стоек шасси.

Область внедрения
Аппарат таковой конструкции можно использовать так же, как и другие вертолеты подобного типа с хвостовым винтом. При помощи Ка-118 можно перевозить грузы и пассажиров, не считая того, он прекрасно подходит для поисковых и спасательных операций. Данная машина отыскала применение в патрулировании лесов, автодорог и для мед помощи.

В сопоставлении с прошлыми вертолетами Ка-118 был должен повысить интенсивность полетов в особенности на удаленных и недоступных территориях, как над сушей, так и над аква объектами. Планировалось также увеличивать интенсивность перевозок грузов и пассажиров зависимо от развития рыночных отношений. Из-за этого предполагалось увеличение административных задач перед вертолетами, также более обширное внедрение при охране среды, для спорта и туризма.

Эксплуатация Ка-118
Все компании, которые использовали подобные вертолеты, единодушно заявили о том, что новенькая машина должна быть вооружена 2-мя движками. С ними можно продолжить полет даже при выходе из строя 1-го из их, и, как последствие, это позволяет повысить безопасность полета. Важным аспектом для использования остается экономичность машины и время ее службы. Ка-118 мог позволить понизить цены на полеты и при всем этом быть прибыльным перевозчиком. Конструкция вертолета позволяет создавать резвую подмену и ремонт главных агрегатов и устройств.

При конструировании вертолета Ка-118 огромное внимание было уделено комфорту пассажиров при полете. Также были снижены шумовые и вибрационные эффекты снутри салона, этого удалось достигнуть за счет хорошо обмысленной конструкции несущего винта и за счет отсутствия хвостового винта. Не считая того, отсек силовой установки отгорожен от салона пассажиров дополнительной перегородкой.

Сервис большинства систем вертолета можно создавать через огромные лючки с земли. На данной машине прорабатывается огромное количество вариантов управления, одним из их является жесткоторсовый. Также планируется применить английскую проводку, которая дозволит понизить вес всей системы управления и вещественные расходы на эксплуатацию.

Вертолетом управляет один пилот, а кабина машины рассчитана на перевозку 5 пассажиров. Место пилота размещено по центру машины, что позволяет прирастить обзор при пилотировании. Не считая того, данное размещение летчика позволяет умеренно расположить вес, что в свою очередь увеличивает аэродинамику аппарата. Ка-118 обустроен довольно большенными багажными отсеками для пассажиров. Машина имеет возможность перевозить грузы массой до 800 кг снутри кабины и до 1200 кг на подвеске вертолета.

Вертолет модели Ка-118 имеет огромное количество преимуществ в собственной конструкции. К огорчению, этот проект так и не был осуществлен. Предпосылкой этого послужила масса обстоятельств, которые происходили на то время в стране. Основной предпосылкой того, что вертолет не попал в серийное создание, можно считать отсутствие подабающего финансирования и заказчиков.

Тактико-технические свойства вертолета Ка-118

Экипаж 1
Пассажировместимость 5-7
Грузоподъёмность 0.8 т (снутри), 1.2 т (на наружной подвеске)
Длина 10 м
Поперечник несущего винта 11 м
Высота 2.6 м
Обычная взлётная масса 2.15 т
Наибольшая взлётная масса 2.7 т