Автожир своими руками. Чертежи, краткое описание работ

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.

Содержание

Среди современных летающих аппаратов особой популярностью пользуется бескрылая техника. Что такое автожир (autogyro) или, как еще его именуют, вертоплан, жироплан? Все эти термины относятся к одному и тому же бескрылому летательному аппарату с двумя винтами (горизонтальным и вертикальным оперением). На Западе легкий винтокрылый агрегат принято называть гироплан, ротоплан, гирокоптер. Все названия отражают принцип, благодаря которому эта уникальная техника успешно удерживается в воздушном пространстве.

Изобретатель автожиров

Этот летательный аппарат был изобретен в 1919 году испанским инженером Хуаном де ла Сиерва. Его автожир впервые увидел небо весной 1923 года. Возобновился интерес к ротопланам с конца 1950 гг благодаря Игорю Бенсену, который продавал винтокрылые летательные аппараты собственного производства. Его изобретения были простейшими одноместными жиропланами облегченной конструкции и продавались комплектами для самостоятельной сборки. Единственная модель гироплана, переименованная на pegasus, которая сохранилась до наших дней, находится у жителя Калифорнии.

Принцип работы

Конструктивные особенности и принцип действия жироплана похожи с планером, самолетом, дельталетом или мотодельтапланом. Подъемная мощность обеспечивается встречным воздушным потоком, а роль крыльев исполняет несущий свободновращающийся винт (ротор). Эта особенность обеспечивает горизонтальный полет автожира, за счет чего он держится на воздухе. Общий шаг винта регулируется производителем, при эксплуатации изменению не подлежит.

Поступательное движение осуществляется тянущим усилием маршевого двигателя гироплана, если он расположен спереди, и толкающим действием, когда мотор находится сзади. Чтобы запустить движение лопастей ротора, то есть для вращения винта, требуется только воздушный поток, что и называется режимом авторотации. Сопротивление винта в воздухе раскручивает пропеллер, благодаря чему срабатывает аэродинамический принцип, запускающий трансмиссию, и гироплан начинает свободно планировать.

Управление

Стандартные автожиры с вертикальным взлетом могут управляться и перемещаться относительно трех пространственных осей: продольной, поперечной, вертикальной. Путевое управление винтокрылого аппарата осуществляется рулем направления, который закреплен на хвостовой части фюзеляжа. Наклон плоскости вращения несущего винта, за счет чего выполняется требуемый угол тангажа, достигается отклонением ручки управления жироплана.

Принцип движения педалей и ручки гироплана подчинен инстинктивным манипуляциям человека для сохранения равновесия во время полета, как и при управлении самолетом. Перемещение ручки в какую-либо сторону влечет за собой отклонение оси несущего винта в том же направлении, за счет чего осуществляется поворот жироплана. В механизме управления гироплана задействованы еще вилки с наконечниками.

Скорость полета

Классические автожиры передвигаются в воздушном пространстве со скоростью в среднем 120 км/ч при расходе топлива около 15 л на 100 км. Развивать быстроту полета жиропланы способны от 25 до 180 км/ч, рекордная отметка темпа перемещения в воздухе была зафиксирована в 207 км/ч. В связи с этими характеристиками, автожир можно сравнить с автомобилем по экономичности расхода топлива и скорости с той лишь разницей, что передвигается он по воздуху.

Режимы полета

В основном аэродинамический полет на автожире проходит в штатном режиме. Не зря жироплан причисляется к самым безопасным, промежуточным между вертолетом и самолетом, летательным аппаратам. Однако случаются и с автожиром нештатные ситуации, такие как разгрузка ротора, обледенение, мертвая зона авторотации, кувырок. Главным достоинством жироплана является то, что при потере скорости, отказе двигателя или любых сбоях в управлении он способен совершить безопасную посадку.

Использование

Жиропланы используют для быстрого перемещения вместо автомобилей. Преимуществом автожира перед наземными транспортными средствами выступает полная свобода при совершении маневров и отсутствие пробок. Жироплан идеально подходит для кратковременных развлекательных и туристических воздушных прогулок. Для этих целей предпочтительней модели, рассчитанные на двух или трех пассажиров.

Гиропланы применяют для военных и деловых полетов с целью осмотра определенной территории, контролирования нефтепроводов, охраны пограничных зон, мониторинга возгорания в лесных массивах. Современный гирокоптер с камерой применяют для аэрофотосъемок либо воздушных видеосъемок, благодаря широкому обзору и низкой вибрации в отличие от вертолетов.

Разработка в СССР и России

Стремительное развитие авиации в начале XX века привело к появлению самых разнообразных летательных агрегатов. Советский жироплан был разработан и сконструирован Н.И. Камовым. Первый полет на этом автожире под названием КАСКР-1 «Красный инженер» был совершен в 1929 году пилотом-испытателем в компании самого конструктора. В настоящий период в России разработка автожиров производится несколькими ведущими компаниями: «За облака», «Аэро-Астра», «АвиаМастер».

Современные автожиры

По прошествии нескольких десятков лет после создания первых жиропланов философия постоянного совершенствования повлекла за собой изобретение автожира с закрытой кабиной. Современные гиропланы, кроме элегантного дизайна, отличает усовершенствованная конструкция механизмов взлета, приземления и управления винтокрылым летательным аппаратом во время полета, обеспечивающая ему безопасность.

Классификация

По принципу размещения маршевого винта гиропланы классифицируются на два типа: с тянущим и толкающим винтом. Первый вариант летательных агрегатов имеет лучшую возможность охлаждения двигателя, благодаря винтовому обдуву. Преимуществом моделей автожиров с тянущим винтом является их безопасность при механическом воздействии на носовую часть во время аварии. Достоинством конструкции жиропланов с толкающим винтом выступает лучший обзор из кабины.

Специальные свойства

Большинство современных автожиров оборудованы механизмом предварительной раскрутки втулки ротора. При подобном варианте конструкции ротор раскручивается до разбега винтокрылого летательного аппарата. Предварительная раскрутка винта жироплана существенно укорачивает его разбег и при встречном потоке ветра подъем возможен с места. Короткий взлет гироплана является самым приемлемым вариантом при отсутствии в России легкодоступных аэродромов. Модели с прыжковым взлетом, к примеру, как жироплан Cartercopter, универсальны.

Видео

Нашли в тексте ошибку? Выделите её, нажмите Ctrl + Enter и мы всё исправим!

Большинство из людей, не имеющих прямого отношения к авиации, увидев это летательный аппарат в полете или стоящим на земле, скорее всего подумают: «Какой забавный маленький вертолетик! » — и сразу совершат ошибку. Внешним сходством, по сути, все и заканчивается. Дело в том, что для полета автожира и вертолета используются совершенно различные принципы.

Почему автожир летает

У вертолета подъемная и движущая сила создаются вращением несущего винта (одного или нескольких), постоянный привод на который передается от двигателя через сложную систему трансмиссии. Автомат перекоса изменяет плоскость вращающегося винта в нужном направлении, обеспечивая поступательное движение и маневрирование, регулируя скорость.

Рассказ о другом виде летательного аппарата сверхлегкой авиации — , читайте так же на нашем сайте.
Рассказ о мотопараплане и аэрошюте находится . Узнайте какие бывают аппараты с мягким крылом и тягой на двигателе.

Конструкция и принцип действия автожира совершенно иной, и, наверное, более схож даже с самолетом (планером, мотодельтапланом).

Подъемная сила обеспечивается встречным потоком воздуха, а вот в роли крыла выступает свободно вращающийся винт (его принято называть ротором). Поступательное движение обеспечивается тянущим или толкающим усилием маршевого двигателя, расположенного, соответственно, впереди или сзади летательного аппарата. А что же придает вращение ротору – всего лишь встречный воздушный поток. Это явление называется авторотацией .

Вне всякого сомнения, принцип был подсказан самой природой. Можно обратить внимание на семена некоторых деревьев (клена, липы), которые снабжены своеобразным пропеллером. Созрев, высохнув и отделившись от ветки, они не падают вертикального вниз. Сопротивление воздуха раскручивает их «роторы», и семена могут достаточно длительное время планировать , улетая от родного дерева на очень значительные расстояния. Сила тяжести, конечно, берет свое, и приземление их неминуемо. Но в том то и состоит задача человеческого гения, чтобы найти средства управлять подобным полетом.

У автожира отбор мощности от двигателя на ротор производится только в самой начальной фазе полета, для придания ему необходимой для взлета частоты вращения. Далее – короткий разбег, подъем – и все, вступает в силу закон авторотации – ротор вращается совершенно самостоятельно, вплоть до полной посадки аппарата. Расположенный под определенным углом атаки, он и создает необходимую для полета подъемную силу.

История летательного аппарата

Первым, кто всерьез занялся исследованиями и практическим применением принципа авторотации, был испанский инженер-конструктор Хуан де ла Сиерва . Начавшему заниматься самолетостроением на самой заре авиации, ему пришлось пережить катастрофу своего детища – трёхмоторного биплана, и он полностью переключился на совершенно не исследованный раздел воздухоплавания.

Им же был, после длительных испытаний в аэродинамической трубе, сформулирован и теоретически обоснован принцип авторотации. К 1919 году первая модель была разработана в чертежах, а в 1923 году автожир С-4 впервые поднялся в воздух . По конструкции это был обычный самолетный корпус, вместо крыльев оснащенный ротором. После ряда доработок был даже налажен небольшой серийный выпуск подобных аппаратов во Франции, Англии, США.

Практически параллельным курсом шли и советские авиаконструкторы. В специально созданном отделе особых конструкций (ООК) ЦАГИ велась разработка собственных автожиров. В итоге первый советский аппарат КАСКР-1 поднялся в воздух в 1929 году .

Разработан он был группой молодых инженеров, в состав которой входил Николай Ильич Камов , позже – выдающийся авиаконструктор вертолетов серии «Ка». Примечательно, что Камов, как правило, всегда принимал участие и в летных испытаниях своего детища.

КАСКР-2 был уже более доведенной и надежной машиной, что было продемонстрировано представительной правительственной комиссии на Ходынском аэродроме в мае 1931 года .

Дальнейшие изыскания и конструкторские доработки привели к созданию серийной модели, которая получила название Р-7 . Этот аппарат был создан по схеме крылатого автожира, что позволяло значительно снизить нагрузку на ротор, повысить скоростные качества.

Н.И. Камов не только разрабатывал и совершенствовал свой аппарат, но и постоянно искал ему практическое применение. Уже в те годы с автожиров Р-7 проводилось опыление сельскохозяйственных угодий .

Во время спасательной операции по снятию с льдины первой полярной экспедиции Папанина в 1938 году, на ледоколе «Ермак» стоял готовый к взлету Р-7. Хотя помощь подобной палубной авиации тогда не понадобилась, сам факт говорит о высокой надежности машины.

К сожалению, Вторая Мировая война прервала многие конструкторские начинания в этой области. Последовавшее позднее повальное увлечение вертолетной техникой отодвинуло автожиры на задний план.

Автожир воюет

Понятно, что в первой половине прошлого века, в это чрезвычайно милитаризованный период, любые новые разработки рассматривались в плоскости применения их для военных нужд. Не избежал этой участи и автожир.

Первой боевой винтокрылой машиной стал тот же Р-7 . Учитывая его способность поднимать в воздух полезную нагрузку в 750 кг, на него ставили 3 пулемета, фотоаппаратуру, средства связи и даже небольшой бомбовый комплект.

Боевая эскадрилья автожиров А-7-ЗА в составе 5 единиц принимала участие в боях на Ельнинском выступе . К сожалению, полное на тот момент господство противника в небе не дало возможности использовать эти тихоходные аппараты для настоящего ведения разведки днем – они использовались только в ночное время, в основном – для разбрасывания агитационных материалов над вражескими позициями. Знаменателен тот факт, что инженером эскадрильи был никто иной, как М.Л. Миль , будущий конструктор вертолетов серии «Ми» .

Использовали автожиры и наши противники. Специально для нужд подводного флота Германии был разработан безмоторный аппарат «Фокке-Ахгелис» ФА-330 , по сути – автожир-змей. Собирался он за считанные минуты, затем принудительно раскручивался ротор, и автожир взлетал на высоту до 220 метров, буксируемый идущей на полном ходу субмариной. Такая высота полета позволяла вести наблюдение в радиусе до 50 километров.

Смелые попытки были и у англичан. Готовясь к предстоящему вторжению в Северной Франции, они вообще планировали совместить автожир с боевым армейским джипом для десантирования с борта тяжелого бомбардировщика. Правда, даже после достаточно успешных испытаний, вопрос был снят.

Достоинства и недостатки автожира

Создателям автожира удалось решить массу вопросов безопасности и экономичности полетов, которые не удается воплотить на самолетах или вертолетах:

Потеря скорости, например, при выходе маршевого двигателя из строя, не приводит к сваливанию в «штопор».
Авторотация ротора позволяет совершить мягкую посадку даже при полной потери поступательного движения. Кстати, это свойство используется и вертолетах – там предусмотрено включение режима авторотации в аварийных ситуациях.
Малая длина взлетного разбега и площадки приземления.
Малочувствителен к термическим потокам и турбулентности.
Экономичен в эксплуатации, прост в постройке, производство его значительно дешевле.
Управление автожиром намного проще, чем у самолетов или у вертолетов.
Практически не боится ветра: 20 метров в секунду для него – нормальные условия.

Есть конечно, и ряд недостатков , над устранением которых постоянно работают конструкторы-энтузиасты:

Существует вероятность «кувырка» при посадке, особенно у моделей со слабым хвостовым оперением.
Не до конца исследовано явление, называющееся «мёртвая зона авторотации», приводящее к прекращению вращения ротора.
Недопустимы полеты на автожире в условиях возможного оледенения – это может привести к выходу ротора из режима авторотации.

В целом же, преимущества значительно перевешивают недостатки , что позволяет отнести автожир к разряду самых безопасных летательных аппаратов.

Есть ли будущее?

Поклонники этого вида мини-авиации на подобный вопрос дружно отвечают, что «эра автожиров» только начинается. Интерес к ним возродился с новой силой, и сейчас во многих странах мира выпускаются серийные модели таких летательных аппаратов.

По своей вместимости, скорости и даже расходу топлива автожир смело конкурирует с привычными легковыми автомобилями, превосходя их в своей многофункциональности и не привязанностью к дорогам.

Кроме чисто перевозочной функции, автожиры находят свое применение, выполняя задачи по патрулированию лесных массивов, морских побережий, гор, оживленных автострад, вполне могут применяться для проведения аэрофотосъёмок, видеозаписи или наблюдения.

Некоторые современные модели оснащаются механизмом «прыжкового» взлета, другие позволяют осуществить успешный взлет с места при наличии ветра более 8 км/час, что еще больше повышает функциональность автожиров.

Ведущим производителем на современном рынке таких аппаратов является немецкая компания «Autogyro» , выпускающая до 300 машин в год. Стараются не отстать и россияне – в нашей стране производят целый ряд серийных моделей: «Иркут» Иркутского авиазавода, «Твист» аэроклуба «Твистер-клуб», «Охотник» НПЦ «Аэро-Астра» и другие.

Число поклонников такого вида покорения неба постоянно растет.

Фотогалерея автожиров

Особенности

Промежуточное положение между автожиром и вертолётом занимает винтокрыл , который имеет подключаемый привод несущего винта от двигателя и отличается от автожира тем, что может использовать не только режим авторотации , но и режим вертолётного полёта. На больших скоростях роторная система винтокрыла действует сходным с автожиром образом (в режиме авторотации), обеспечивая только подъёмную силу, но не тягу. Можно сказать, что винтокрыл сочетает в себе качества автожира и вертолёта.

Первые автожиры с ротором без автомата перекоса управлялись с помощью аэродинамических рулей , поэтому вертикальная посадка получалась неуправляемой и обычно считалась чрезвычайным режимом. Современные системы управления наклоном плоскости несущего винта (втулка обладает двумя степенями свободы) позволяют производить посадку без пробега, так как управляемость аппарата не зависит от его воздушной скорости. Для реализации вертикального старта (подскоком) возможна предварительная раскрутка несущего винта с нулевым шагом на земле (от двигателя), с последующим отключением его привода и установкой рабочего шага винта .

История

Автожиры изобрёл испанский инженер Хуан де ла Сиерва в 1919 году , его автожир С-4 (англ.) русск. совершил свой первый полёт 9 января 1923 года .

Основное развитие теория автожиров получила в 1930-е годы. С изобретением и массовым строительством вертолётов интерес к практическому применению автожиров упал настолько, что разработки новых моделей были прекращены. Новый этап интереса к автожирам начался в конце 1950-х - начале 1960-х годов. В это время Игорь Бенсен (англ.) русск. в США активно пропагандировал гирокоптеры собственной конструкции - лёгкие одноместные простейшие автожиры, которые продавались в виде наборов для самостоятельной сборки и были доступны по цене широкому кругу желающих. Кроме того, на рубеже 1960-х годов в США и Канаде были разработаны и получили сертификаты типа три модели двухместных автожиров с прыжковым взлётом:

Umbaugh 18A (позже известный как Air & Space 18A)
Buhl A-1 Autogyro
Avian 2/180 (англ.) русск.

Из этих трёх моделей первые две выпускались серийно. Несколько аппаратов этих моделей летают до сих пор. Avian 2/180 был построен в количестве нескольких прототипов разной конфигурации, но серийно не выпускался. Единственный сохранившийся (нелетающий) аппарат этой модели сейчас находится в частном владении в Калифорнии , причём владелец изменил его название на Pegasus.

Свойства

Большинство автожиров не могут взлетать вертикально, но им требуется гораздо более короткий разбег для взлёта (10-50 м, с системой предраскрутки ротора), чем самолётам . Почти все автожиры способны к посадке без пробега или с пробегом всего несколько метров, к тому же эти аппараты способны висеть на одном месте при сильном встречном ветре. Таким образом, по манёвренности они находятся между самолётами и вертолётами, несколько уступая вертолётам и абсолютно превосходя самолёты .

Автожиры, в некотором отношении, превосходят самолёты и вертолёты по безопасности полёта . Самолёту опасна потеря скорости, поскольку он сваливается при этом в штопор . Автожир при потере скорости начинает снижаться. При отказе мотора автожир не падает, вместо этого он снижается (планирует), используя эффект авторотации (несущий винт вертолёта при отказе двигателя также переводится в режим авторотации, но на это теряется несколько секунд и падают обороты ротора, важные при вынужденной посадке). Пилот может в полной степени управлять направлением снижения, используя все системы управления автожиром. При посадке автожиру не требуется посадочная полоса , что тоже важно для безопасности полёта, особенно при вынужденной посадке в незнакомом месте.

Скорость автожира сравнима со скоростью лёгкого вертолёта и несколько уступает лёгкому самолёту. По расходу топлива они уступают самолётам, техническая себестоимость лётного часа автожира в несколько раз меньше, чем у вертолёта, благодаря отсутствию сложной трансмиссии; теоретически автожиры также более экономичны, чем вертолёты . Типичные автожиры летают со скоростью до 180 км/ч (рекорд 207,7 км/ч), а расход топлива составляет 15 л на 100 км при скорости 120 км/ч. Таким образом, по скорости и экономичности автожир напоминает автомобиль [ ] с той разницей, что перемещается по воздуху.

Ещё одним преимуществом является широкий обзор и гораздо меньшая, чем в вертолётах, вибрация, что делает их очень удобными для аэрофотосъёмок , видеосъёмок и наблюдения.

Автожир также имеет существенное преимущество перед другими типами лёгких летательных аппаратов: на нём можно летать даже в сильный (до 20 м/с) ветер.

Среди недостатков автожира (сравнительно с лёгким самолётом при равной мощности двигателя) можно назвать значительно больший расход топлива из-за большого сопротивления несущего винта, а также ряд присущих этому аппарату опасных режимов: потеря управления по тангажу (кувырок) и синусоидальная осцилляция, что привело к ряду катастроф автожиров в 1970-2000 годы.

Большинство автожиров одно- и двухместные. Существуют и трёхместные модели ‒ российский автожир «Охотник-3», выпускающийся научно-производственным центром Аэро-Астра-Автожир , и автожир А002, серийно выпускающийся ИАПО «Иркут» . При скорости ветра более 8 м/с взлетает с места, в штиль нужен разбег до 15 м.

Самыми массовыми в последние годы стали автожиры немецкой компании AutoGyro (нем.) русск. . Начиная с 2003 года выпуск этих аппаратов быстро увеличивался и сейчас составляет более 300 машин в год .

Классификация

По расположению маршевого винта автожиры делятся на 2 типа: с тянущим винтом (исторически первые аппараты) и с толкающим винтом (наиболее распространённые в настоящее время). Преимущества схемы с тянущим винтом: лучшее охлаждение двигателя за счёт обдува винтом и несколько большая безопасность при аварии с ударом носовой частью (в схеме с толкающим винтом при такой аварии двигатель, расположенный за кабиной, может завалиться вперёд и травмировать пилота). В то же время, в схеме с толкающим винтом лучше обзор из кабины. У обеих схем есть и другие присущие им преимущества и недостатки.

Специальные свойства

Некоторые автожиры способны к прыжковому взлёту. При этом лопасти несущего винта ставятся горизонтально (в малый общий шаг), винт раскручивается до оборотов, превышающих номинальные полётные, затем его лопасти поворачиваются в полётный шаг. Взлёт происходит по вертикали за счёт накопленной энергии винта. Осуществление такой схемы требует значительного усложнения конструкции втулки ротора и утяжеления лопастей, поэтому автожиры с прыжковым взлётом мало распространены.

Многие автожиры оснащены предварительной раскруткой ротора. В этом случае ротор раскручивается до начала разбега автожира (через передачу от маршевого двигателя или от отдельного привода). Предварительная раскрутка значительно сокращает длину взлётного разбега автожира, а при встречном ветре взлёт происходит почти «с места».

Разрабатываемый американским энтузиастом Джеем Картером шестиместный автожир CarterCopter (англ.) русск. с прыжковым взлётом обладает уникальной возможностью замедлять вращение несущего винта на больших скоростях, при этом несущая сила обеспечивается крылом небольшого размаха, разница в подъёмной силе идущих вперёд и назад лопастей становится неактуальна. За счёт этого возможен разгон до уникальных для винтокрылой техники скоростей за 600 км/ч. Первый полет 24.09.1998 года, крушение 17.06.2005 года. Проект переименован в Carter Personal Air Vehicle.

Достоинства

Аппарат в среднем гораздо дешевле лёгких самолётов и вертолётов;
Управлять автожиром проще, чем самолётом и вертолётом;
Один из самых безопасных летательных аппаратов, что обусловливают следующие его особенности:
- не подвержен штопору ;
- способен совершать мягкую посадку с неработающим двигателем;
- малы требования к площадке для посадки;
- гораздо менее чувствителен к термическим потокам (по сравнению с дельтапланом и парапланом);
- менее чувствителен к турбулентности (по сравнению с самолётом).

Недостатки

Основным минусом автожиров является более низкий КПД использования силовой установки, из-за чего при равном полетном весе и скорости автожиру требуется более мощный двигатель, чем самолету или дельталету .

У автожира с двухлопастным несущим ротором есть несколько специфичных опасных режимов полета (разгрузка ротора, кувырок, мертвая зона авторотации и пр.), которые нельзя допускать при полете во избежание падения. Кувырок характерен в основном для аппаратов с неправильно расположенными относительно друг друга центром тяжести и вектором тяги маршевого винта, а также с недостаточно развитым хвостовым оперением.

Полеты на автожире в условиях обледенения представляют большую опасность, поскольку при обледенении ротора он быстро выходит из режима авторотации, что приводит к падению.

Разработка автожиров в СССР и России

В 1936 году на заседании специальной комиссии при Политбюро ЦК ВКП(б), курировавшей создание первой дрейфующей станции в

Особенности

Ротор, вал и двигатель автожира VPM M-16

Автожиры также отличаются от винтокрылов , которые имеют постоянный привод несущего винта от двигателя, позволяющий им использовать как режим авторотации, так и режим вертолётного полёта. На больших скоростях их роторная система действует сходным с автожиром образом (в режиме авторотации шага), обеспечивая только подъёмную силу, но не тягу. Можно сказать, что винтокрылы занимают промежуточное положение, сочетая в себе качества автожиров и вертолётов.

Первые автожиры управлялись с помощью аэродинамических рулей , поэтому вертикальная посадка получалась неуправляемой и обычно считалась чрезвычайным режимом. Современные системы управления наклоном плоскости несущего винта (втулка обладает двумя степенями свободы) позволяют производить посадку без пробега, так как управляемость аппарата не зависит от его воздушной скорости. Для реализации вертикального старта (подскоком) возможна предварительная раскрутка несущего винта с нулевым шагом на земле (от двигателя), с последующим отключением его привода и установкой рабочего шага винта .

История

Автожиры изобрёл испанский инженер Хуан де ла Сиерва в 1919 году, его автожир С-4 совершил свой первый полёт 9 января 1923 года.

Основное развитие теория автожиров получила в 1930-е годы. С изобретением и массовым строительством вертолётов интерес к практическому применению автожиров упал настолько, что разработки новых моделей были прекращены. Новый этап интереса к автожирам начался в конце 1950-х - начале 1960-х годов. В это время Игорь Бенсен в США активно пропагандировал гирокоптеры собственной конструкции - лёгкие одноместные простейшие автожиры, которые продавались в виде наборов для самостоятельной сборки и были доступны по цене широкому кругу желающих. Кроме того, на рубеже 1960-х годов в США и Канаде были разработаны и получили сертификаты типа три модели двухместных автожиров с прыжковым взлётом:

Umbaugh 18A (позже известный как Air & Space 18A)
Avian 2/180

Свойства

Современный легкий автожир с закрытой кабиной

Большинство автожиров не могут взлетать вертикально, но им требуется гораздо более короткий разбег для взлёта (10-50 м, с системой предраскрутки ротора), чем самолётам . Почти все автожиры способны к посадке без пробега или с пробегом всего несколько метров, к тому же эти аппараты способны висеть при сильном встречном ветре. Таким образом, по маневренности они находятся между самолётами и вертолётами, несколько уступая вертолётам и абсолютно превосходя самолёты.

Автожиры, в некотором отношении, превосходят самолёты и вертолёты по безопасности полёта. Самолёту опасна потеря скорости, поскольку он сваливается при этом в штопор . Автожир при потере скорости начинает снижаться. При отказе мотора автожир не падает, вместо этого он снижается (планирует), используя эффект авторотации (несущий винт вертолёта при отказе двигателя также переводится в режим авторотации, но на это теряется несколько секунд, важных при вынужденной посадке). Пилот может в полной степени управлять направлением снижения, используя все системы управления автожиром. При посадке автожиру не требуется посадочная полоса , что тоже важно для безопасности полёта, особенно при вынужденной посадке в незнакомом месте.

Скорость автожира сравнима со скоростью лёгкого вертолёта и несколько уступает лёгкому самолёту. По расходу топлива они уступают и самолётам, и вертолётам, но техническая себестоимость лётного часа автожира в несколько раз меньше, чем у вертолёта, благодаря отсутствию сложной трансмиссии. Типичные автожиры летают со скоростью до 180 км/ч (рекорд 207,7 км/ч), а расход топлива составляет 15 л на 100 км при скорости 120 км/ч. Таким образом, по скорости и экономичности автожир напоминает автомобиль, с той разницей, что не застревает в пробках.

Ещё одним их преимуществом является широкий обзор и гораздо меньшая, чем в вертолётах, вибрация, что делает их очень удобными для аэрофотосъёмок , видеосъёмок и наблюдения.

Большинство автожиров одно- и двухместные. Существуют и трёхместные модели - российский автожир «Охотник -3», выпускающийся научно-производственным центром Аэро-Астра-Автожир , и автожир А002, серийно выпускающийся ИАПО «Иркут» . При скорости ветра более 8 м/с взлетает с места, в штиль нужен разбег до 15 м.

Самыми массовыми в последние годы стали автожиры немецкой компании Autogyro. Начиная с 2003 года выпуск этих аппаратов быстро увеличивался и сейчас составляет более 300 машин в год.

Классификация

Автожир Avro Rota Mk 1 (Cierva Autogiro C30 A) - классический автожир с тянущим винтом, 1930-е

По расположению маршевого винта автожиры делятся на 2 типа: с тянущим винтом (исторически первые аппараты) и с толкающим винтом (наиболее распространённые в настоящее время). Преимущества схемы с тянущим винтом: лучшее охлаждение двигателя за счёт обдува винтом, и несколько большая безопасность при аварии с ударом носовой частью (в схеме с толкающим винтом при такой аварии двигатель, расположенный за кабиной, может завалиться вперёд и травмировать пилота). В то же время, в схеме с толкающим винтом лучше обзор из кабины. У обеих схем есть и другие присущие им преимущества и недостатки.

Специальные свойства

Некоторые автожиры способны к прыжковому взлёту. При этом лопасти несущего винта ставятся горизонтально (в малый общий шаг), винт раскручивается до оборотов, превышающих номинальные полётные, затем его лопасти поворачиваются в полётный шаг. Взлёт происходит по вертикали за счет накопленной энергии винта. Осуществление такой схемы требует значительного усложнения конструкции втулки ротора и утяжеления лопастей, поэтому автожиры с прыжковым взлётом мало распространены.

Достоинства

Аппарат в среднем гораздо дешевле лёгких самолётов и вертолётов;
Управлять автожиром проще, чем самолётом и вертолётом;
Один из самых безопасных летательных аппаратов, что обусловливают следующие его особенности:
- не подвержен штопору ;
- способен совершать мягкую посадку с неработающим двигателем;
- малы требования к площадке для посадки;
- гораздо менее чувствителен к термическим потокам (по сравнению с дельтапланом и парапланом);
- менее чувствителен к болтанке (по сравнению с самолётом).

Недостатки

У автожира есть несколько специфичных опасных режимов полета (разгрузка ротора, кувырок, мертвая зона авторотации и пр.), которые нельзя допускать при полете во избежание падения. Кувырок характерен в основном для аппаратов с неправильно расположенными относительно друг друга центром тяжести и вектором тяги маршевого винта, а также с недостаточно развитым хвостовым оперением.

В культуре

Автожир присутствует в Фэнтези вселенной Warcraft у расы гномов (Gnomes), под названием Гирокоптер. Используется как средство разведки. Вследствие созвучности слов Гирокоптер (автожир) и Геликоптер (вертолет) большинство игроков считает их вертолетами. Тем не менее, в русской версии был переведен как ветролет .
Также данный летательный аппарат можно встретить в игре «Commandos: Behind Enemy Lines» в миссии «Слепое правосудие», где одной из целей является отход группы диверсантов с использованием автожира.
Ещё одна игра, где есть автожир - GTA Vice City Stories (Sony PSP). Правда управляется он и ведёт себя как обычный вертолёт.
Автожиры являются распространённым транспортным средством в серии произведений о Конфедерации Меганезия современного российского автора Александра Розова.
Присутствовал в качестве секретного транспорта в Saints Row 2.
В фильме «Живёшь только дважды» (You Only Live Twice) - Джеймс Бонд в исполнении Шона Коннери. Название автожира - Little Nellie, WA-116, спроектирован и построен Кеном Воллисом (Ken Wallis).
Во втором фильме «Безумный Макс» (Mad Max, The Road Warrior).

Разработка автожиров в СССР и России

Современный лёгкий автожир Arrow-Copter AC-10

В 1936 году на заседании специальной комиссии при Политбюро ЦК ВКП(б), курировавшей создание первой дрейфующей станции в Северном Ледовитом океане , обсуждались варианты доставки полярников на льдину. Сын В. Чапаева Аркадий Чапаев (1914-1939) предложил изготовить автожиры. Их следовало подвесить под крылья тяжёлого транспортного самолёта. Идея не прошла.

В настоящее время разработками автожиров в России занимаются несколько групп и предприятий:

ИАПО - модель А002 «Иркут»
«Аэро-Астра» - модель «Охотник»
Твистер-клуб - модель «Твист»
АвиаМастер - модель «Инспектор»

Примечания

Ссылки

Русскоязычный форум по автожирам - ответы на вопросы по теории и практике автожиров (рус.)
Русскоязычный форум по автожирам (рус.)
Англоязычный форум по автожирам - теоретическая и практическая информация (англ.)
Сайт по ветропланам (автожирам) - Общая и техническая информация, дилеры, условия приобретения. (рус.) (англ.)
(рус.)