Сравнение соосной схемы и с рулевым винтом.

Да, я вот ещё читал, что выбор моряков в пользу соосной был обусловлен не столько соображениями компактности, сколько простотой управления в весьма сложных морских условиях(особенно на взлёте и в зависании).

Сабж специально для Никиты...

Достоинства соосной схемы перед классической можно перечислять долго: Отсутствие потерь мощности на рулевой винт (10 ...12%); Более высокий КПД (на 15%) соосных несущих винтов на скоростях полета до 100 км/ч при равной мощности двигателя позволяют получить более высокую тягу (на 30%) несущей системы. Это увеличивает статический потолок на 1000 м и удваивает скорость вертикального набора высоты. Именно эти скорости и предельно малые высоты полета положены в основу тактики современных боевых вертолетов при атаке наземных целей из-за преград, укрытий и засад. Следовательно, боевой вертолет соосной схемы будет существенно превосходить конкурентов одновинтовой схемы с рулевым винтом, особенно в условиях горной местности при высоких температурах воздуха. Аэродинамическая симметрия и отсутствие перекрестных связей в каналах управления упрощают пилотирование, что особенно важно при полетах на малой высоте вблизи препятствий, за которые скрывается вертолет в бою. Такая машина имеет значительно больший диапазон углов скольжения, угловых скоростей и ускорений во всем диапазоне скоростей полета. Сравнительно небольшие моменты инерции, являющиеся следствием компактности вертолетов соосной схемы, обеспечивают эффективное управление. Благодаря небольшим размерам соосный вертолет имеет меньшую радиолокационную и визуальную заметность.

Недостатки тоже присутствуют: Конструктивная сложность, трудность установки надвтулочного оборудования.

Недостатки классической схемы: Исследования, проведенные армией США, показали, что рулевые винты являются причиной 10% инцидентов на вертолетах. Во время боевых действий во Вьетнаме армия США потеряла 256 вертолетов из-за выхода из строя рулевого винта при задевании за различные препятствия или поломке трансмиссионного вала. Кроме того, наличие рулевого винта повышает опасность для наземного персонала, уязвимость и массу конструкции, затрудняет обслуживание, уменьшает живучесть, осложняет продольную центровку и компоновку.

Но не производят на западе соосную схему не из-за недостатков. Не умеют толком сделать и использовать преимущества. Такие вещи редко получаются "сходу". Нужна целая серия умеренно успешных аппаратов и не один год исследований. Им дешевле те же проблемы решать в других схемах.

Недостатки схемы с рулевым винтом:

Рулевой винт является источником периодических возбуждений, передаваемых на конструкцию. Нагружение рулевого винта отличается существенной нестационарностью воздействия внешних сил, что обусловлено влиянием периодических пульсаций вихревой пелены от несущего винта. В настоящее время не существует расчетных методов, способных с достаточной долей точности рассчитать условия нагружения рулевого винта. Все это уменьшает срок службы рулевого винта и элементов его трансмиссии. При увеличении удельной нагрузки на несущий винт относительный размер рулевого винта увеличивается, что приводит к росту массы всей системы компенсации и хвостовой балки.

Рулевой винт подвержен повреждениям от ударов гравия и других предметов, поднимаемых с земли потоком несущего винта при взлете и посадке, или кусочков льда, отбрасываемых лопастями несущего винта при обледенении.

Рулевой винт большинства вертолетов работает на околосрывных режимах в условиях эксплуатации на предельных высотах с максимальной загрузкой. Предельная скорость установившегося разворота на висении определяется параметрами нагружения рулевого винта. Проведены исследования способов повышения его эффективности. Увеличение заполнения рулевого винта ведет к значительному росту нагрузки в системе управления. Рост окружной скорости приводит к существенному увеличению шума, создаваемому рулевым винтом. Применение несимметричных профилей хотя и повышает эффективность рулевого винта в небольшом диапазоне, однако ухудшает характеристики на режиме авторотации и усложняет конструкцию лопастей. Таким образом, рулевой винт обладает небольшим запасом по срыву на предельных режимах полета вертолета.

Существуют достаточно жесткие летные ограничения по угловой скорости разворота вертолета на висении, определяемой темпом отклонения педалей, а по существу - скоростью изменения шага рулевого винта, а также угловой скоростью рыскания. Они обусловлены неблагоприятным для динамической прочности и ресурса лопастей возрастанием нагружения рулевого винта. Развороты одновинтового вертолета на висении разрешается выполнять с угловой скоростью 10-20 градусов в секунду, причем большие цифры соответствуют вертолетам типа Ми-2. Для вертолета Ми-34 предельная скорость разворота составляет около 60 град/сек. Соответственно отклонения педалей в сторону разворота должны быть плавными, а при изменении направления вращения не следует допускать полного перемещения педалей быстрее, чем за 3 секунды.

На режиме обдувки справа или развороте влево для несущего винта левого вращения вертолет становится статически неустойчивым, так как потребный для равновесия шаг рулевого винта увеличивается, особенно для рулевого винта с движением нижней лопасти назад. При этом потребное значение угла установки лопастей рулевого винта может достигнуть предельных значений при большой боковой скорости. Такая особенность поведения рулевого винта обусловлена влиянием на рулевой винт вихревой пелены от несущего винта. При этом перемещения педалей путевого управления требуют увеличения угла установки рулевого винта, что является обратной реакцией по отношению к естественному уменьшению угла установки на этих режимах.

Влияние этого явления будет тем сильнее, чем больше нагрузка на несущий винт. Кроме того, подобная путевая неустойчивость проявляется в различной угловой скорости вертолета при развороте с постоянным положением педалей в зависимости от угла скольжения. В целом выполнение разворотов на висении в условиях ветра заметно усложняется по сравнению со штилем. Поэтому развороты в любую сторону на любой угол с предельно допустимой скоростью разрешены только при скорости приземного ветра не более 5 м/сек.

// Далее выделение специально для Никиты:


Недостатком вертолета с рулевым винтом является также существенная зависимость балансировочного положения педалей путевого управления от режимов полета, а значит и положений рычагов управления общим и циклическим шагом. На переходных режимах полета это требует постоянных компенсирующих перемещений органами управления, в частности, педалей рулевого винта, что утомляет пилота. Перекрестные связи в различных каналах управления существенно усложняют управление.

Ну, ещё на последок...

Всё не могу найти в архивах отзыв вертолётчика, летавшего на обеих схемах (при чём сам он пилот Ми-8, т.е. не "камовец").

Так вот он жутко материл классическую схему из-за кучи паразитных связей. Вкратце описал что происходит с вертолётом при простейшем увеличении оборотов двигателя. Там с дюжину, если не больше всевозможных крутящих моментов возникает... И всё это надо парировать всеми органами управления в реальном времени, особенно на взлётно-посадочных режимах.

Соосная же схема - на порядок проще в упрвлении за счёт высокой симметричности.

Не даром стабилизаторы высоты на режиме зависания на соосной схеме появились лет на 20 раньше классической...

Хвостовая балка у классических вертолётов, с одной стороны довольно сильно нагревается, с другой стороны, весьма уязвима. В результате этого, согласно статистике, 30% всех потерь вертолётов от ПЗРК составляют от попадания в хвостовую балку.

И еще хотелось бы добавить, что милевцы в семействе Ми-28, очевидно, чтобы уж до конца усугУбить недостатки хвостовой балки поставили на нее (на самый конец) третью опору шасси. Гениальное по своей глупости решение.
А особенно меня бесит, что если бы не милевское лобби, Ка-50 уже лет десять как в войсках бы был... Сорри за оффтопик...

Snipper>в семействе Ми-28, очевидно, чтобы уж до конца усугУбить недостатки хвостовой балки поставили на нее (на самый конец) третью опору шасси.

А чем оно усугубляет?
Что-то в голову ничего не приходит...

=KRoN=> И то, что не делают тяжёлых соосников, то это скорее всего от того, что в них нет спроса...

Мнэээ... А с чего бы это камовцы тогда свой В-12 не стали
делать соосным?

>Про потери других соосников от перехлёста у меня нет данных.

Были, были, в том числе и в ГА. Например:
В начале 90-х на Кольском полуострове так погиб Ка-32 Мурманского ОАО.

>>И еще один недостаток - камовские машины плохие в управлении при авторотации.Поэтому когда столкнулись с проблемой авторотации все вертолеты оснощяли двумя двигателями.

А я вот слышал, что Ка-126 - самый безопасный вертолёт в мире и на нём стоит только один двигатель. И Ка-26, слышал, что очень хорошо вел себя на авторотации.

Мои 5 коп.
По поводу простоты пилотирования соосников сомнений просто нет. У меня знакомый защищал диссертацию по частотным методам определения пилотажных характеристик вертолётов, и когда он посчитал камовцам их Ка-50, его просто попросили немного ухудшить результаты, чтобы народ поверил Так эти расчеты и фигурируют в нынешних диаграммках

Что же касается амов, то они, насколько я знаю, сознательно ими не занимаются, т.к. это потребовало бы создания целой школы, что потребовало бы затрат, несоизмеримых с положитнльным эффектом соосной схенмы (по крайней мере, на первых порах).
--
זבס

TNT>Хочу добавить еще некоторые недостатки соосной схемы:

Да, хотел добавить сам, но вылетело из головы.

TNT>1) Схлестывание лопастей при некоторых маневров вертолета(камовцы из-за этого потеряли два Ка-50 и другие машины).

Если точнее, то не два Ка-50, а один В-80 (прототип) и один Ка-50Ш, когда погиб Воробьёв. В первом случае машину сильно доработали в этом направлении, а во втором были серьёзно нарушены эксплуатационные ограничения.

Вообще, проблему перехлёста лопостей до неприличия раздувают милевцы.

В классической схеме есть тот же недостаток, который обычно умалчивается - при интенсивном маневрировании есть опасность зацепить несущим винтом хвостовую балку. И такое случалось не раз

И вообще, у любой техники есть предельные ограничения по эксплуатации, выход за которые грозит бедой. Если просто визуально сравнивать маневренность Ми-28 и Ка-50 на пилотаже, то Ми-28 кажется весьма неповоротливым в сравнении И по угловым скоростям разворотов, и по маневренности, и по разгонным характеристикам.

Про потери других соосников от перехлёста у меня нет данных.

TNT>2) Большие габариты по высоте.

Зато бОльшая компактность трансмиссии. Одно компенсирует другое.

TNT>3) Большое лобовое сопротивление (чтобы получить высокую крейсерскую скорость перешли на Ка-60).

Э... Тут всё не так просто. Действительно, соосная схема обладает несколько бОльшим лобовым сопротивлением. Но зато несравнимо более устойчива на бОльших скоростях - опрокидывающий момент в значительной степени компенсируется вторым винтом.

TNT>4) Ограничение по крузоподъемности (нет тяжелых транспортных вертолетов как Ми-26).

Это уже не от соосной схемы
Вообще, удельная грузоподъёмность соосной схемы заметно выше за счёт бОльшего КПД (меньше энергии тратится на паразитную "закрутку" воздуха). И то, что не делают тяжёлых соосников, то это скорее всего от того, что в них нет спроса...

Да нет 126 стали делать не у нас, а в Румынии, замешкались, потом начались известные события и т.д. , а машина класс была. Успели построить не более 20 машин, а потом заморозили. А Ка-226 прямое продолжение Ка-126, и то же очень безопасная мшина.

>> В.Малюх... Мнэээ... А с чего бы это камовцы тогда свой В-12
>> не стали делать соосным?

Vale (aka 00)>Ой ли? В-12 Милевский - знаю, камовский- ???

Тьфу ты, думал одно а написал про другое, старею Естественно речь про Ка-22. Прошу у всех прощения.

Waldi>Я дико извиняюсь за дилентантизм в вертолетах, но не мог бы кто-нибудь меня на пальцах просветить, зачем обязательно применять втулку регулируемого шага - как на классической схеме, так и на соосной (там это особенно сложно). Нельзя ли просто наклонять вал несущего винта в нужную сторону? Если влом объяснить, то можно пальцем в Инете показать.

Представьте, какая задача — перемещать по двум степеням свободы механизм, через который передается усилие в десяток тонн. Причем перемещать с достаточной для нормального управления скоростью и точностью.

Waldi>=Представьте, какая задача — перемещать по двум степеням свободы механизм, через который передается усилие в десяток тонн=
Waldi>Представил... - ужаснулся Но создать кардан для легких вертолетов технически возможно.

Проведи простой эксперимент - раскрути колесо велосипеда и попробуй его понаклонять, потом то же самое с неподвижным колесом - почувствуй разницу Привода нужны нехилые, чтобы весь ротор качать, да и какой а смысл в этих всех карданах, они конструктивно будут не намного проще нынешнего автомата перекоса.

А кроме кардана разве не потребуется циклическое изменение шага лопастей?

varban>А кроме кардана разве не потребуется циклическое изменение шага лопастей?

Для классической схемы без этого никак...

Хотя есть ещё один вариант, совсем уж фантастичный - циклическое изменение межлопастного угла В смысле, чтобы скорость движения лопастей по ходу полёта и против него была разной.

Если уж такая пьянка пошла, возможен и третий вариант.
Изменение формы лопасти в ПЛАНЕ Т.е. при движении против полета конец лопасти отстает от корня; все точки лопасти между ними - по желаемому закону (не обязательно линейному ); а при движении по полету - наоборот.
Дело за малым - создать такой материал... уж скорее ВЫРАСТИТЬ такую лопасть.
Но поскольку эта лопасть будет живая и умная, мне кажется, ей будет легче кривизну профиля менять [img]biggrin.gif[/img]