maximus67 (maximus67) wrote,
maximus67
maximus67

Categories:

Неприжившиеся гибриды. Часть 1.

Неприжившиеся гибриды. Часть 1.

Гибрид т лат. hibrida, hybrida — помесь.


У многих данный термин вызывает ассоциации связанные с растительностью, каким-нибудь плодом, полученным в результате скрещивания. У кого-то возникли ассоциации с областью зоологии.


Но в данном случае речь пойдет о гибридах технических.


ВИНТОКРЫЛ или РОТОДАЙН(англ.).


История авиации знает немало примеров появления летательных аппаратов, значительно опережавших свое время. Одни из них, пройдя все этапы от разработки до освоения в эксплуатации, часто становились символами смены эпох в авиации. На долю же других пришлась лишь кратковременная известность и разочарование от нереализованных надежд. К числу последних относится и винтокрыл. Тогда считалось, что такой летательный аппарат сможет, благодаря вертикальным взлету и посадке, а также существенно большей, по сравнению с вертолетами, скорости стать новой вехой в развитии воздушного транспорта.


Винтокрыл mdash; ип винтокрылых летательных аппаратов, сочетающий в своей конструкции приводной несущий винт вертолётного типа, крыло и отдельные движители для создания горизонтальной тяги по типу самолётов. С помощью несущих винтов реализуются вертикальные взлёт и посадка (хотя основными могут считаться взлёт с разбегом и посадка с пробегом). В горизонтальном режиме полёт осуществляется за счёт пропульсивных движителей, а несущие винты обычно работают только на создание подъёмной силы и могут значительно разгружаться за счёт крыла. Кроме того, в русском языке винтокрылом может быть назван любой винтокрылый летательный аппарат без акцентирования на его конкретном типе – в том числе вертолёт классической схемы и даже в официальных документах.




В англоязычных источниках в определении комбинированного вертолёта (англ. compound helicopter) в настоящее время крыло является необязательным элементом. В этих же источниках комбинированный вертолет иногда отождествляется с конвертоплананами (Convertiplane-англ.)




Ввиду незначительного выпуска отдельных моделей винтокрылов и строительства преимущественно экспериментальных экземпляров, классификация винтокрылов не производилась. Международной федерацией аэронавтики все винтокрылы относятся к классу E-2.




В 1953 году FAI выделило винтокрылы в самостоятельный класс, отделив их от вертолётов.


Из истории...




Среди массы самых разных гибридных конструкций, появившихся на заре авиации, как винтокрыл можно выделить летательный аппарат построенный в 1908 году мотоциклистом Бертином (Bertin) и механиком Булином (Boulline) во Франции. Их аппарат сочетал в себе пару разнесённых бипланных коробок с несущим винтом диаметром 2м, который работал в разрыве между ними. Тянущий винт диаметром 2,2 м раскручивался вместе с несущим при помощи двигателя в 150 л.с. Необычный аппарат совершал прыжки высотой около метра, но не обладал достаточной устойчивостью для управляемого полёта.

Неприжившиеся гибриды. Часть 1.


До Второй Мировой войны единственными устойчиво летавшими винтокрылыми летательными аппаратами были автожиры. Изобретатель автожира Сиерва, последовательно совершенствуя конструкцию своего детища, сумел добиться от него устойчивого вертикального (прыжкового) взлёта и посадки. Однако такие режимы не считались достаточно безопасными, а чтобы иметь возможность зависания требовалось реализовать подвод тяги к несущему винту непосредственно в полёте. Сам Сиерва считал полноценный вертолёт слишком сложным только ради вертикального взлёта-посадки, и видел дальнейшее развитие своего аппарата в оснащении его приводом кратковременного действия – механическим или реактивным. К сожалению, Сиерва погиб в 1936 году не осуществив своего замысла, но его идеи нашли продолжение в конструкции некоторых винтокрылов уже после войны.




В 1934 году под руководством И.П.Братухина начата разработка гибридного аппарата ЦАГИ 11-ЭА с концепцией "геликожира" (геликоптер+автожир) и оригинальной конструкцией. Первая модификация построенная в 1936 году имела приводной несущий винт и большое крыло с двумя рулевыми винтами – при взлёте или зависании мощность почти полностью отдавалась на несущий винт, а в горизонтальном полёте поток мощности плавно переводился на крыльевые винты. Однако, аппарат вышел перетяжелённым, а работа крыла и рулевых винтов в потоке от несущего винта создавали массу сложностей. На этапе наземных испытаний и подлётов на привязи выяснили, что в первую очередь следует отработать вертикальные режимы. Для этого в 1938 году крыло заменили (согласно В.Б.Шаврову временно) на лёгкую трубчатую ферму с соосными рулевыми винтами вынесенными по обе стороны фюзеляжа за плоскость несущего винта. Изменённую машину назвали ЦАГИ 11-ЭАПВ – пропульсивный вариант, так как фактически была утрачена способность летать в режиме авторотации.

Неприжившиеся гибриды. Часть 1.


В 1940 году начались лётные испытания, которые, несмотря на положительные результаты, пришлось прервать из-за изношенности двигателя. Продолжить испытания не удалось из-за начала войны, так как с эвакуацией ЦАГИ 11-ЭА был разобран и больше в воздух не поднимался.


Послевоенный период




В 1950-х — 1960-х годах в СССР и за рубежом начали активно проводиться работы по созданию летательных аппаратов подобной схемы. Схема винтокрыла в силу конструктивной простоты в то время представляла наибольший интерес для реализации тяжёлого аппарата с вертикальными взлётом и посадкой.




Наибольших успехов, в создании данного типа аппарата, достигли английские авиаконструкторы.




Получил известность винтокры Fairey Rotodyne, который был построен в конце 1950-х английской фирмо "Fairey"-"Фейри".




Британский винтокрыл, разработанный фирмой Fairey Aviation предназначался для гражданского и военно-транспортного применения.

Неприжившиеся гибриды. Часть 1.


Винтокрыл был оснащен четырехлопастным несущим ротором и коротким крылом самолетного типа, на котором монтировались два турбовинтовых двигателя с тянущими винтами. Привод несущего ротора — реактивный, посредством двигателей на законцовках лопастей, куда подавалось топливо и сжатый воздух от компрессора. Привод ротора использовался только в вертолетном режиме — для вертикального взлета, посадки и висения: на крейсерском режиме полета ротор вращался в режиме авторотации. Пропульсивную тягу в этом случае создавали тянущие воздушные винты.


Силовая установка винтокрыла представляла собой два ТВД Napier Eland N.E.L.3, по одному на каждом крыле. Эти двигатели приводили во вращение тянущие винты, а также использовались для привода несущего ротора. На взлете и посадке мощность от двигателей через муфту передавалась на компрессор, вырабатывавший сжатый воздух. Сжатый воздух, в свою очередь, через систему трубопроводов подавался к реактивным двигателям на законцовках лопастей, где смешивался с топливом и сгорал, создавая тягу для раскрутки ротора. Такой привод обеспечивал отсутствие реактивного момента несущего ротора, что позволило отказаться от системы его компенсации. Для управления по рысканью на малых скоростях и висении использовалось дифференциальное изменение шага тянущих винтов. После вертикального взлета производился набор горизонтальной скорости, затем (на скорости около 60 миль в час) привод несущего ротора отключался и вся мощность передавалась на тянущие воздушные винты. Органы управления в кабине были подобны вертолетным: ручка циклического шага, ручка общего шага и педали путевого управления.

Неприжившиеся гибриды. Часть 1.


Предшественником данного винтокрыла был Fairey FB-1 Gyrodyne — первый летательный аппарат выполненный по схеме гиродина (гиродин можно считать комбинацией вертолета и автожира). Экспериментальный FB-1 установил мировой рекорд скорости в своем классе в 1948, но после катастрофы с гибелью пилота конструкция была изменена в пользу установки несущего ротора с реактивным приводом. Второй аппарат FB-1 Jet Gyrodyne был уже оснащен таким ротором, а также двумя двигателями для создания горизонтальной тяги.




Компания Fairey исследовала различные варианты компоновки гиродинов, и в 1954 британское Министерство Снабжения заключило с компанией контракт на постройку экспериментального образца (серийный номер XE521).




Первый успешный переход из вертикального в горизонтальный полёт и обратно аппарат совершил 10 апреля 1958. Пятого января 1959 Rotodyne установил мировой рекорд скорости в классе конвертопланов — 307,2 км/ч на замкнутом маршруте в 100 км. Помимо значительной скорости, аппарат показал преимущество и в плане безопасности: он мог выполнять устойчивое висение при одном неработающем двигателе с зафлюгированным винтом. Прототип совершил несколько посадок в режиме автожира с выключенным приводом несущего ротора. Реактивный привод ротора и в целом компоновка аппарата обеспечивали значительные преимущества аппарата перед вертолетами, в частности — скорость горизонтального полета до 324 км/ч, что безусловно превосходило скорости вертолетов того времени.

Неприжившиеся гибриды. Часть 1.


В описываемый период времени среди авиаперевозчиков возрос интерес к воздушным перевозкам с доставкой пассажиров непосредственно в центр городов, минуя загруженные загородные аэропорты. Аппарат Rotodyne мог вертикально взлетать с вертолетной площадки в черте города, затем, отключив привод ротора, переходить в горизонтальный полет со скоростью порядка 280—300 км/ч (например, выполняя рейс из Лондона в Париж) и выполнять вертолетную посадку в пункте назначения на аналогичной вертолетной площадке. В крейсерском режиме, за счет авторотации ротора, его общий шаг мог быть малым, что снижало сопротивление, а 50 % подъемной силы создавалось крылом. Винтокрыл произвел хорошее впечатление на потенциальных заказчиков. Аппарат демонстрировался и совершал полеты на авиасалонах в Париже и Фарнборо. На испытаниях винтокрыл перевозил грузы на внешней подвеске. Было выполнено несколько полетов над Лондоном со взлетом и посадкой на вертолетной площадке Battersea Heliport в центре города.

Неприжившиеся гибриды. Часть 1.


Авиакомпания British European Airways выразила готовность приобрести шесть винтокрылов с перспективой до двадцати, чем в большой степени способствовала развитию проекта (следует сказать, что ВАЕ выдвинули условия покупки -совершенствование прототипа в сторону повышения грузоподъемности, скорости и ряда других параметров). Королевские ВВС Великобритании заказали 12 машин в военно-транспортном исполнении, компания New York Airways — пять аппаратов, армия США — 200 (планировалось лицензионное производство на заводе Kaman Helicopters в Блумфилде). Интерес выразили представители Канады и Японии. Однако в это же время выявился и недостаток аппарата, снижающий его привлекательность для гражданских авиаперевозчиков — высокая шумность ротора с реактивным приводом. Недостаток этот был значительным, учитывая нормативы по шуму для аппарата, эксплуатирующегося с вертолетных площадок в городе.




В 1959 правительство Великобритании, в целях снижения затрат, сократило число подрядчиков на производство авиатехники, что, в свою очередь, вынудило многих производителей сливаться с другими фирмами и образовывать более крупные предприятия. Компании Fairey Aviation (бывшая тогда подразделением Bristol), и компания Saunders-Roe вошли в состав Westland. Это привело к трудностям в производстве двигателей для винтокрыла. В последней конфигурации (модель Y, заказчик — BEA) винтокрыл Rotodyne должен был оснащаться ТВД Rolls-Royce Tyne (5,250 л.с./3,910 кВт), перевозить 57-75 пассажиров либо груз около 8 тонн с крейсерской скоростью 370 км/ч. Было обещано правительственное финансирование на сумму порядка 5 млн фунтов стерлингов. Однако по ряду причин королевские ВВС Великобритании отказались от закупки аппарата. Одновременно появились проблемы с силовой установкой: двигатели Tyne не обеспечивали достаточной мощности для аппарата с возросшей скоростью и грузоподъемностью, а компании Rolls-Royce было отказано в необходимом, по мнению компании, финансировании этой части программы и предложено производить конструкторские изыскания по новым двигателям за собственный счет. В это же время выяснилось, что, несмотря на некоторые успехи разработчика, шумность реактивного несущего ротора не удалось снизить до приемлемых (для городской эксплуатации) пределов.




Окончательную точку в судьбе Rotodyne поставил отказ компании BEA от закупок аппарата. В отсутствие гражданских и военных заказов правительственное финансирование программы было прекращено в начале 1962. Непосредственно за этим разработчик, компания Westland, закрыла программу Rotodyne.




До настоящего времени сохранились лишь некоторые части "Ротодайна", большинство из которых попали в вертолетный музей Вестона: верхняя часть ротора, одна из лопастей, ГТД "Илэнд" и секция фюзеляжа. В авиационном колледже Грэнфилда находится шасси этой машины. Возможно, на какой-нибудь из заброшенных баз королевских ВВС еще находится передняя часть "Ротодайна" с кабиной экипажа. Судьба прообраза "Ротодайна" — "Джет Джайродайна"- оказалась более удачной — он полностью сохранен в авиационном музее графства Беркшир в Вудли (первый "Джайродайн" разбился еще в 1949-м.


В России не прижилась иностранная классификация ЛА с НВ. Исключение составил лишь автожир и определенную роль в этом сыграл Н.И.Камов. Во время борьбы с космополитизмом геликоптер переделали в вертолет, а конвертоплан — в винтокрыл. Не навязывая своих взглядов, все же заметим, что как бы выгоден не был "Ротодайн", никто в мире так и не решился пойти по пути англичан.


СОВЕТСКИЙ ВИНТОКРЫЛ Ка-22


Ка-22 (Проект «X») (по кодификации НАТО: Hoop — «Обруч») — советский винтокрыл, разработанный в ОКБ Камова.

Неприжившиеся гибриды. Часть 1.


В СССР в 1960 был построен винтокрыл поперечной схемы Ка-22 (конструкции Николая Камова) с двумя несущими винтами и двумя турбовинтовыми двигателями (конструкции Александра Ивченко) по 4300 кВт (5900 л. с.) и полётной массой в 37 т.


Идея создания винтокрыла возникла осенью 1951 г., когда камовская команда переехала в Тушино, получила название ОКБ-2 и должна была строить войсковую серию Ка-10 и разрабатывать Ка-15.




Уже 22 мая 1952 г. готов эскизный проект, за два месяца спроектирована механизированная модель винтокрыла с несущими винтами от Ка-1 — и высокочастотным двигателем, осенью проводились ее испытания в Т-101. К нам в ОКБ-2 доставлен самолет Ли-2 для использования при проектировании и постройке макета. Весной 1953 г. в Куйбышеве у Кузнецова я впервые увидел в натуре турбовинтовой двигатель. В сентябре в Ташкенте велись переговоры о возможном участии завода в изготовлении винтокрыла.




На винтокрыле решили применить поперечную схему расположения несущих винтов и установить двигатели на концах крыла. Эта схема позволяет органически слить самолет и вертолет, обеспечить компактность силовых установок. Она является симметричной, что должно было обеспечить преимущества для пилотирования. Кроме этого, в поперечной схеме целесообразно используются крылья в качестве опоры для несущих винтов и емкостей для топлива. У нее максимально эквивалентное удлинение и, следовательно, наибольшее аэродинамическое качество. Применение двух несущих винтов вместо одного винта удвоенной площади позволяет получить определенные весовые преимущества.




Правда, у поперечной схемы была плохая репутация. Неудачи отечественных вертолетов И. П. Братухина, американских машин Мак-Донелл, Платт де Пейдж и других обычно связывали с сильными вибрациями, которые являются органическим свойством данной схемы. Еще одним недостатком схемы винтокрыла считалась невозможность осуществления переходного режима, когда мощность с несущих винтов передается на тянущие. Этот режим действительно не был изучен. Очень сложным представлялось создание силовой установки и трансмиссии общей мощностью около 12000 л.с, состоящей из двух двигателей, разнесенных на 23 метра и связанных между собой синхронизационным валом, которая способна передавать мощность на два несущих и два тянущих винта. И, наконец, самой сложной представлялась задача создания несущих винтов, способных работать на скорости выше 400 км/ч, когда на концах наступающих лопастей скорость превышает звуковую.




Первый полёт Ка-22 был осуществлён 20 апреля 1961 года экипажем в составе пилотов Д. К. Ефремова и В. М. Евдокимова, бортмеханика Е. И. Филатова, эк­спериментатора Ю. И. Емельянова и веду­щего инженера В. Б. Апьперовича. В ходе полёта был обнаружен флаттер лопастей несущих винтов, приведший к отрыву полутораметрового куска лопасти от левого винта. С большим трудом повреждённый винтокрыл удалось посадить поперёк взлётно-посадочной полосы. В ходе испытаний постоянно возникали технические проблемы — пришлось поменять двигатели и редукторы, изменить направление вращения несущих винтов. 23 сентября 1961 года лётчик-испыта­тель Ю. А. Гарнаев произвёл на се­рийном Ка-22 первый полет по кру­гу на высоте 1000 м со скоростью 200 км/ч.

Неприжившиеся гибриды. Часть 1.


24 ноября 1961 года на Ка-22 был установлен мировой рекорд грузоподъёмности для винтокрылов: груз в 16 485 кг был поднят на высоту 2557 м.


28 августа 1962 года в 11:20 при заходе на промежуточную посадку на аэродром Джусалы в ходе перегонки из Ташкента в Москву для прохождения приёмо-сдаточных испытаний Ка-22 с номером 01-01 завалился влево, перевернулся и столкнулся с поверхностью земли. Во время катастрофы погиб весь экипаж: летчики-испытатели Д. К. Ефремов и О. К. Яркин, штурман В. С. Школяренко, бортмеханик И. Л. Куслицкий, бортрадист Б. Г. Поляничко, ведущий инженер В. А. Николаев, экспериментатор Ю. И. Емельянов. Причиной катастрофы стал разрыв троса системы управления.


16 июля 1964 года в ходе испытательного полёта в Подмосковье потерпел катастрофу также номер 01-03, войдя в крутое пике после неконтролируемого поворота направо. Попытки экипажа выровнять машину привели к отрыву правой мотогондолы и дальнейшему разрушению винтокрыла. В катастрофе погибли пилот С. Г. Бровцев и техник А. П. Рогов, трое членов экипажа спаслись.


Ка-22 оказался крайне сложным в управлении, не похожим ни на вертолёт, ни на самолёт. Было принято решение не пускать Ка-22 в серийное производство, а принять на вооружение вертолёт Миля Ми-6. Проект был закрыт; две оставшиеся машины — 01-02 и 01-04 — утилизированы (из 4 машин до сегодняшнего дня не уцелела ни одна-последний готовый на 90 % Ка-22 уничтожили на Ташкентском авиационном заводе в конце 1990-ых после нескольких попыток пристроить его в музеи).




---------------------------------------------------




Печальное окончание истории. Что поделаешь и в СССР были неудачи. КБ Камова создало целый ряд знаменитых и удачных вертолетов соосной схемы: легкий Ка-26, морские Ка-25 и Ка-32, боевые Ка-50 и Ка-52, транспортные Ка-60 и Ка-62.




К сожалению нельзя быть во всем совершенным. По мнению автора, разработку винтокрыла вообще надо было отдать отдельному КБ, может тогда и результаты были бы лучше.


Но не нужно думать, что на Ка-22 история с винтокрылами в СССР закончилась. Посмотрите на картинки ниже. КБ Камова разрабатывало ряд проектов винтокрылов:




--------------------------------------------------------------

Неприжившиеся гибриды. Часть 1.


Проект тяжелого винтокрыла поперечной схемы Ка-34.

---------------------------------------------------------------

Неприжившиеся гибриды. Часть 1.


Проект тяжелого транспортного винтокрыла поперечной схемы с подъемными и маршевыми турбореактивными двигателями Ка-35

--------------------------------------------------------------

Неприжившиеся гибриды. Часть 1.


Проект боевого винтокрыла поперечной схемы с толкающим винтом В-100.

Как эффектно выглядит. На первый взгляд может показаться, что это зарубежная разработка.

--------------------------------------------------------------


Также малоизвестен факт, что одним из вариантов разработки ударного вертолета Ми-28 был винтокрыл




--------------------------------------------------------------

Неприжившиеся гибриды. Часть 1.


Проект варианта боевого винтокрыла Ми-28


--------------------------------------------------------------

Неприжившиеся гибриды. Часть 1.


Ми-28 какой он есть

--------------------------------------------------------------

Обратите внимание, что быльшинство проектов советских винтокрылов имет поперечную схему несущих винтов. Интересно, почему советские конструкторы так уперлись именно в поперечную схему при ее недостатках? Может следовало использовать опыт английских авиаконструкторов? Или гордость не позволила

---------------------------------------------------------------

Источники http://www.airwar.ru/  http://nnm.ru/dejavu57
Tags: Россия, СВВП, гибриды, летательные аппараты, прогресс, самолеты вертикального взлета и посадки
Subscribe

  • Post a new comment

    Error

    Anonymous comments are disabled in this journal

    default userpic

    Your reply will be screened

    Your IP address will be recorded 

  • 0 comments