Винт самолета: название, классификация и характеристика

Перспективы СВВП

В наше время самолеты с вертикальным взлетом не так актуальны, как раньше. Это стало возможно благодаря более развитым системам ПВО, которые могут защитить взлетно-посадочные полосы от разрушения противником. Кроме того, сейчас на первый план вышли многофункциональность и малая радиолокационная заметность самолетов.

СВВП не могут обеспечить такие потребности, да еще и имеют большой расход топлива, бОльший вес и малую эффективность распределения вооружений. Такие самолеты, конечно, не помешают и многие компании не хотят полностью отказываться от планов на их счет. Время таких самолетов еще не пришло, или почти прошло. Скоро узнаем, что из этого надо ”подчеркнуть”.

От Второй мировой до Вьетнама

Концепция противопартизанской авиации родилась в ответ на запрос времени и вопреки прогнозам военных аналитиков. По окончании Второй мировой войны установилась мировая политическая система с двумя ярко выраженными центрами силы – США и СССР. Глобальный конфликт не имел внятных перспектив для обеих сторон. Но даже при осознании этого факта все участники процесса готовились к новой войне, разрабатывая все более сложное оружие.

Но незаметно для всех вид военных конфликтов менялся: война переставала быть массовой и повсеместной – конфликты вспыхивали в отдельных регионах, где очень часто против армейских частей действовали полувоенные (партизанские) формирования. В таких условиях использовать для поддержки наступающих сухопутных войск авиационную технику, разработанную для «большой» войны, оказалось нецелесообразно, дорого и в ряде случаев неэффективно.

Первыми с проблемой поддержки наступающих сухопутных армейских частей столкнулись ВВС США во Вьетнаме. Создававшиеся для войны с СССР реактивные самолеты оказались малоэффективными для поддержки армии в условиях джунглей или нанесения ударов по противнику, использующему партизанскую тактику, а вертолеты – недостаточно мобильными и слишком заметными при проведении военных операций. В свою очередь переоборудованные учебно-тренировочные самолеты оказались слабо защищенными от огня ПВО.

Первое время (например, во время войны в Корее) проблема решалась «старыми запасами» – самолетами, оставшимися в строю со времен Второй мировой войны, например поршневыми бомбардировщиками А-26 Invader и штурмовиками А-1 Skyraider. Эти самолеты были спроектированы совсем для других целей и не удовлетворяли требованиям военных: боевые потери и выработка ресурса делали их «уход со сцены» лишь вопросом времени.

А-1 Skyraider во Вьетнаме

В этих условиях в США и Европе стартовало несколько программ по созданию специфических ударных самолетов, получивших в США название COIN (Counter-Insurgency – контрпартизанские или противопартизанские). Главная идея программы заключалась в том, что против малоразмерных и малозащищенных целей следует использовать легкий, дешевый и многофункциональный самолет, который может наносить удары по «мягким» (то есть слабо защищенным средствами ПВО) целям, осуществлять патрулирование, выполнять функции легкого транспортного/связного ЛА, а также различные небоевые специальные задачи.

Результатом этих программ стал целый ряд различных боевых машин для борьбы с противником, слабо защищенным средствами ПВО.

Ан-14 Пчёлка Скорость. Размеры. Вес. Вместимость. История. Грузоподъемность

В начале 1950-х гг. ОКБ O.K. Антонова приступило к проектированию самолетов короткого взлета и посадки (СКВП). Прежде чем появился самолет Ан-14, было разработано несколько проектов таких самолетов. Проекты самолетов «СКВ» и «Пчела» так и остались на бумаге, хотя были одобрены ВВС и ЦАГИ. «У каждого самолета своя судьба. Одни рождаются легко, при всеобщем одобрении, другие пробиваются с трудом» — это слова генерального конструктора O.K. Антонова. К «многострадальным» детищам Антонова относится и самолет Ан-14 «Пчелка», так он назвал небольшой универсальный самолет для сельского хозяйства.

Подробнее…

Кто такой винтокрыл?

В отличие от автожира, который ни к автомобилям, ни к жиру отношения не имеет, название «винтокрыл» во многом говорит за себя. Да, у таких машин есть и несущий ротор, и, зачастую, крыло. Если говорить просто, то винтокрыл — это помесь самолёта и вертолёта.

Вертикальные взлёт и посадка, а также маневрирование на малой скорости происходят как у обычных вертолётов. В горизонтальном полёте в дело вступает крыло и дополнительные двигатели, превращающие машину в самолёт.

Винтокрыл X-49A «Спидхок» фирмы «Пьясецки». Хорошо видно и развитое крыло, и толкающий винт

От конвертоплана винтокрыл отличить просто — для горизонтального и вертикального полёта используются не поворотные роторы, а разные винты, иногда даже разные двигатели. Автожир ближе всех к винтокрылу, фактически он его родитель. Вот только привода на несущий винт у автожира нет, он может лишь использовать авторотацию (самостоятельное вращение винта под действием набегающего потока воздуха).

Автожир «Калидус». Автожиры давно не используются военными и лишь изредка встречаются у частных любителей малой авиации

Есть у винтокрыла и близкие братья. Это вертолёты с крылом-ротором и вертолёты с толкающим винтом. У первых несущий ротор в горизонтальном полёте превращается в крыло необычной формы. У вторых крыла вообще нет, и подъёмную силу всегда создаёт винт, а дополнительные моторы лишь обеспечивают прибавку скорости. На Западе все три типа объединили в один — compound helicopter («комбинированный вертолёт»). Рассмотрим их все вместе.

Х-крыл разработки «Сикорского», типичный представитель машин с крылом-ротором

Близкими родственниками винтокрылов являются и вертолёты с развитым оперением. Например, Ми-24, чьё крыло создаёт до 30 процентов подъёмной силы на больших скоростях. Оттого он и летает быстрее своих западных коллег по опасному вертолётному бизнесу. Но никаких других приспособлений для горизонтального полёта у таких вертолётов нет.

«Вертол 347» от фирмы «Боинг» — проект оснащения вертолёта СН-47 «Чинук» полноценным крылом для большей подъёмной силы

Ил-14 Двигатель. Размеры. История. Дальность полета. Практический потолок

В конце 1946 г. ОКБ С.В. Ильюшина приступило к решению сложной и совершенно новой в практике мирового самолетостроения того времени проблемы — взлета двухдвигательного самолета после отказа одного из двигателей на взлете или сразу после отрыва. Эти работы были начаты после завершения государственных испытаний самолета Ил-12 с целью повышения безопасности первого пассажирского самолета. Опыт эксплуатации Ли-2, Ил-12 показал, что при отказе одного двигателя экипаж был вынужден продолжать взлет, так как прекращение взлета оказывалось уже практически невозможным.

Подробнее…

Начало создания самолетов в СССР

Впервые о разработке реактивного движка в России заговорили в начале XX столетия. Теорию о создании мощных аэропланов, способных развить сверхзвуковую скорость выдвинул известный российский ученый К.Э. Циолковский. Воплотить эту задумку в жизнь удалось талантливому конструктору А.М Люльке. Именно он спроектировал первый советский реактивный самолет, работающий посредством турбореактивного движка.

Строение и внешний вид первого турбореактивного двигателя ТР-1

Инженер поведал о том, что данная конструкция может развить невиданную для тех времен скорость до 900 км/ч. Несмотря на фантастичность предложения и неопытность молодого конструктора, инженеры СССР взялись за проект. Первый аэроплан был уже практически готов, но в 1941 году начались военные действия, вся команда конструкторов, в том числе и Архип Михайлович, были вынуждены начать работу над танковыми двигателями. Само же бюро со всеми авиационными наработками было вывезено вглубь СССР.

К счастью, А.М.Люлька был не единственным инженером, мечтавшим создать самолет с реактивным авиационным двигателем. Новые идеи о создании истребителя-перехватчика, полет которого обеспечивался бы жидкостным типом движка, предложили конструкторы А.Я.Березняк и А.М.Исаев, работающие в инженерском бюро имени Болховитинова. Проект был одобрен, поэтому разработчики вскоре стали работать над созданием истребителя «БИ-1», который, несмотря на войну, был построен. Первые испытания над ракетным истребителем начались 15 мая 1942 года, за его штурвалом был смелый и отважный летчик-испытатель Е.Я.Бахчиванджи. Тесты удались, но продолжались еще на протяжении последующего года. Продемонстрировав максимальную скорость в 800 км/ч, летательный аппарат стал неуправляемым и потерпел крушение. Произошло это в конце 1943 года. Пилоту выжить не удалось, а испытания были остановлены. В это время страны третьего рейха активно занимались наработками и подняли в воздух не одно воздушно-реактивное судно, поэтому СССР на воздушном фронте сильно проигрывал и оказался совсем неподготовленным.

Описание воздушного винта

Воздушный винт самолета представляет собой механическое устройство с лопастями, вращаемое валом двигателя и создающее тягу для движения летательного аппарата в воздухе. За счет наклона лопастей винт отбрасывает воздух назад, создавая область пониженного давления перед собой и повышенного давления позади себя. Практически все люди на земле хотя бы раз в жизни имели возможность увидеть этот устройство, поэтому многочисленные наукообразные определения не требуются. Винт состоит из лопастей, втулки, соединенной с двигателем через специальный фланец, балансировочных грузиков, размещаемых на втулке, механизма изменения шага винта и обтекателя, закрывающего втулку.

Ту-334 Скорость. Размеры. Вес. История. Вместимость. Дальность полета

Проектирование пассажирского самолета Ту-334 началось в 1988 г. и предназначалось для замены хорошо известного пассажирского самолета Ту-134. В целях наискорейшего освоения производства в конструкции Ту-334 предусмотрена максимальная преемственность решений, принятых на Ту-204. Первоначально компоновка Ту-334 практически полностью соответствовала схеме Ту-204, но размеры и масса были значительно меньше. Силовая установка должна была состоять из двух двигателей с высокой степенью двухконтурности ТВВД (многолопастная винтовая установка в кольцевом канале), установленных на пилонах крыла.

Подробнее…

Продукт времени

До начала 1980-х годов XX века «локомотивами» в вопросах создания штурмовиков под требования программы COIN были США и Франция. Франция стремилась сохранить влияние в своих африканских колониях, США использовали данные машины для локальных войн за свои интересы на территории других стран.

Постепенно для Франции актуальность создания для своих ВВС таких самолетов отпала (колонии были потеряны) – все машины были сняты с производства и выведены из эксплуатации (например, противопартизанский самолет Potez-75, учебно-тренировочный самолет T-28S Fennec).

Potez-75

Но уходить с рынка французы, похоже, не собираются: в 2011 году французская фирма АТЕ представила на авиасалоне в Ле Бурже легкий разведывательно-ударный самолет Pulsatrix

Компания рассчитывает, что проект привлечет внимание государств, не обладающих достаточными средствами для закупки специализированных легких ударных самолетов

Легкий разведывательно-ударный самолет Pulsatrix

В США, напротив, интерес к противопартизанской авиации со временем только усилился, а в 1990-х годах XX века начался своеобразный бум на такие машины: за последующие 20 лет частными фирмами были разработаны сразу несколько новых самолетов – A-22 Pirahna, Cessna AC-208 Combat Caravan, V-1-A Vigilant, Scorpion, AT-802U, Аrchangel BPA, АТ6-В.

Cessna AC-208 Combat Caravan

Cessna AC-208 Combat Caravan

Одним из самых известных самолетов, созданных по программе COIN, стал американский штурмовик OV-10 Bronco, который американцы во Вьетнаме называли «рабочей лошадкой».

OV-10 Bronco

Российский легкий штурмовик

Долгое время в СССР военные отвергали саму идею создания военной техники для борьбы с партизанскими (освободительными) силами, а создание за рубежом самолетов такого класса объясняли желанием капиталистов эксплуатировать и угнетать захваченные колонии. Ситуация изменилась во время войны в Афганистане.

Так же как и в США, отечественные военные руководители пришли к выводу, что созданная военная техника не полностью подходит для данного конфликта. Но и тогда концепция противопартизанского самолета (военные так и не ввели данную классификацию в официальный лексикон) не нашла большого количества сторонников. И все же работы были начаты – первым результатом стал самолет Як-52Б (ударная модификация УТС Як-52).

Як-52Б

Например, ФПС России заказала для контроля государственной границы небольшую партию патрульных самолетов СМ-92П, являющихся вооруженной пулеметами и бомбами или НАР модификацией гражданского самолета СП-92 «Финист». Но подобные самолеты обладают невысокой живучестью в силу сравнительно небольшой скорости полета и отсутствия защиты и являются временным решением по принципу «дешево и сердито».

СМ-92П

Основная же ноша борьбы с незаконными вооруженными формированиями в российской авиации до сих пор лежит на плечах постепенно устаревающих штурмовиков Су-25 и вертолетов армейской авиации. Но следует отметить, что при сравнимой с противопартизанскими самолетами боевой загрузке боевые вертолеты, в силу конструктивных особенностей и меньшей скорости, являются более легкой целью для зенитного огня, обладая при этом более высокой себестоимостью.

Кроме того, время нахождения турбовинтового штурмовика в районе цели ввиду существенно меньшего удельного расхода топлива может быть в разы больше, чем у вертолета или Су-25. Немаловажным фактором является и то, что стоимость полетного часа турбовинтового штурмовика может быть в несколько раз меньше, чем у боевого вертолета или реактивного боевого самолета при выполнении одной и той же задачи.

Ан-148 Скорость. Стоимость. Размеры. История. Вместимость. Расход топлива

15 октября 2004 г. состоялась торжественная выкатка из сборочного цеха АНТК им. O.K. Антонова первого экземпляра пассажирского самолета Ан-148, построенного в кооперации украинских и российских самолетостроителей. В середине сентября он прошел виброиспытания, которые показали, что самолет может летать во всем диапазоне заявленных скоростей и высот без доработки крыла и управляющих поверхностей. Второй летный Ан-148 достраивается на опытном производстве АНТК в Киеве. Он отличается от первого наличием пассажирского салона. В течение 2006 года на двух прототипах предстоит выполнить программу сертификационных испытаний в 600 полетах.

Подробнее…

Ту-144 Двигатель. Размеры. Дальность полета. Практический потолок. История

В ОКБ А.Н. Туполева к решению проблемы проектирования СПС подошли в начале 1960-х гг. 16 июля 1963 г. вышло постановление Совмина СССР № 798-271 и приказ МАП № 276 от 26 июля того же года, где предписывалось ОКБ А.Н. Туполева построить СПС. ОКБ Н.Д. Кузнецова бралось создать двигатели НК-144 с взлетной тягой 20 000 кгс. Проектирование велось в отделении «К», ранее занимавшемся беспилотной техникой. Главным конструктором был назначен А.А. Туполев. В ходе проработки аэродинамической компоновки Ту-144 в ОКБ и ЦАГИ рассматривалось несколько десятков возможных вариантов. Окончательно остановились на схеме низкоплана — «бесхвостки» с составным треугольным крылом оживальной формы с четырьмя ДТРДФ.

Подробнее…

Как пулемет стреляет через винт самолета?

Первые военные истребители были винтовыми. Авиационные инженеры столкнулись с проблемой вращающегося пропеллера. Покрывать огнем цели, находящиеся во фронтальной области, было невозможно. Первое решение проблемы — металлические уголки на лопастях. Если пуля попадала в лопасти, то она рикошетила, при этом не нанося вреда винтовому изделию и экипажу самолета.

Более продвинутое решение изобретено нидерландским авиаконструктором. Для решения поставленной задачи стал использоваться синхронизатор стрельбы. Посредством этой разработки полностью решалась проблема. Стрельба велась только в нужный момент, когда лопасти винтового изделия не мешали выстрелу. Специализированный синхронизатор определял момент вылета пули. Синхронизатор стрельбы уменьшал скорострельность, но при этом позволял вести огонь прямо через лопасти винта несущегося самолета.

На современных истребителях используются реактивные двигатели, поэтому потребности в применении синхронизаторов нет. Винтовые гражданские и военные самолеты не несут на себе пулеметов, поэтому эта проблема их тоже не касается.

Основные требования

Как рассказали «Известиям» источники в оборонно-промышленном комплексе и военном ведомстве, в настоящее время уже утверждены тактико-технические требования для перспективного самолета военно-транспортной авиации. Машина должна прийти на замену тяжелым Ан-124 и Ан-22.

В настоящее время открыта научно-исследовательская работа (НИР) по определению характеристик Перспективного авиационного комплекса военно-транспортной авиации (ПАК ВТА). Создание его аванпроекта поручено вести ПАО «Ил», рассказали «Известиям» источники в военном ведомстве и ВПК. По плану подготовить его необходимо к декабрю 2020 года. С 2021-го планируется начать следующий этап — опытно-конструкторские работы (ОКР). На определение параметров перспективного самолета и создание его аванпроекта «Ильюшиным» уже потрачено не менее 250 млн рублей.

В тактико-технических требованиях к НИР (имеются в распоряжении «Известий») указаны обязательные требования, которые выдвинуло к новому самолету Минобороны.

Ан_1

Военно-транспортный самолет Ан-22 «Антей» ВКС РФ в аэропорту Толмачево

Фото: РИА Новости/Александр Кряжев

Одно из самых необычных — возможность дозаправки топливом в полете из воздушных танкеров. Ранее подобная технология для больших военно-транспортных самолетов в нашей стране не применялась. Новый самолет должен перевозить не меньше 80 т груза на дальность в 5 тыс. км. Длина его грузового отсека будет не менее 27,5 м. Ширина и высота — 5,8 и 4,4 м соответственно.

ПАК ВТА оснастят четырьмя турбореактивными двигателями тягой в 20–25 тыс. кгс. Они дадут самолету возможность летать на высотах до 12 км и крейсерской скорости 850 км/ч. Такой авиамотор России еще только предстоит создать. В качестве претендента в документации указывается перспективный ПД-35, который сейчас разрабатывают.

Аванпроект также требует учесть возможность базирования ПАК ВТА на грунтовых и снеговых аэродромах. На это способны все современные самолеты отечественной военно-транспортной авиации.

— Военное ведомство разработало требования для будущего самолета, исходя из своих потребностей и задач, — рассказал «Известиям» экс-командующий 4-й армией ВВС и ПВО генерал-лейтенант Валерий Горбенко. — Он должен перевозить грузы на большие расстояния, производить выброску десанта и обходиться без аэродромов с бетонным покрытием. Прекрасная машина будет, если ее в таком виде сделают.

Грузоподъемность и габариты перспективного самолета позволят ему выбрасывать с парашютом несколько БМД за один раз, добавил генерал.

— Возможно, на новом самолете будут транспортировать и тяжелую технику, в частности, танки или тактические ракетные комплексы, — отметил Валерий Горбенко. — Получится многоцелевая машина, способная выполнять широкий круг задач. Будем надеяться, что через несколько лет перспективный самолет появится в войсках.

Ан_2

Военнослужащий наблюдает за посадкой военно-транспортного самолета Ан-124-100 «Руслан» ВКС РФ на аэродроме Кольцово

Фото: РИА Новости/Павел Лисицын

Минобороны поставило задачу разработать машину, способную перевозить все возможные вооружения и технику, которые вообще предназначены для переброски авиацией. В техническом задании указана не только техника Сухопутных войск. ПАК ВТА должен брать на борт вертолеты и самолеты, включая истребители МиГ-31БМ, комплексы ПВО и радары Радиотехнических войск. А также обеспечивать выброску воздушного десанта.

Техническое задание требует учесть при создании аванпроекта ПАК ВТА и предыдущие опытно-конструкторские работы фирмы. Среди них названы ОКР по созданию военно-транспортного самолета М-60, воздушного танкера Ил-78М-90А и модифицированного тяжелого транспортника Ан-124-100М.

После завершения к исходу этого года НИР можно будет перейти к этапу опытно-конструкторских работ. В этот период начнут проектирование и постройку опытных образцов. Для этого будет заключен новый государственный контракт.

Испытание временем

Вертолет, показанный на выставке в Хьюстоне, — это всего лишь демонстратор технологии X2, на базе которой Sikorsky предлагает построить целую серию разнообразных летательных аппаратов различного назначения. Это может быть и высокоскоростной боевой вертолет, и экономичный (и не менее быстрый) пассажирский вертолет бизнес-класса, и тяжелый транспортник с грузоподъемностью до 20 т, и 40-тонный летающий кран. Также по технологии X2 планируется построить беспилотный летательный аппарат. Компания обещает, что ближе к концу нынешнего года состоятся первые летные испытания X2. Они-то и расставят все точки над i в будущем вертолетостроения.

В конструкции Sikorsky X2 используется перспективная система бесшарнирного ротора.

«Миль» обещает представить широкой публике действующий образец машины с толкающим винтом в 2011 году. Это будет скоростной пассажирский вертолет, который призван разделить участь самолетов региональных авиалиний в труднодоступных районах со слаборазвитой аэродромной сетью. Сможет ли Ми-X1 тягаться с машиной Sikorsky, пока непонятно: вертолет с единственным несущим винтом не может воспользоваться преимуществами концепции наступающей лопасти.

По мнению президента компании Sikorsky Aircraft Джеффри Пино, Sikorsky X2 должен кардинально изменить расстановку сил на рынке винтокрылых машин. Если проект будет воплощен в жизнь, к вертолетам будут предъявляться принципиально иные требования.

Ka-92 с соосным несущим и соосным толкающим винтами будет рассчитан на перевозку 30 пассажиров на расстояние более 1400 км без дозаправки. Крейсерская скорость вертолета будет достигать 450 км/ч. «Ка-92 — это не просто вертолет, это элемент транспортной системы, которая в совокупности с магистральными самолетами сделает доступной любую точку нашей страны, — говорит генеральный конструктор ОАО «Камов» Сергей Михеев. — К примеру, вылетев из Мурманска, Ка-92 с нефтяниками-вахтовиками на борту мог бы долететь до нефтяных платформ в районе Штокманского месторождения, удаленных на 700−800 км, и вернуться на аэродром базирования без дозаправки». Специалисты фирмы «Камов» обещают применить несколько принципиально новых для вертолетной отрасли технических решений, которые позволят радикально увеличить скорость полета машины. Подробности пока не раскрываются. На разработку Ка-92 «Камов» отводит себе не менее восьми лет. «Что касается сроков, я собираюсь еще при жизни полетать на этом вертолете», — отшучивается 70-летний конструктор Михеев.

Торопиться конструкторам некуда

Принимая во внимание различия в назначении и конструкции всех трех машин, можно предположить, что прямыми конкурентами они не станут. Кроме того, до начала летных испытаний трудно сказать, какая из трех предложенных схем окажется самой быстрой, самой экономичной и самой надежной

Статья опубликована в журнале «Популярная механика»
(№8, Август 2008).