Как устроены вертолеты: почему они никогда не поднимаются выше облаков
Знаете ли вы, зачем вертолету нужен хвостовой винт? Некоторые считают, для того чтобы двигаться вперед. То есть несущий винт поднимает машину вверх, а хвостовой - обеспечивает горизонтальное движение. На самом деле это не так. Если попытаться полететь на вертолете с одним винтом, он начинает крутиться на месте. Именно для того, чтобы компенсировать это вращение, и нужен хвостовой винт. Как же вертолет летит вперед? Может ли он летать назад? Почему он не может забраться выше облаков? И что в меру упитанный мужчина с пропеллером скрыл от Малыша? На эти вопросы ответили эксперты программы "Знаете ли вы, что?" с Алексеем Иванченко на РЕН ТВ.
Фигуры высшего пилотажа
Совместный полет истребителя Су-30СМ и ударных вертолетов Ми-28Н. Несколько минут боевые машины держат в воздухе ровный строй. На первый взгляд ничего необычного. Но на самом деле это один из самых сложных приемов группового пилотажа.
"Это скорость порядка 220 километров в час. И особенность - выдерживание строя. Потому что, если, скажем, у самолетов все части неподвижны и они могут практически крыло в крыло лететь, то для вертолета полет строем - это полет на минимальных расстояниях с вращающимися лопастями", - отметил заслуженный летчик-испытатель РФ Владимир Хорев.
Дозаправка вертолета в воздухе
Но зачем истребителю лететь со скоростью вертолета? Во время таких тренировок наши летчики оттачивают мастерство пилотирования, а иностранные - отрабатывают навыки выполнения дозаправки в воздухе.
Пилоту винтокрылой машины нужно держать одинаковую скорость с самолетом-заправщиком и соблюдать минимальную дистанцию. Одно неверное движение - и лопасти перебьют топливный шланг.
"Вы не представляете, как это сложно для всех - и для вертолета, и для самолета. Вертолет догоняет самолет, у него имеется длиннющая штанга. Заправочный шланг заканчивается специальным зонтиком, куда вертолет должен этой штукой попасть", - пояснил преподаватель Московского физико-технического института Дмитрий Кузякин.
Благодаря чему вертолет летит вперед?
Как взлетает вертолет - понятно. Набегающий поток воздуха давит на лопасти, которые вращаются со скоростью до 350 оборотов в минуту. Но благодаря чему он летит вперед? За горизонтальное движение машины отвечает автомат перекоса.
Он меняет углы наклона лопастей и распределяет подъемную силу. Если тяга больше в носовой части, вертолет летит вперед. Если сместить ее к хвосту - машина полетит назад.
"Все за счет лопастей. Вертолет за счет лопастей и взлетает, и садится, и груз тащит. Даже больше - он рулит по бетонке перед взлетом тоже за счет лопастей", - отметил Дмитрий Кузякин.
Из чего делают лопасти вертолета?
Лопасти первых винтокрылых машин делали из дерева, потом - из более надежного металла. Сейчас их изготавливают из композитных материалов. Разные по физическим свойствам компоненты укладываются слоями и пропитываются специальной смолой. В результате появляется новый материал с уникальными свойствами. Композитные лопасти очень прочные и прослужат гораздо дольше, чем металлические.
"Применяется как технология спиральной намотки, так и технология выкладки. Технология спиральной намотки заключается в намотке на специальном оборудовании заранее подготовленных ленточек из различных наполнителей, будь это стеклянный или гибридный материал", - сказала главный металлург лопастного цеха Ростовского вертолетного завода Мария Михеева.
Почему вертолет не может забраться выше облаков?
Композитные лопасти не боятся даже прямых попаданий из стрелкового оружия. А еще такие лопасти за счет меньшего веса увеличивают подъемную силу вертолета на треть. Благодаря этому он может лететь выше. Но как заставить вертолеты покорить облака, инженеры до сих пор не придумали.
Почему вертолет не может взлететь над облаками? Что мешает ему подняться выше 4 километров над землей? На самом деле все достаточно просто. Там, где воздух сильно разрежен, винтам не от чего отталкиваться. На такой высоте из-за разреженного воздуха пилотам тоже придется несладко. Поскольку вертолет не герметичный, им просто будет нечем дышать.
Попытка покорить облака
Впрочем, попытки заглянуть за облака были. Российский тяжелый многоцелевой вертолет Ми-26. Восемь лопастей. Диаметр несущего винта - 32 метра. В 2011 году этот летающий гигант эвакуировал военный Ми-8 со склона Эльбруса, с высоты 5 тысяч метров над уровнем моря. Руководил спасательной операцией Владимир Хорев, заслуженный летчик-испытатель.
"Для того чтобы работать на этой высоте, нам пришлось полностью задние створки снять, максимально облегчить вертолет. То есть все, что можно было из вертолета убрать, убрали - одну из лебедок, какие-то крепежные вещи", - сказал Владимир Хорев.
Но и этого оказалось мало. Даже на максимальных оборотах двигателя машина с трудом держалась в разреженном воздухе. Любой сильный порыв ветра - и лопасти заденут скалы. Чтобы сделать вертолет еще легче, пришлось выжечь почти все топливо.
"Плавненько протащили груз в этот распадок между ледником и скалами. Уже красные лампочки горели - аварийный остаток топлива. Но тем не менее доставили вертолет на площадку базовую благополучно", - отметил Владимир Хорев.
Возможности вертолета
Вертолет - идеальная машина для спасательных и боевых операций. Он может взлетать с места, может двигаться в любом направлении и зависать над землей или водой. Но что если у вертолета откажут двигатели? Как спасти экипаж и пассажиров?
"У вертолета есть обалденное свойство: даже если выключаются оба двигателя, вертолет остается пригодным для того, чтобы на нем можно было опуститься и спокойно сесть. Называется "режим авторотации". Приходящий снизу поток раскручивает лопасти винта, и вы, разогнавшись при снижении, можете раскрутить лопасти достаточно сильно, чтобы потом, выходя в горизонтальный полет, осуществить плавную посадку", - сказал Дмитрий Кузякин.
Система катапультирования вертолета
Пилотов боевых вертолетов с соосной компоновкой винтов, например, Ка-52, спасет система катапультирования. Аварийная автоматика при помощи пиропатронов за доли секунды отстрелит лопасти и запустит ракетно-парашютную систему.
"Пока буксировочный двигатель тащит летчика вверх, парашют раскрывается. И практически с нулевой скоростью и с нулевой высоты летчик может катапультироваться", - пояснил Владимир Хорев.
Сегодня маленький вертолет может позволить себе каждый. Дроны-беспилотники доставляют пиццу, следят за безопасностью и даже пасут овец. Но дружить с людьми и есть варенье пока ни один дрон не научился. Как никто до сих пор не разгадал и главный секрет Карлсона - человека и вертолета. Если у него всего один винт, то почему его не закручивает в противоположную сторону?
Инсайты инженерной мысли, история, научная аналитика и тайны нашей планеты - об этом и многом другом смотрите в выпусках программы "Знаете ли вы, что?" с Алексеем Иванченко.