Вертолётики
1.58K subscribers
2.73K photos
1.87K videos
53 files
1K links
Новости и видео о вертолётах от конструктора вертолётов для энтузиастов и любителей винтокрылых машин

Обратная связь:
[email protected]
Буст:
https://t.iss.one/vertolyotiki?boost
Желающим поддержать:
https://pay.cloudtips.ru/p/925092b4
#вертолеты
Download Telegram
Airbus H225 взлетает с вертолётной площадки морской буровой платформы.
Обратите внимание, на размер аварийных баллонетов по бортам, под кабиной и на спуансонах основных опор шасси. IOGP также планирует ввести требования к верхнему дополнительному баллонету на случай опрокидывания. Аварийная посадка на воду по прежнему остаётся одной из самых проблемных задач, так как структура волн на море вызывает раз в какое-то время суперволну, которая превышает общее состояние моря где-то на 2 балла, что делает практически нереальным удержание машины с высоким центром масс в вертикальном положении. Особенно проблемны северные районы, где в воде могут находиться куски льда, осуществить посадку на которые без опрокидывания очень маловероятно.
При этом альтернативных методов оперативной доставки грузов и персонала на морские буровые платформы на данный момент не существует.
#Познавательное
Аэродинамика. Часть 8.1 Одновинтовая схема с рулевым винтом

Итак, первой аэродинамической схемой, которую мы рассмотрим, будет схема с одиночным несущим и рулевым винтами.

В чём секрет того, что по этой схеме построено большинство вертолётов в мире? Ответ и прост и сложен и не совсем однозначен. Вкратце — это первая стабильная схема, которая позволяла добиться управляемого полёта без лишних выкрутасов и чрезвычайной сложности. Одиночный винт не требовал сложных конструкций с разнесением несущих агрегатов, которые вызывали целую кучу разных резонансов, которые в те времена считать попросту не умели, а в горизонтальном полёте при наличии вертикального и горизонтального шарниров, этот винт обеспечивал высокую стабильность с минимальным количеством управляющих воздействий со стороны лётчика. Висение при этом хоть и требовало дополнительных движений для парирования перекрёстных связей, всё-же не вызывало особых проблем.

С точки зрения аэродинамики, одиночный винт имеет ряд недостатков, главными из которых являются закручивание потока в осевой вихрь с потерей эффективности на режиме висения и наличие паразитного агрегата — рулевого винта, не выполняющего несущей функции.

Затраты энергии на рулевой винт легко оценить для любого вертолёта, зная пропускаемую мощность, обороты НВ и плечо, на котором располагается рулевой винт. Так, реактивный момент на несущем винте равен Mнв=N/ω (мощности, делённой на угловую скорость вращения), то есть, скажем, для современных Ми-8 с двигателями мощностью 2х1837,5 кВт за вычетом всех потерь в ~15% это 3123/20=155 кН*м момента, который нужно компенсировать. На плече рулевого винта в 12,7 метра, это сила величиной в 155/12,7=12,2 кН или 1244 кгс. Это, естественно, предельная сила, но при этом рулевой винт всё равно должен быть способен её обеспечить. И на это съедается порядка 10-15% от располагаемой мощности.

К потерям на рулевой винт на висении добавляются также потери от осевого индуктивного вихря, который съедает энергию и уменьшает углы притекания на лопастях, в результате чего ухудшается эффективность работы НВ ещё на 10-15%.

При горизонтальном полёте, обе проблемы практически исчезают — осевой вихрь ломается набегающим потоком одновременно и на несущем и на рулевом винте и вертолёт даёт весьма приличные скоростные характеристики. Сопротивление на самом несущем винте в этом случае минимально, за счёт относительно компактной втулки одиночного винта.

В то же время, рулевой винт играет роль мощного демпфера путевых колебаний — при малейшем отклонении угла скольжения, углы атаки на лопастях растут и на РВ появляется сила, направленная противоположно отклонению. Это, конечно, палка о двух концах — если надо отклонить вертолёт в полёте по курсу — это будет сделать крайне непросто по тем же причинам.

<продолжение следует>
#Аэродинамика #Познавательное
Вместе с тем рулевой винт является и самой проблемной частью большинства вертолётов. Так, помимо очевидной опасности зацепить препятствия при посадке, у рулевого винта есть два различных условия потери тяги.

Первый — это вихревое кольцо. Так, если вы начнёте разворачиваться в сторону отбрасываемой индуктивной струи со скростью, сопостовимой с создаваемой винтом потоком (а она зависит от нагрузки рулевой винт), то этот же поток затянет в рулевой винт и сформирует тороидальный вихрь, что вызовет потерю тяги и самовращение.

Это накладывет ограничение на скорость разворота в сторону противоположную вращению несущего винта (на наших вертолётах это «левое вращение»).

Разворот в направлении вращения винта ограничен в свою очередь просадкой мощности (РВ начинает отъедать мощность от НВ и нужно добавлять газу, или вертолёт просядет по высоте). Наличие таких вот перекрёстных связей делает управление одновинтовым вертолётом одним из самых сложных. По этой же причине нормальной САУ этот тип вертолётов обзавёлся только в этом веке (до этого были попытки, но чаще всего автопилот вёл себя не совсем адекватно, допуская раскачку и с трудом обрабатывая множество всяких полётных ситуаций).

Помимо вихревого кольца есть и ещё один тип вращения, о котором я говорил вот в этой части цикла. В отчётах ICAO его можно увидеть, как LTE (Loss of Tail-rotor Effectiveness). Его так или иначе ловил каждый пилот одновинтового вертолёта в своей карьере, а для нескольких экипажей каждый год это становится причиной катастрофы.

Риск попадания в этот режим можно снизить, если тщательно следить за направлением ветра и скольжения при торможении, однако не во всех условиях получается выдержать режим. Конфигурация местности может провоцировать воздушные течения в близи земли, которые могут стать причиной попадания в этот режим. Также эта проблема обуславливает выбор направление вращения рулевого винта — оно должно быть противоположным направлению тороидального индуктивного вихря.

В некоторых случаях также рулевой винт наклоняют по отношению к плоскости вращения несущего винта. Такая конфигурация позволяет за счёт вертикальной составляющей немного расширить диапазон задних центровок. Однако, это добавляет ещё одну перекрёстную связь в управление, что ограничивает безопасный угол наклона.

Естественным образом проявляется и асимметрия обтекания несущего винта в горизонтальном полёте. Во время продольного установившегося полёта от воздействия избыточной силы на заднюю часть диска винта, за счёт запаздывания на π/2 от гироскопических сил, несущий винт заваливает поперёк направления полёта в сторону отступающей лопасти, а возникающие при этом кориолисовы силы вызывают отклонение плоскости вращения назад. При этом, естественно, вертикальные перемещения вызывают изменение углов атаки на наступающей и отступающей лопасти, что требует от лётчика парирования этого воздействия путём отклонения ручки циклического шага в сторону наступающей лопасти. Чтобы частично нивелировать этот эффект в крейсерском режиме полёта, несущий винт одновинтового вертолёта часто заведомо устанавливают с небольшим наклоном.

На текущий момент это самая изученная и «выжатая» схема и крупных прорывов тут не предвидится. Что, в прочем, не мешает многим продолжать строить в ней современные вертолёты.

Конец ч. 8.1
#Аэродинамика #Познавательное
Вертолётики
Аэродинамика. Часть 8.1 Одновинтовая схема с рулевым винтом Итак, первой аэродинамической схемой, которую мы рассмотрим, будет схема с одиночным несущим и рулевым винтами. В чём секрет того, что по этой схеме построено большинство вертолётов в мире? Ответ…
В связи с возникшими вопросами по причинам потерь на висении связанных с индуктивным осевым вихрем.

На первый взгляд картина потерь не очевидна - ну увеличился угол притекания, ну мы взяли да добавили шагу, то есть затрат на этот вихрь прибавиться не должно было бы.

Однако, поле скоростей в этом вихре отличается от линейного распределения окружных скоростей на винте — из-за вращения воздуха, в центре вихря падает давление и растёт скорость потока, в результате чего рисуется неравномерное поле скоростей, которое вычитается из линейного распределения окружных. Как результат - растёт неравномерность протекания воздуха через винт, а следовательно падает относительный КПД винта и на создание той же подъёмной силы приходится тратить больше энергии. При этом дельта уходит на подпитку этого вихря.
#Аэродинамика #Познавательное
Хвостовой винт AW-189.
Не смотря на отсутствие циклического шага на рулевом винте, на нём всё ещё присутствуют маховые движения за счёт разницы в скорости обдувки наступающей и отступающей лопастей, а также гироскопического момента при манёврах. В связи с чем на них делают горизонтальные шарниры (по отношению к плоскости винта) с компенсатором взмаха, а для парирования кориолисовых сил - и вертикальные шарниры, которые требуют в свою очередь демпферов для снижения вибраций в плоскости вращения, вызванных смещением центра масс винта.
#Познавательное #Аэродинамика
Из рубрики полезности. Если вы интересуетесь, а сколько примерно стоит лётный час того или иного зарубежного вертолёта, есть полезный сайт, который так и называется Aircraftcostcalculator. В верхнем выпадающем списке выбираете нужный вертолёт и смотрите. Для первой прикидки этого более чем достаточно, специфика регионов, естественно, накладывает свои отпечатки.
#Познавательное #Полезное
This media is not supported in your browser
VIEW IN TELEGRAM
Касательно птицестойких лобовых стёкол. Они бывают разных типов - есть те, которые имеют высокую жёсткость и триплексную структуру (стекло-полёнка-стекло), что позволяет держать удар "в лоб", а есть вот такие - нежёсткие, но при этом обеспечивающие защиту от воздействия птицы.

Эти виды различаются требованиями к геометрии стекла - для жёстких нужна линейчатая поверхность (иначе сильно затруднена склейка триплекса) и их можно заметить на многих современных вертолётах - достаточно обратить внимание на то, что стёкла не имеют двойной кривизны (не выпуклые). Например на Ка-226Т-54 одним из новшеств было переделка геометрии кабины под такое линейчатое стекло.

В противовес упругие стёкла, как в этом видео (из комментариев подписчика), прогибаются и требуют довольно большой кривизны, чтобы обеспечить принятие удара от птицы. Основными проблемами таких стёкол являются плохая устойчивость к низким температурам (это ведёт к охрупчиванию материала), а также требованиями к геометрии кабины, которая позволяет при таком большом прогибе обеспечить необходимые зазоры до внутренних агрегатов и экипажа.
На Robinson R44 и R66 такие стёкла устанавливаются в качестве дополнительной опции. Их легко распознать по дополнительным "лапкам" по периметру остекления, обеспечивающим удержание без отрыва стекла.
#Познавательное #Проектирование #Испытания
Срезы лопастей вертолётов Westland Wasp, Lynx и Sea King. #Познавательное
Sikorsky S-76C++ компании Air Logistics, который при заходе на посадку на буровую платформу, поймал нисходящий поток и чуть не нырнул, так что экипажу пришлось раскрыть аварийные баллонеты. После чего вертолёт благополучно сел на них на платформу.

Интересный момент с точки зрения потенциального земного резонанса - не думаю, что на такой случай вертолёт был рассчитан.
#Познавательное #ВоздушныеИнциденты
На этот раз в рубрике "компоновка выходного дня", у нас Sikorsky S-92. Это первая модификация этой машины, в том неизменно-всратом виде, в котором она вылетела из тендера на замену S-70/Blackhawk (она изначально называлась Superhawk) и была впарина Канадцам под названием CH-148 Cyclone (читайте статью “The Worst Procurement
in the History of Canada”).

В машине вывалились из масс (что потом потребовало замены двигателей на CH-148 уже после продажи) и центровок (из-за чего фюзеляж увеличился и машина не влезла в требуемые ограничения по корабельному ангару), получили трещащий фюзеляж за счёт неудачного крепления основных опор шасси в спонсоне, а также блокируемый аварийный выход в случае аварийной посадки с выпущенными основными опорами. Решение вытащить топливные баки наружу (а ка Ми-8) раздули спонсон так, что сдвижная дверь спереди стала залезать почти на весь корпус внутрь, от чего пришлось нижнюю часть сделать двусоставной и складной (да, да, это не ошибка на картинке - там реально кусок двери сдвигается внутрь нижней части створки при открытии, на процесс можно глянуть тут). Этот элемент был изменён на S-92A - там нижняя часть створки просто откидывается вниз, образуя подножку, а верхняя сдвигается.

Но самая главная проблема этой машины - стоимость, которая сложилась из-за бесчисленных перекомпоновок и переделок "по-живому". По начальной стоимости Канадцам 28 машин обошлись в CA$1,8 млрд (в американских это $1,386 млрд или $49,5 млн за машину в ценах 2004 года - $82 млн в современных) +CA$3,2 млрд за ППО. Потом канадская нефтянка, которой впарили гражданский S-92 испытала на себе конструкторский косяк по которому один из трубопроводов системы охлаждения редуктора разрушался в полёте, что приводило к потере масла и к заклиниванию редуктора, который не выдерживал требований по получасовой работе без масла, что приводило к катастрофе. Пришлось дорабатывать, менять редуктор (за одно и двигатели, т.к. старых не хватало из-за раздутой массы в процессе переделок). Всё это ещё больше увеличило стоимость машин. При аудите в 2010 году насчитали суммарную стоимость 28 машин в CA$5,7 млрд (в американских $5,53 на 2010 - $197,6 за машину или $8 млрд в современных, по $285,72 за машину).

Но самое страшное во всём этом деле, что когда мы учились в МАИ в начале нулевых, всем нашим преподавателям очень нравилась эта машина. И они эту "любовь" передавали студентам. А потом, некоторые идиотские решения перекочевали и в наши конструкции.
Но это уже совсем другая история.
#История #Познавательное #Компоновки
Вертолётики
Угадайте чей силуэт на закате 😉
Это конечно же Eurocopter EC175 он же Harbin Z-10 он же Airbus H175 он же Avicopter AC352. Вертолёт разработанный французами на деньги китайцев. Самый свежий из линейки - AC352 оборудован двигателями Turbomeca Ardiden 3C (почти такой же, как на Ка-62), предыдущие были на Pratt&Whitney PT6C-67E. Аппарат создавался с прицелом на внебереговые операции (off-shore), с состоянием моря вплоть до 6 баллов, так что баллонеты в нём интегрированы в конструкцию фюзеляжа.

Что характерно, эта машина демонстрирует начало тенденции на понижение взлётного веса при выполнении задач старшего класса. В частности, H175 имеет довольно объёмную топливную систему под 2136 кг топлива, что позволяет ему иметь дальность полёта при полной заправке в 680 морских миль (1259 км) и с 12 пассажирами он летает в тех условиях, где раньше гоняли более тяжёлые Пумы/СуперПумы. Раньше на меньших аппаратах типа AS365 Dauphin, способных везти 12 человек, не хватало топлива, допбаки внутри воткнуть было некуда, а снаружи они резко снижали транспортную производительность (есть такая особенность и на наших вертушках - налепленные на Ка-32 навесные допбаки увеличивают продолжительность полёта, но не сильно увеличивают дальность). Подобный же фокус они хотели провернуть и с H160, но, как в том анекдоте, "взяли слишком низкую ноту" 😉.

Так или иначе, это часть закономерных шагов эволюции техники - на первом этапе постоянная гонка "больше-выше-быстрее-мощнее", а на втором - "выполняем ту же задачу, но в разы экономичнее". В конце концов, показателем развитости цивилизации является не объём потребляемой энергии, а эффективность её использования.
#EC175 #H175 #AC352 #Z15 #Познавательное
Когда не делаешь параметрическую увязку аппарата при проектировании и внезапно обнаруживаешь, что обыкновенный авиационный керосин в 40+ раз эффективнее самых крутых аккумуляторов на рынке.

А математика проста - лучшие аккумуляторы дают 0,2 кВт•ч/кг (не лабораторные, а реальные), а в керосине заточено 11,9 кВт•ч/кг, что при кпд современных ТВлД в 35% даёт 4,17 кВт•ч/кг, а если вспомнить, что керосин расходуется, то среднеполётная масса у него ещё в два раза меньше, что даёт на выходе разницу в 41,7 раз.

Физика - бездушная сволочь, равнодушна к лозунгам.

P.S. Вариант на русском.
#Познавательное #НОВОСТИ
Наткнулся на одну статейку посвящённую Landgraf H-2. Однако, она изобилует неточностями. И главная из них - это непонимание того, как устроено управление этой машиной, предполагая, что там нет автомата перекоса. Схема управления тут примерно такая же, как на Камановских машинах - управление сервозакрылками на лопастях через тяги (в данном случае через тяги и боудены).

На картинке из патента автомат перекоса прямо по центру. Циклический шаг реализован через наклон центральной оси (рычага), к которой сверху прикреплены тяги, а снизу она закреплена на вращающейся тарелке АП. Невращающаяся тарелка снаружи вала и соединяется с вращающейся через рычаги с коническими роликами под номером 271 на иллюстрации (в первом комментарии иллюстрация с видом сверху). Эти рычаги проходят через вертикальные пазы в стенке вала.

Общий шаг реализован через одновременное перемещение трёх тяг подходящих к невращающемуся кольцу, что перемещает вверх вращающееся кольцо АП и натягивает закреплённые на нём боудены всех трёх лопастей.

Двухлопастной вариант на Каманах - ещё проще, там кардан, на котором закреплены тяги для двух лопастей на ползушке.

Но все эти варианты - ни что иное, как варианты исполнений автомата перекоса. Все они различаются простотой обслуживания и прочими эксплуатационными факторами и классическая форма просто оказалась проще в этом плане, поэтому и используется повсеместно.

UP: Проапдейтил описание, т.к. слегка перепутал кое что в механизме.
#Познавательное #Проектирование
Наткнулся на анализ катастрофы японского AS332L. Судя по всему семейство Пум - чемпионы по отрыву винтов. В прошлом было три случая отрыва несущих винтов, теперь вот отлетает хвостовой. А потом из-за этих дегенератов, называемых во франции инженерами, нам начинают запрещать делать пазы в валах НВ и соосный винт становится резко сложнее в конструктивном исполнении. И всем пофиг, что у нас ни единого подобного случая в истории не было.
#Познавательное #Проектирование
Media is too big
VIEW IN TELEGRAM
Тут разгребал старые материалы, наткнулся на презентационный диск Pal, которые тогда выходили на наш рынок и делали ПЗУ для наших вертолётов. В современности микроциклоны фактически стандарт дефакто в гражданской авиации.
P.S. В комментариях презентации.
#Познавательное #История
Дополнение 1 к части 8.1: Х-образные рулевые винты.

Все вы скорее всего видели, что на современных вертолётах часто ставят скрещивающиеся рулевые винты. Это такие винты, на которых 4 лопасти установлены в форме буквы Х, при этом представляя собой два двухлопастных винта сложенных один на другой. Естественным образом, у вас возникали вопросы, зачем это сделано и что это даёт.

Итак, даёт это сразу несколько вещей:
1. Небольшой прирост тяги при сохранении общих габаритов. Этот эффект аналогичен «бипланному» крылу — между плоскостями двух винтов подсасывает дополнительный воздух, а концевые вихри за счёт интерференции гасят друг друга, снижая концевые потери.

2. Снижение вероятности попадания в режим вихревого кольца. Это связано с интерференцией концевых вихрей от ближайших лопастей, что мешает сформироваться устойчивому единому ядру вихря, увеличивая скорость при которой образуется вихревое кольцо.

3. Снижает вибрации от рулевого винта. Тут, как показано на графике выше аэродинамическое воздействие от лопастей происходит не через равные промежутки времени, как на обычном РВ, а попарно, от чего общая частота снижается, а двойные пики не дают возникнуть резонансу по этим нижним частотам.

Таким образом, несложным изменением конструкции (а с технологической точки зрения — вообще её упрощением), получается целый ряд полезных эффектов.
Оглавление
#Аэродинамика #Познавательное
This media is not supported in your browser
VIEW IN TELEGRAM
UH-60 Black Hawk с установленной системой пожаротушения Helitak, представляющей собой телескопический бак, раскладывающийся по мере набора воды погружаемым насосом. Бак ёмкостью 4500 литров, полная масса установки с водой - 4825 кг. Высота в сложенном состоянии - всего 300 мм. Поддерживает заправку до 205 л вспенивающего состава.

И да, в конфигурации Fire Hawk (с движками General Electric T700-GE-701D), Sikorsky S-70 способен летать с взлётным весом 10659 кгс (23500 фунтов), что при весе пустого в 5348 позволяет взять и топливо и вот такую вот систему. Это к вопросу об эффективности утилизации энергии на машине, на которой винт 16,36 метра диаметром, а располагаемая мощность 2х1450 кВт (привет Ми-8 с его 21,3 м винтом при движках 2х1617+ и грузоподъёмностью 4000 кг и уж тем более Ми-38 при его бешеных располагаемых и всего 5000 кг грузоподъёмности).
#Познавательное
Наткнулся на такой вот слайд с количеством встреч вертолётов с птицами в США. К сожалению, так и не удалось понять, что вызвало столь стремительный рост количества столкновений, статья на этот счёт не даёт ответов, просто констатирует факт.
#Познавательное