?

Log in

No account? Create an account

Previous Entry | Next Entry

Как летает автожир

Продолжая вчерашнюю тему. 
Итак, как же летает автожир? 

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

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



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

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


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

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

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




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

Comments

( 23 комментария — Оставить комментарий )
eduardcrane
12 апр, 2012 16:04 (UTC)
Давай про "подводные камни" и кстати есть автожиры у которых у несущего винта есть стартовый двигатель тогда взлёт ещё укорачивается
andreysemenov
12 апр, 2012 16:21 (UTC)
Я о не пишу - "преротатор" и есть такой "стартовый двигатель". Он есть у всех современных автожиров.
andreysemenov
12 апр, 2012 16:22 (UTC)
Подводные камни - слишком большая тема. Завтра напишу.
steam_al
12 апр, 2012 23:00 (UTC)
а как он управляется при авторотации?
andreysemenov
13 апр, 2012 04:33 (UTC)
Надеюсь, понятно, что "при авторотации" это значит "всегда". Автожир всегда на авторотации. Иначе он летать не может.
Управляется просто: по тангажу и крену - наклоном всего ротора (двигаешь ручку, как на самолете, но отклоняешь при этом не маленькие поверхности на горизонтальном стабилизаторе и крыле, а все "крыло" - т.е., ротор). По направлению автожир управляется как самолет - педалями, отклоняющими руль направления (планку на вертикальном стабилизаторе).
steam_al
13 апр, 2012 06:35 (UTC)
ну да, некорректно вопрос задал )
имелось в виду - при заглохшем двигателе.
andreysemenov
13 апр, 2012 06:51 (UTC)
Да абсолютно так же. Только угол атаки (угол между хордой лопасти и относительным ветром) несколько увеличивается. На практике это просто даешь ручку от себя для поддержания необходимой скорости. На самолете - скорости полета, на автожире - скорости вращения винта.
Наверное, есть особенности - я не практик, всего не знаю. Но это совершенно не как на вертолете, где если прозеваешь, то ротор потеряет скорость и уже не наберет.
Поподробнее почитаю на форумах - как понимаю, возможна даже полностью вертикальная посадка (авторотация обеспечивается за счет набегающих снизу воздушных масс - т.е., исключительно за счет снижения). Или спрошу pomidorisgoo - она не просто обладатель лицензии, но еще и владелица автожира.
steam_al
13 апр, 2012 08:33 (UTC)
очень интересно.
хочу такоЭ )
Хотя... надо подождать про подводные камни )
amironenko
13 апр, 2012 17:10 (UTC)
И что, этого куска фанеры сзади хватает чтобы гасить вращательный момент от ротора даже при заглохшем двигателе? И при посадке "в точку"?
andreysemenov
13 апр, 2012 17:14 (UTC)
"Кусок фанеры" это Вы о чем? О вертикальном стабилизаторе?
Мне трудно судить (не специалист по аэродинамике), но никогда не слышал о каком-то существенном вращательном моменте и о каких-либо связанных с этим проблемах в т.ч. и с заглохшим двигателем.
amironenko
13 апр, 2012 17:23 (UTC)
ну ротор при вращении трется об воздух и возникает сила стремящаяся повернуть весь корпус по оси ротора в противоположную сторону. У вертолетов эту силу компенсируют маленьким вторым ротором, здесь - стабилизатором, но он должен работать в набегающем потоке, т.е. пока двигатель работает. Двигатель заглох, или садимся в точку - стабилизатор не мешает корпусу крутиться.
andreysemenov
13 апр, 2012 17:42 (UTC)
Про вертолеты слышал о подобном, про автожиры никогда. Изучу вопрос, отвечу. Если сами найдете - пишите.
andreysemenov
13 апр, 2012 18:29 (UTC)
Поискал - не нашел. Могу лишь предположить, что дело в авторотации - угол атаки меньше, значит, сопротивление воздуха тоже меньше. И силу эту компенсируют, действительно, килем.
pomidorisgogo
14 апр, 2012 21:32 (UTC)
Лёгкий крутящий момент при безмоторной посадке действительно возникает, но чтобы он стал действительно опасно неуправляемым, потребовалось бы оторвать раддер целиком ;)
pomidorisgogo
14 апр, 2012 21:28 (UTC)
Это у только у веротолёта есть реактивный момент потому, что его втулка ротора жёстко связана муфтой с фюзеляжем. У автожира такового нет в принципе, потому что его винт ничем не связан и вращается свободно. Когда вертолёт переводят в режим авторотации, то эту самую муфту рассоединяют (по аналогии, как автомобиль переключают на нейтральную передачу), а при переходе в режим свободного вращения реактивный момент исчезает.
Вертикальный же стабилизатор автожира при отключённом или отказавшем двигателе действительно становится малоэффективным, это факт, но нет никакой проблемы зажать его с обоих сторон и вуаля - при строго прямом стабилизаторе автожир во время снижения с выключенным двигателем не будет пытаться крутиться вокруг своей оси, а при наличии минимального числа оборотов последнего такой проблемы и вовсе не возникает.
amironenko
15 апр, 2012 00:04 (UTC)
>У автожира такового нет в принципе, потому что его винт ничем не связан и вращается свободно.

мизерный все равно есть - за счет трения в подшипнике ротора, но, видимо, он совсем не ощущается.

Вообще, конечно, вместо длинной теории о свободном роторе нужно было сразу сказать что ротор играет роль больше парашюта, чем крыла в обычном понимании. Фактически ближайшие к автожиру аппараты это парапланеры с двигателем.
pomidorisgogo
15 апр, 2012 00:19 (UTC)
Именно, что мизерный, и он неизбежен потому, что втулка винта автожира не может существовать совсем отдельно от автожира ) Но как я уже сказала, этот момент присутствует только при безмоторном снижении и легко парируется одновременным нажатием на обе педали (за что больно бьют в самолете).
А насчет параплана верное сравнение, и что символично, моим лучшим инструктором стал именно парапланерист.
amironenko
16 апр, 2012 14:09 (UTC)
Интересно, при безмоторном снижении управление фактически производится смешением центра тяжести аппарата относительно плоскости ротора. При этом масса пилота конструкторам заранее была неизвестна. Тогда должны быть какие-то ограничения на вес пилота - не больше и не меньше, чтобы диапазона управления хватало на все режимы.
pomidorisgogo
16 апр, 2012 14:26 (UTC)
Лимиты массы пилота чётко обговорены производителем, разумеется - как и на любом другом сверхлёгком аппарате или планере.
andreysemenov
15 апр, 2012 04:12 (UTC)
А в чем отличие парашюта от крыла??
amironenko
16 апр, 2012 14:04 (UTC)
Отличие в основном в площади. Крылу жизненно требуется набегающий поток, а парашют работает и при вертикальном снижении. Это же, кстати, ограничивает скорость ЛА на основе парашюта - парапланов и автожиров, классический самолет при той же мощности двигателя мог бы двигаться быстрее за счет большей обтекаемости.
assa777
13 май, 2012 12:51 (UTC)
Конечно можно. Развернуть нос против ветра и садиться. И отказ двигателя действительно "не смертельно" (проверил!). Можно сесть. Причем там где самолету просто не было бы места.
Блин Жадный
6 ноя, 2017 14:09 (UTC)
Автогир
Понимаю, что тема старая, но не могли бы Вы разъяснить нубу один вопрос, касающийся аварийных ситуаций во время полёта на этом виде транспорта?
( 23 комментария — Оставить комментарий )

Profile

Glastar
andreysemenov
andreysemenov

Latest Month

Июль 2017
Вс Пн Вт Ср Чт Пт Сб
      1
2345678
9101112131415
16171819202122
23242526272829
3031     

Метки

Разработано LiveJournal.com
Designed by Michael Rose