На этот раз, друзья-товарищи, предлагаю переместиться в иную стихию транспортных средств – воздушную.
Несмотря на всеобъемлющий ад и погибель на земле, мы с вами не теряем надежды и мечтаем покорять небеса. А относительно недорогим средством для этого нам послужит чудо-коляска с пропеллером, имя коей - автожир .
Автожир (autogyro) - винтокрылый сверхлегкий летательный аппарат, в полёте опирающийся на несущую поверхность свободновращающегося в режиме авторотации несущего винта.
По-другому эта штука именуется как Гироплан (gyroplane), Гирокоптер (gyrocopter), и иногда Ротоплан (rotaplane).
Немного истории
Автожиры изобрёл испанский инженер Хуан де ла Сиерва в 1919 году. Он так же как и многие авиаконструкторы того времени пытался создать летающий вертолет и как это обычно бывает, создать создал, но не то, что хотел изначально. Но особо по этому факту не расстроился и в 1923 году запустил свой личный аппарат, который летал за счет эффекта авторотации. Далее запилил собственную фирму и клепал потихоньку свои гирокоптеры пока не умер. А потом был сконструирован полноценный вертолет, интерес к автожирам пропал. Хотя они все это время продолжали выпускаться, но использовались (и используются) для узких целей (метеорология, аэрофотосъемка и проч.).
Технические характеристики
Масса: от 200 до 800 кг
Скорость: до 180 км/ч
Расход топлива: ~15 л на 100 км
Дальность полета: от 300 до 800 км
Конструкция
По конструкции автожир ближе всего находится к вертолетам. По сути, он и является вертолетом, только с предельно упрощенной конструкцией.
Собственно сама конструкция включает следующие ключевые элементы: несущая конструкция - «скелет» аппарата, к которому крепится двигатель, 2 винта, сиденье пилота, приборы управления и навигации, хвостовое оперение, шасси и некоторые другие элементы.
Непосредственное управление осуществляется двумя педалями и рычагом управления.
Самым простым гирокоптерам для взлета необходим небольшой разбег в 10 - 50 метров. Это расстояние уменьшается в зависимости от увеличения силы встречного ветра и степени раскрутки несущего винта к моменту начала разбега.
Особенностью автожира является то, что он летит, пока имеется набегающий на несущий винт поток воздуха. Этот поток обеспечивается малым толкающим винтом. Именно по этому автожиру необходим хотя бы небольшой разбег.
Однако более сложные и дорогие автожиры, оснащенные механизмом изменения угла атаки лопасти, способны взлетать с места вертикально вверх (т.н. подскоком).
Изменение положения автожира в горизонтальной плоскости достигается при помощи изменения угла наклона всей плоскости несущего винта.
Автожир так же как вертолет способен зависать в воздухе.
Если у автожира отказывает двигатель, это не значит верную гибель пилота. Если двигатель выключается, ротор автожира переходит в режим авторотации, т.е. продолжает вращаться от набегающего потока воздуха, пока аппарат движется со скоростью вниз. В результате автожир медленно спускается, а не падает камнем.
Разновидности
Несмотря на простоту конструкции, гирокоптеры обладают некоторой вариативностью конструкции.
Во-первых, данные летательные аппараты могут быть оснащены как тянущим винтом, так и толкающим. Первые характерны для исторически самых первых моделей. Второй винт у них расположен спереди, как у некоторых самолетов.
Вторые – имеют винт в задней части аппарата. Автожиров с толкающим винтом – абсолютное большинство, хотя обе конструкции имеют свои преимущества.
Во-вторых, автожир хоть и очень легкое воздушное средство передвижения, но он может перемещать еще пару пассажиров. Естественно для этого должны иметься соответствующие конструктивные возможности. Встречаются автожиры с возможностью перевозки до 3-х человек, включая пилота.
В-третьих, автожир может обладать полностью закрытой кабинкой для пилота и пассажиров, частично закрытой, или может вообще не иметь кабины, которая убирается в целях грузоподъемности или же лучшего обзора.
В-четвертых, может оснащаться дополнительными ништяками, типа автомата перекоса и проч.
Боевое применение
Эффективность автожира как ударного средства конечно невысока, но побывать некоторое время на вооружении СА он успел. В частности в начале XX века, когда весь мир был охвачен вертолетной лихорадкой, военные наблюдали за развитием в этой отрасли. Когда полноценных вертолетов еще не существовало, были попытки применять гирокоптер в военных целях. Первый гирокоптер в СССР был разработан в 1929 году под названием КАСКР-1 . Затем в течении десяти последующих лет вышли еще несколько моделей автожиров, в т.ч. автожиры А-4 и А-7. Последний принимал участие в войне с финнами в качестве разведчика, ночного бомбардировщика и эвакуатора. Хоть в использовании автожира были определенные преимущества, все это время военное руководство сомневалось о его необходимости и на серийное производство А-7 так и не был поставлен. Затем в 1941-м началась война и было не до этого. После войны все силы были брошены на создание настоящего вертолета, а про автожир так и забыли.
Советский автожир А-7 был вооружен 7,62 пулеметами ПВ-1 и ДА-2. Так же была возможность крепить бомбы ФАБ-100 (4 шт.) и неуправляемые реактивные снаряды РС-82 (6 шт.)
История применение автожиров в других странах примерно такая же - аппараты использовались в начале XX века французами, англичанами, японцами, но при появлении вертолетов, практически все автожиры были списаны.
Сабж и ПА
Наверное и так понятно почему сабжем "Техники ПА" стал именно автожир. Очень простой, легкий, маневренный - его при определенной прямости рук и можно собрать в домашних условиях (видимо отсюда появились байки о зеках и вертолете из бензопилы "Дружба").
Несмотря на все его достоинства, мы получаем хорошую возможность покорять воздушное пространство в очень хреновых окружающих условиях.
Помимо банального перемещения по воздуху и перевозки мало-мальского груза, мы получаем неплохую боевую единицу, которую можно тактично использовать в разведывательных и патрульных операциях. Более того, вполне возможна установка автоматического оружия, а также использования боевых снарядов для бомбометания. Как говорится, голь на выдумки хитра, было бы желание.
Итак, подведем итоги. Преимущества сабжа я разделил на абсолютные и относительные. Относительные - сравнительно с другими летательными аппаратами, абсолютные - сравнительно с транспортными средствами вообще, в т.ч. и наземными.
Абсолютные преимущества
Простота изготовления и ремонта
Простота эксплуатации
Простота управления
Компактность
Низкий расход топлива
Относительные преимущества
Высокая маневренность
Устойчивость к сильным ветрам
Безопасность
Посадка без пробега
Низкие вибрации в полете
Недостатки
Низкая грузоподъемность
Низкая защищенность
Высокая чувствительность к обледенению
Достаточно сильный шум толкающего винта
Специфические недостатки (разгрузка ротора, кувырок, мертвая зона авторотации и др.)
ЮТруб о сабже
Легкий автожир ДАС-2М.
Разработчик: В.Данилов, М.Анисимов, В.Смерчко
Страна: СССР
Первый полет: 1987 г.
Впервые автожир ДАС поднялся в воздух в безмоторном варианте, буксируемый автомобилем «Жигули». Произошло это на одном из аэродромов сельхозавиации под Тулой. Но потребовались еще годы, в течение которых конструкторы работали над двигателем, прежде чем опытнейший летчик-испытатель ЛИИ В.М.Семенов после всего одной пробежки поднял ДАС-2М в воздух. Это событие было отмечено в дальнейшем на смотрах-конкурсах СЛА специальным призом ОКБ имени М.Л.Миля. Аппарат, по мнению летчика-испытателя, имеет хорошие летные характеристики и эффективное управление.
Конструкция.
Фюзеляж — ферменный, трубчатый, разборной конструкции. Основным элементом фюзеляжа является рама, состоящая из горизонтальной и вертикальной (пилона) труб диаметром 75 x 1, выполненных из стали 30ХГСА. К ним крепятся буксировочное устройство с замком и приемником воздушного давления, панель приборов, сиденье пилота, снабженное привязным ремнем, устройство управления, трехколесное, с носовым управляемым колесом шасси, установленный на мотораме силовой агрегат с толкающим винтом, стабилизатор, киль с рулем направления, шаровой шарнир несущего винта. Под килем установлено вспомогательное хвостовое колесо диаметром 75 мм. Пилон совместно с подкосами диаметром 38 x 2 длиной 1260 мм, трубчатыми балками главных колес диаметром 42×2 длиной 770 мм, выполненными из титанового сплава ВТ-2, и раскосами диаметром 25 x 1 длиной 730 мм из стали 30ХГСА образуют пространственный силовой каркас, в центре которого размещается пилот. С горизонтальной трубой фюзеляжа и шаровым шарниром несущего винта пилон соединяется с помощью титановых косынок. В районе установки косынок в трубках установлены бужи из дюралюминия В95Т1.
Силовой агрегат — с толкающим винтом. Он состоит из двухцилиндрового оппозитного двухтактного двигателя рабочим объемом 700 см3 с редуктором, толкающим винтом и электростартером, фрикционной муфты сцепления системы предварительной раскрутки несущего винта, бензобака емкостью 8 литров и электронной системы зажигания. Силовой агрегат размещается за пилоном, на моторной раме.
Двигатель снабжен дублированной электронной бесконтактной системой зажигания и настроенной выпускной системой.
Толкающий деревянный винт приводится в движение с помощью клиноременного редуктора, состоящего из ведущего и ведомого шкивов и шести ремней. Для снижения неравномерности крутящего момента на редукторе установлены демпферы.
Несущий винт диаметром 6,60 м -двухлопастный. Лопасти, состоящие из стеклопластикового лонжерона, пенопластового заполнения и покрытые стеклопластиком, установлены с одним горизонтальным шарниром на втулке, размещенной на пилоне. У концов лопастей расположены неуправляемые триммеры для регулировки соконусности несущего винта. На оси несущего винта установлены ведомая шестерня редуктора предварительной раскрутки и датчик тахометра несущего винта. Привод редуктора осуществляется с помощью карданно-шлицевых валов, углового редуктора, установленного на пилоне, и фрикционной муфты сцепления, расположенной на двигателе. Фрикционная муфта сцепления состоит из ведомого резинового ролика, закрепленного на оси карданно-шлицевого вала, и ведущего дюралюминиевого барабана, находящегося на оси двигателя. Управление фрикционной муфтой осуществляется с помощью рычага, установленного на ручке управления.
Изменения по крену и тангажу осуществляются ручкой, влияющей на положение нижней вилки управления, связанной тягами с верхней вилкой, что, в свою очередь, приводит к изменению наклона плоскости вращения несущего винта.
Путевое управление осуществляется рулем направления, соединенным тросовой проводкой с педалями, которыми управляется и носовое колесо. Для компенсации шарнирного момента руль направления снабжен компенсатором рогового типа. Руль направления и киль симметричного профиля выполнены наборными из 16 фанерных нервюр толщиной 3 мм, сосновых стрингеров 5 x 5 мм, обтянуты перкалем и покрыты нитролаком. Киль установлен на горизонтальной трубе фюзеляжа с помощью анкерных болтов и двух тросовых расчалок.
Шасси автожира — трехколесное. Переднее управляемое колесо размерами 300 x 80 мм связано с педалями с помощью зубчатого редуктора, имеющего передаточное отношение 1:0,6, и снабжено стояночным тормозом барабанного типа диаметром 115 мм.
Панель приборов расположена на ферме буксировочного устройства. На приборной панели установлены указатель скорости, вариометр, высотомер, соединенные с приемником воздушного давления, тахометры несущего и толкающего винтов. На ручке управления находятся тумблер экстренной остановки двигателя и рукоятка управления фрикционной муфтой. Рычаги управления дроссельной заслонкой карбюратора и устройством принудительного разобщения шестерен редуктора системы предварительной раскрутки установлены на сиденье пилота слева. Справа размещен выключатель зажигания. Слева от приборной доски находится тормозной рычаг стояночного тормоза. Привод всех механизмов автожира осуществляется с помощью тросов с боуденовскими оболочками.
Диаметр несущего винта, м: 6,60
Макс. взлетный вес, кГс: 280
Вес пустого автожира, кГс: 180
Вес топлива, кГс: 7
Удельная нагрузка, кГс/м2: 8,2
Силовая установка,
-мощность, л.с.: 52
-макс. обороты винта, об/мин: 2500
-диаметр винта, м: 1,46
Скорость, км/ч,
-взлетная: 40
-посадочная: 0
-крейсерская: 80
-максимальная: 100
Скороподъемность, м/с: 2,0.
Автожир ДАС-2М.
В последние годы любители авиации многих стран проявляют большой интерес к полётам на самодельных планёрах-автожирах и собственно автожирах. Недорогие, простые в изготовлении и несложные в пилотировании, эти летательные аппараты могут применяться не только для спорта, но и как отличное средство ознакомления широких кругов молодёжи с воздушной стихией. Наконец, они с успехом могут быть использованы для связи. В 1920 – 1940-е годы автожиры строились во многих странах. Сейчас их можно увидеть только в музеях: они не выдержали конкуренции с вертолётами. Однако для спортивных целей автожиры и особенно буксируемые автожиры-планёры применяются и в наши дни (см. рис.).
У нас проектированием и постройкой микроавтожиров занимаются главным образом студенческие конструкторские бюро авиационных вузов. Лучшие машины этого класса экспонировались на выставках технического творчества молодёжи и т.д. Читатели «Моделиста-конструктора» в многочисленных письмах просят рассказать об устройстве планёров-автожиров и микроавтожиров. Этот вопрос в своё время достаточно хорошо осветил на страницах журнала мастер спорта Г. С. Малиновский, который ещё в предвоенные годы принимал участие в экспериментальных работах с автожирами промышленной постройки.
По существу, настоящая статья до сих пор актуальна, поскольку затрагивает интересную область технического творчества, где любители авиации могут и должны добиться больших успехов. Статья отнюдь не претендует на исчерпывающую полноту освещения вопроса. Это только начало большого разговора.
РАЗГОВОР НАЧИНАЕТСЯ С «МУХИ»
Все знают летающую игрушку, известную под названием «Муха». Это несущий винт (пропеллер), насаженный на тонкую палочку. Стоит раскрутить палочку ладонями, как игрушка сама вырвется из рук и стремительно взлетит вверх, а затем, плавно вращаясь, опустится на землю. Разберёмся в природе её полёта. Взлетала «Муха» потому, что мы затратили какое-то количество энергии на её раскрутку – она была вертолётом (рис. 1).
Теперь привяжем к палочке, на которую насажен ротор, нитку длиной 3 -5 м и попробуем тянуть «Муху» против ветра. Она взлетит и при благоприятных условиях, быстро вращаясь, будет набирать высоту.
Этот принцип заложен и в автожире: во время разбега по взлётной дорожке его несущий винт под действием встречного потока начинает раскручиваться и постепенно развивает подъёмную силу, достаточную для взлёта. Следовательно, несущий винт – ротор выполняет ту же роль, что и крыло самолёта. Но, по сравнению с крылом, у него есть существенное преимущество: его поступательная скорость при равной подъёмной силе может быть намного меньше. Благодаря этому автожир способен опускаться в воздухе почти вертикально и совершить посадку на маленьких площадках (рис. 2). Если же при взлёте раскрутить лопасти ротора при нулевом угле атаки, а затем резко перевести их на положительный угол, то автожир сможет взлететь вертикально.
НА ЧЁМ ЛЕТАЛ И. БЕНСЕН
Прообразом большинства любительских планёров-автожиров послужила машина американца И. Бенсена. Она была создана вскоре после окончания Второй мировой войны и вызвала большой интерес во многих странах. По официальным данным, в настоящее время построены и успешно летают свыше нескольких тысяч аппаратов подобного рода.
Автожир И. Бенсена состоит из крестообразной металлической рамы А, на которой жёстко смонтирован пилон Б, служащий опорой ротора В с рычагом непосредственного управления Г. Перед пилоном расположено сиденье пилота Д, а сзади на раме – простейшее вертикальное оперение, состоящее из киля Е и руля направления Ж. Последний связан тросами с ножной педалью, находящейся в передней части рамы. Шасси автожира – трёхколёсное, с пневматиками облегчённого типа (боковые колёса имеют размер 300×100 мм, переднее, управляемое – 200×75 мм). Под хвостовой частью рамы расположено дополнительное опорное колесо из твёрдой резины диаметром 80 мм. Ротор имеет металлическую ступицу и две деревянные лопасти, описывающие круг диаметром 6 м. Хорда лопасти – 175 мм, относительная толщина профиля -11%, материал – высококачественная древесина, переклеенная с фанерой и армированная стеклотканью. Полёты планёра-автожира Бенсена осуществлялись на буксире за автомобилем (рис. 5). Впоследствии на подобные машины устанавливался 70-сильный двигатель с толкающим винтом.
Польские конструкторы Александр Бобик, Чеслав Юрка и Андрей Сокальский создали планёр-автожир (рис. 4), взлетающий с воды. Он буксировался быстроходным катером или мотолодкой с мощным подвесным мотором (порядка 50 л.с.). Планёр установлен на поплавок, по форме и конструкции аналогичный корпусу спортивного скутера младших классов. Ротор с непосредственным управлением закреплён на простом и лёгком пилоне, расчаленном тросовыми растяжками к корпусу поплавка. Это позволило добиться минимального веса конструкции при вполне достаточной её надёжности. Технические данные планёра-автожира, который его авторы назвали «виропланёром», таковы: длина – 2,6 м, ширина – 1,1 м, высота -1,7 м, общий вес конструкции – 42 кг, диаметр ротора – 6 м. Его лётные данные: взлётная скорость – 35 – 37 км/час, максимально-допустимая – 60 км/час, посадочная – 15 – 18 км/час, частота вращения ротора – 300 – 400 об/мин.
Польские конструкторы совершили на своём «виропланёре» много успешных полётов. Они считают, что их машина имеет большое будущее. Один из создателей «виропланёра», Чеслав Юрка, писал: «При соблюдении элементарных правил осторожности, высокой дисциплинированности водителя катера и обслуживающего персонала полёты на «виропланёрах» совершенно безопасны. Большое количество озёр, водная гладь которых всегда свободна, позволит заниматься этим увлекательным видом спорта и отдыха всем желающим».
СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ
Разберёмся, каким образом обеспечивается управляемость машины. На самолёте это просто – там есть рули высоты, руль поворота и элероны. Отклонением их в нужную сторону осуществляются любые эволюции. А винтокрылым машинам, оказывается, такие рули не нужны: изменение направления полёта происходит тотчас же, как только ось ротора изменяет своё положение в пространстве. Для изменения наклона оси ротора на планёре-автожире применено приспособление, состоящее из двух подшипников; неподвижно закреплённого в щёчках головки А и связанного с рычагом управления Б. Подшипник А, будучи сферическим, позволяет валу ротора отклоняться от основного положения на 12° в любую сторону, что обеспечивает машине продольную и поперечную управляемость.
Рычаг управления ротором, жёстко связанный с корпусом нижнего подшипника, имеет напоминающую велосипедный руль поперечину, которую пилот держит обеими руками. Для взлёта, чтобы перевести ротор на большой угол, рычаг двигается вперёд; для уменьшения угла и перевода машины в горизонтальный полёт – назад; для создания крена вправо (или устранения левого крена) рычаг отклоняется влево, при правом крене – вправо. Эта особенность управления автожирами создаёт известные трудности для пилотов, летающих на обычных планёрах, самолётах и вертолётах (движения ручки у всех этих машин прямо противоположные по знаку).
Поэтому перед полётами на лланёрах-автожирах с непосредственным управлением необходимо пройти специальную подготовку на стенде-тренажёре. Можно, правда, пойти на некоторое усложнение конструкции, оборудовав машину управлением «нормального» самолётного типа (показано пунктиром на схеме автожира Бенсена, см. рис. 3),
ПРЕЖДЕ, ЧЕМ СТРОИТЬ
Планёр-автожир имеет значительно меньше деталей, чем обычный велосипед. Но это не значит что его можно изготовить кое-как, в одном месте привязав проволочкой, а в другом – вместо болта вставить гвоздь.
Все детали должны быть изготовлены, как говорят, на высшем авиационном уровне: ведь от их качества, их надёжности зависит жизнь человека. Даже если летать над водой. Поэтому надо сразу принять такое решение: есть возможность выполнить все работы высококачественно – будем делать виропланёр, если нет – отложим строительство до лучших времён.
Наиболее ответственной и трудной деталью в изготовлении виропланёра является, безусловно, ротор. Попытки использовать для установки на самодельные планёры-автожиры отслужившие свой срок лопасти от выпускаемых нашей промышленностью вертолётов успеха не имели, так как они рассчитаны на другие режимы. Поэтому применять их ни в коем случае не следует. Типовая конструкция лопасти показана на рисунке 6. Для склейки лонжерона надо заготовить прямослойные, хорошо просушенные сосновые рейки и тщательно прифуговать их друг к другу. Они собираются в пакет, как показано на рисунке 7. В промежутки между рейками обязательно закладываются полоски стеклоткани марки АСТТ6, предварительно промазанные эпоксидным клеем. Рейки также должны быть промазаны с обеих сторон. Пакет после необходимой выдержки запрессовывается в приспособлении, обеспечивающем изделию прямолинейность как по широкой, так и по узкой стороне пакета. После сушки пакет обрабатывается в соответствии с заданным профилем, образуя переднюю часть («носик»} лопасти. Обработка должна быть выполнена очень тщательно, с применением стальных контршаблонов. «Хвостик» лопасти изготовляется из блоков пенопласта марки ПХВ-1 или ПС-2, усиленных рядом фанерных нервюр. Склейку следует выполнить в специальном стапеле (рис. 8), чтобы обеспечить правильность профиля. Окончательная обработка лопасти ведётся напильником и шкуркой, с применением контршаблонов, после чего вся лопасть оклеивается тонкой стеклотканью на эпоксидном клее, шлифуется, окрашивается в яркий цвет и полируется сначала пастами, а затем полировочной водой.
Готовая лопасть, положенная концами на две опоры, должна выдерживать не менее 100 кг статической нагрузки.
Для соединения со ступицей ротора на каждой лопасти шестью болтами М6 укрепляются стальные пластины, как показано на чертеже; в свою очередь, к ступице эти пластины крепятся двумя болтами М10. Триммер Д и груз-противовес Г устанавливаются на полностью отделанную лопасть. Груз – на трёх болтах М5, триммер – на пяти заклёпках диаметром 4 мм. В «хвостовик» лопасти для приклёпки триммера заранее вклеивается между фанерными нервюрами деревянная бобышка.
Сферический подшипник головки ротора на зарубежных конструкциях выбран в пределах от диаметра 50x16x26 мм до диаметра 52x25x18 мм; из отечественных подшипников этого типа может быть применён № 126 ГОСТ 5720-51. На схеме (рис. 4) этот подшипник для наглядности показан однорядным. Нижний подшипник управления – № 6104 ГОСТ 831-54.
А – основание; Б – крючок; В – установка замка на планёре-автожире (крючком вниз); Г – установка замка на катере-буксировщике (крючком вверх)
Предельная простота конструкции – характерная черта автожиров И. Бенсена
Крепление рычага управления к корпусу подшипника может быть выполнено скобами, как показано на рисунке 4 (это позволяет разбирать весь узел на отдельные элементы), либо сваркой.
Основание («пятка») пилона крепится в корпусе поплавка к ребру жёсткости, соединённому четырьмя болтами М6 с килем. Эти болты одновременно крепят к корпусу поплавка наружное металлическое перо. Тросовые растяжки, соединяющие пилон с бортами поплавка, желательно перед заплёткой обтянуть с усилием 150 – 200 кг. Тандеры – самолётные, с толщиной резьбовых стержней 5 мм.
Как уже упоминалось выше, массу виропланёра необходимо выдержать в пределах 42 – 45 кг. Это не так просто, как кажется на первый взгляд. Нужно очень тщательно подбирать необходимые материалы, правильно вести обработку и сборку, не применять тяжёлых шпаклёвок и красок. Особенно это касается изготовления поплавка. Его деревянный каркас должен быть собран из хорошо просушенных реек прямослойной, лёгкой (не смолистой) сосны. Лучшей древесиной для изготовления каркаса поплавка будет так называемая «авиационная» сосна в лафетных брусках, но её не везде и не всегда можно достать. Поэтому не надо пренебрегать возможными заменителями: например, хорошей тарной дощечкой или рейками, напиленными из толстого горбыля (горбыль – это заболонная, самая прочная часть ствола; при правильной распиловке из неё получаются отличные рейки нужного сечения). Сплошь и рядом пищевые консервы бывают упакованы в хорошие ящики. Набрав два-три десятка таких тарных дощечек, из них можно выбрать необходимые для работы. Каждая рейка перед её установкой на место должна быть испытана на прочность. Если сломается – не беда, можно поставить другую; зато будет полная уверенность в том, что набор изготовлен из надёжного материала.
Г. МАЛИНОВСКИЙ
Ребенка в детстве обязательно спрашивают – кем он хочет быть? Конечно же, многие отвечают, что хотят быть летчиками или космонавтами. Увы, но с приходом взрослой жизни, детские мечты испаряются, в приоритете семья, заработок денег и реализация детской мечты отходит на второй план. Но если сильно захотеть, то можно почувствовать себя пилотом – хоть и ненадолго, а для этого мы будем конструировать автожир своими руками.
Автожира может смастерить любой человек, нужно немного разбираться в технике, хватит общих представлений. На этот счет есть много статей и подробных руководств, в тексте мы разберем автожиры и их конструкцию. Главное – это качественная авторотация при первом полете.
Автожиры-планеры – инструкция по сборке
Автожир-планер поднимается в небо с помощью автомобиля и троса – конструкция похожая на летательного змея, которого многие, будучи детьми, запускали в небо. Высота полету в среднем составляет 50 метров, когда трос отпускается, пилот на автожире способен некоторое время планировать, понемногу теряя высоту. Такие небольшие полеты дадут навык который пригодится при управлении автожиром с двигателем, он может набирать высоту до 1,5 км и скорость 150 км/час.
Автожиры - основа конструкции
Для полета, нужно сделать качественную основу, чтобы на нее монтировать остальные части конструкции. Килевая, осевая балка и мачта из дюралюминия. Спереди колесо, снятое с гоночного карта, которое прикреплено к килевой балке. ИЗ двух сторон колеса от скутера, прикрученные к осевой балке. Спереди на килевой балке установлена ферма, изготовлена из дюралюминия, применяется для сброса троса при буксировке.
Там же находятся самые простые воздушные приборы – измеритель скорости и бокового сноса. Под приборной панелью размещена педаль и трос от нее, который идет к рулю. На другом конце килевой балки находится стабилизирующий модуль, руль и страховое колесо.
- Ферма,
- крепления для буксирного крюка,
- крюк,
- воздушный спидометр,
- трос,
- индикатор сноса,
- рычаг управления,
- лопасть для несущего винта,
- 2 кронштейна для головки ротора,
- головка ротора от несущего винта,
- алюминиевый кронштейн для крепления сидения,
- мачта,
- спинка,
- ручка управления,
- кронштейн для ручки,
- рама сидения,
- ролик для троса управления,
- кронштейн для крепления мачты,
- подкос,
- верхний раскос,
- вертикальное и горизонтальное оперение,
- страховочное колесо,
- осевая и килевая балка,
- крепления колес к осевой балке,
- нижний раскос со стального уголка,
- тормоз,
- опора для сидения,
- педальный узел.
Автожиры - процесс работы летающего средства
На килевой балке прикреплена мачта с помощью 2 кронштейнов, около нее находится место пилота – сиденье со страховочными ремнями. На мачте установлен ротор, прикрепляется он также 2 дюралюминиевыми кронштейнами. Ротор и винт крутятся за счет потока воздуха, таким образом, получается авторотация.
Планерная ручка для управления, которая установлена возле пилота, наклоняет автожира в любую сторону. Автожиры – это особенный вид воздушного транспорта, их система управления проста, но есть и особенности, если наклонить ручку вниз, то вместо потери высоты они ее набирают.
На земле, автожиры управляются с помощью носового колеса, пилот меняет его направление ногами. Когда автожир переходит в режим авторотации, то за управления отвечает руль направления.
Руль направления – это планка тормозного устройства, которая меняет осевое направление при надавливании пилота ногами на ее стороны. При посадке пилот нажимает на доску, которая создает трения об колеса и гасит скорость – такая примитивная тормозная система очень дешевая.
Автожиры имеют маленькую массу, что позволяет собрать его в квартире или гараже, а потом перевозить на крыше машины в нужное вам место. Авторотация – это то, чего нужно добиться при конструировании этого летательного средства. Построить идеальный автожир после прочтения одной статьи, будет сложно, рекомендуем посмотреть видео по сборке каждой части конструкции отдельно.
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;)