Proč vírník létá? Co je to vírník nebo gyrokoptéra? Základní geometrické parametry vírníku s podvozkem s příďovým kolem
Jak vyrobit vírník vlastníma rukama? Tuto otázku si s největší pravděpodobností položili lidé, kteří opravdu milují nebo chtějí létat. Stojí za zmínku, že možná ne každý o tomto zařízení slyšel, protože není příliš běžné. Byly široce používány pouze do doby, než byly vynalezeny vrtulníky v podobě, v jaké existují nyní. Od okamžiku, kdy se takové modely letadel vznesly na oblohu, vírníky okamžitě ztratily svůj význam.
Jak postavit vírník vlastníma rukama? Plány
Vytvořit jeden letadlo pro zájemce nebude těžké technická kreativita. Speciální nebo drahé nástroje stavební materiál také nebude potřeba. Prostor, který bude muset být přidělen pro montáž, je minimální. Okamžitě stojí za to dodat, že sestavení vírníku vlastníma rukama ušetří obrovské množství peněz, protože nákup továrního modelu bude vyžadovat obrovské finanční náklady. Než začnete s procesem modelování tohoto zařízení, musíte se ujistit, že máte po ruce všechny nástroje a materiály. Druhým krokem je vytvoření výkresu, bez kterého není možné sestavit stojící konstrukci.
Základní provedení
Okamžitě stojí za to říci, že postavit vírník vlastníma rukama je docela jednoduché, pokud je to kluzák. U ostatních modelů to bude poněkud složitější.
Takže, abyste mohli začít pracovat, budete muset mít mezi materiály tři duralové silové prvky. Jeden z nich bude sloužit jako kýl konstrukce, druhý bude fungovat jako axiální nosník a třetí bude sloužit jako stožár. Na nosník kýlu lze ihned připevnit řiditelné příďové kolo, které musí být vybaveno brzdným zařízením. Konce axiálního silového prvku musí být také vybaveny kolečky. Můžete použít malé díly ze skútru. Důležitý bod: pokud sestavíte vírník vlastníma rukama pro létání za lodí v závěsu, pak jsou kola nahrazena řízenými plováky.
Instalace farmy
Dalším hlavním prvkem je farma. Tato část je také namontována na předním konci nosníku kýlu. Toto zařízení je trojúhelníkové konstrukce, která je snýtována ze tří duralových rohů a poté vyztužena plechovými překryvy. Účelem tohoto provedení je zajistit tažné zařízení. Konstrukce kutilského vírníku s příhradovým nosníkem musí být provedena tak, aby se pilot tahem za šňůru mohl kdykoliv odvěsit z vlečného lana. Krov je navíc nezbytný i proto, aby na něj mohly být instalovány ty nejjednodušší letecké navigační přístroje. Patří mezi ně zařízení pro sledování rychlosti letu, stejně jako mechanismus bočního driftu.
Dalším hlavním prvkem je instalace pedálové sestavy, která se instaluje přímo pod vazník. Tato část musí mít kabelové připojení k řídícímu kormidlu letadla.
Rám pro jednotku
Při montáži vírníku vlastníma rukama je velmi důležité věnovat náležitou pozornost jeho rámu.
Jak již bylo zmíněno dříve, bude to vyžadovat tři duralové trubky. Tyto díly by měly mít průřez 50x50 mm a tloušťka stěn potrubí by měla být 3 mm. Podobné prvky se často používají při instalaci oken nebo dveří. Vzhledem k tomu, že do těchto trubek bude nutné vyvrtat otvory, musíte si pamatovat důležité pravidlo: při provádění práce by vrták neměl poškodit vnitřní stěnu prvku, měl by se jí pouze dotýkat a ne více. Pokud mluvíme o výběru průměru, měl by být vybrán tak, aby šroub typu MB mohl co nejtěsněji zapadnout do výsledného otvoru.
Ještě jedna důležitá poznámka. Při kreslení vírníku vlastníma rukama musíte vzít v úvahu jednu nuanci. Při sestavování zařízení by měl být stožár mírně nakloněn dozadu. Úhel sklonu této části je přibližně 9 stupňů. Při sestavování výkresu je třeba tento bod vzít v úvahu, abyste později nezapomněli. Hlavním účelem této akce je vytvořit úhel náběhu listů vírníku 9 stupňů, i když právě stojí na zemi.
Shromáždění
Montáž rámu vírníku vlastníma rukama pokračuje nutností zajistit axiální nosník. Je připevněna ke kýlu napříč. Chcete-li bezpečně upevnit jeden základní prvek k druhému, musíte použít šrouby 4 MB a také k nim přidat pojistné matice. Kromě tohoto upevnění je nutné vytvořit dodatečnou tuhost konstrukce. K tomu použijte čtyři výztuhy, které spojují obě části. Výztuhy musí být vyrobeny z úhlové oceli. Na koncích nosníku nápravy, jak již bylo zmíněno dříve, je nutné zajistit nápravy kol. K tomu můžete použít spárované klipy.
Dalším krokem při montáži vírníku vlastníma rukama je výroba rámu a opěradla sedadla. Pro sestavení této malé konstrukce je nejlepší použít také duralové trubky. Na sestavení rámu se skvěle hodí díly z dětských postýlek nebo kočárků. K upevnění rámu sedačky vpředu slouží dva duralové rohy o rozměrech 25x25 mm a vzadu je připevněn ke stožáru pomocí konzoly z ocelového rohu 30x30 mm.
Kontrola vírníku
Poté, co je rám připraven, sedačka je sestavena a připevněna, vazník je připraven, navigační přístroje a další důležité prvky vírníku jsou instalovány, je nutné zkontrolovat, jak hotová konstrukce funguje. Toto musí být provedeno před instalací a navržením rotoru. Důležité upozornění: výkon letadla je nutné zkontrolovat na místě, odkud jsou plánovány další lety.
Vírník A-002 je letoun umístěný mimo letiště, který kombinuje vlastnosti letadla a vrtulníku. Stejně jako helikoptéra má volně rotující hlavní rotor, který je poháněn nikoli motorem, ale proudem přicházejícího vzduchu a plní funkce křídla vytvářejícího vztlak. Na rozdíl od křídla letadla nemá hlavní rotor vírníku režimy pádu, což zajišťuje vysoká úroveň bezpečnost letadla.
Vírník je určen pro víceúčelové použití. Dokáže provést „skokový“ vzlet (bez rozjezdu pod úhlem 50-70° k horizontu) a vertikální přistání na omezené ploše úměrné velikosti samotného zařízení. Základní možnost vírník A-002, vyvinutý konstruktéry OKB lehkého letectví IAPO, umožňuje možnost úprav a různých konfigurací odnímatelných a přílohy v závislosti na požadavcích Zákazníka.
Vírník A-002 je vybaven uzavřenou, pohodlnou, vyhřívanou kabinou. V závislosti na typu motoru lze jako palivo použít následující třídy benzinu: AI-95, B-91/115, 100 a 100L. Pro uskladnění vírníku a jeho servis lze využít garáž pro auto. Celkové rozměry vírníku v poloze pro skladování a přepravu - mm: 5180 x 2750 x 2450. Tažení vírníku po zemi je prováděno osobním automobilem.
Vlastnosti vírníku:
- „skokový“ vzlet a přistání bez běhu;
- velký rozsah rychlostí horizontálního letu;
-uzavřená vyhřívaná kabina;
-Modulární design;
-malé rozměry;
- duální ovládání.
Problémy k řešení:
- administrativní a komunikační funkce;
-ekologická a radiační kontrola;
-přeprava lehkého nákladu;
- pátrací a záchranné operace;
-meteo- a ledový průzkum;
- naléhavé zdravotní péče v těžko přístupných oblastech;
- sledování stavu elektrického vedení, ropovodů a plynovodů;
-letecké snímkování;
-výcvik a výcvik pilotů.
Výkon a hospodárnost:
- náklady na lehký vírník jsou 2-3krát nižší než u vrtulníku stejné třídy s téměř identickými letovými vlastnostmi;
-možnost neletištní základny;
- snadná údržba;
-možnost využití garáže pro skladování vozu;
-použití motorového benzinu;
- nízké náklady na provoz.
Vlastnosti vírníku, které charakterizují jeho bezpečnost:
- jednoduchost a spolehlivost designu;
- režim bez zastavení a možnost bezpečného přistání v případě poruchy motoru;
-nízká citlivost na atmosférické turbulence;
- nevyžaduje ovládání vírníku vysoce kvalifikovaný palubní posádka.
"Skokový" vzlet vírníku:
Provádí se, když je nutné vzlétnout z omezené oblasti.
Předběžná rotace rotoru.
Odpojení převodovky, zvýšení celkového stoupání hlavního rotoru a zvednutí od země.
Snížení celkové rozteče hlavního rotoru a zrychlení na rychlost stoupání (výška 4-8 metrů).
Vylézt.
Přistání s vírníkem bez běhu:
Provádí se, když je nutné přistát na omezené ploše.
Sestup padákem.
Zvýšení celkového stoupání hlavního rotoru (pro strmé trajektorie a vertikální klesání).
Snížení vertikální rychlosti a přistání.
První let experimentálního vírníku A-002 se uskutečnil 6. července 2002 a 4. srpna 2005 byly zahájeny zkoušky sériového vírníku a práce na získání „typového osvědčení“ pro vírník A-002M v souladu s letectvím. Pravidla AP-27.
Design.
Konstrukce vírníku A002M poskytuje ubytování pro 3 osoby v kabině podle schématu 2 vpředu a 1 vzadu. Pilot je umístěn vpravo. Vírník je vybaven zdvojeným řízením pro cvičné lety.
Vírník A002M je navržen pro denní použití podle pravidel letu za viditelnosti za normálních povětrnostních podmínek. Lety ve vzdušném prostoru kategorie G lze provádět pomocí oznamovacího systému.
A002M lze použít jako víceúčelové letadlo.
Modul kabiny. Rám nýtovaného modulu kabiny je vyroben ve formě nosného rámu s vodou tvořícími plášti, dveřmi a upevňovacími prvky systému. Výkonový rám zajišťuje vnímání všeobecného letového a nouzového zatížení konstrukce.
Montážní jednotky pro jednotky a systémy jsou umístěny na nosném rámu kabiny.
Hlavní rotor. Dvoulistý hlavní rotor je vyroben na kardanu s vnitřním ovládáním hřídele. Při otáčení hlavního rotoru a působení ovládacích prvků nedochází k montážnímu pohybu listu v jednotlivém horizontálním závěsu v podélném závěsu kardanového rámu, což zajišťuje jednoduchost konstrukce a její vysoký zdroj. Ve skříni náboje hlavního rotoru je zabudována ozubená spojka pro předběžné dotáčení. Nerotační část náboje vrtule je kryta kapotáží.
Listy hlavního rotoru jsou vyrobeny z kompozitních materiálů. List je připevněn k náboji hlavního rotoru dvěma šrouby. Vyjmutí lopatek je možné při složeném pylonu do přepravní polohy.
Ocasní modul obsahuje ocasní výložník, ploutev s kormidlem, nastavitelný stabilizátor s koncovými podložkami a ocasní podpěru.
Kormidlo je vybaveno servokompenzátorem. Ocasní rameno a kýl mají nýtovanou strukturu. Panely kormidla a stabilizátor jsou vyrobeny z kompozitních materiálů.
Podvozek vírníku je vyroben podle tříkolového provedení s příďovým kolem. Přední podvozek je samonastavitelný, vybavený tlumičem třecího pohybu a odpruženým zámkem neutrální polohy. Hlavní kola jsou brzdová. Pneumatika hlavního podvozku je 400 x 150, nosní opěra 300 x 125. Rozložení hlavního podvozku je pyramidové. Tlumiče předního a hlavního podvozku mají sady gumové desky, což jsou prvky pohlcující energii. Podvozek vírníku je navržen pro vysoké vertikální rychlosti při přistání.
Brzdový systém. Brzdový systém kol je uzavřený, hydrostatický, s pohonem hlavních kol (bez přídavných zdrojů energie). Brzdový systém zajišťuje:
- brzdění vírníku při pohybu po zemi;
- zachování směru pohybu vírníku při vzletu a jízdě, při pojíždění v důsledku samostatného brzdění kol;
- parkovací brzdění při předběžném roztočení hlavního rotoru před vzletem.
Brzdové kolíky jsou namontovány na pedálech pravého pilota. Hlavní brzdy kol jsou kotoučové. Brzdy jsou ovládány hydraulickými válci spojenými se stupačkami na pedálech.
Parkovací brzdění se provádí současným stisknutím brzdových stupňů a zapnutím západky na palubní desce. Parkovací brzda se uvolní současným stisknutím brzdových stupňů.
Brzdový systém používá kapalinu AMG-10.
Palivový systém vírníku slouží k zásobování motoru palivem a obsahuje dvě propojené palivové nádrže o celkovém objemu 150 litrů. Palivové nádrže jsou instalovány pod spodní přepážkou motorového prostoru. Levá palivová nádrž obsahuje plnicí hrdlo s plnicím filtrem a snímačem palivoměru. Palivový systém má zásobní nádrž s vestavěným síťovým sacím filtrem. Palivové čerpadlo je elektrické, namontované, instalované v jedné jednotce s jemným palivovým filtrem. Množství dostupného paliva se zobrazuje na ukazateli hladiny paliva na přístrojové desce.
Ovládání vírníku zahrnuje:
- ovládání hlavního rotoru - dva knoflíky pro cyklické ovládání výšky a kolektivní knoflík pro ovládání výšky (krok-plyn) s kolečkem korektoru cestovní rychlosti;
- ovládání kormidla a předního podvozku - nožní pedály;
- ovládání přemístění stabilizátoru;
-ovládání systému efektu trimu v kanálech náklonu a sklonu;
-ovládání brzd - stupačky na pedály a praporek zámku parkovací brzdy na palubní desce;
- ovládání brzdy hlavního rotoru;
- ovládání ozubené spojky pro předběžné otáčení hlavního rotoru.
Na ovládacích rukojetích vírníku jsou paralelní ovládací tlačítka pro ventil třecí spojky pro předběžné otáčení hlavního rotoru a joysticky pro ovládání systému trimovacího efektu.
Přístrojové vybavení. PNO a monitorovací zařízení motoru:
-variometr VR-10Mk;
-výškoměr VD-10Mk;
-elektrický ukazatel letové polohy RCA26-AK s ukazatelem skluzu (kulička);
-rychloměr WINTER 6221;
- ukazatel otáček rotoru VDO 333035143;
-ukazatel hladiny paliva UMA 18-260-1C1;
- ukazatel otáček motoru VDO 333035017;
- indikátor plnicího tlaku VDO 150015001;
-voltmetr VDO 332010003;
-ampérmetr;
- palubní hodiny AChS-1M;
-magnetický kompas PAI 700.
Poznámka: Mohou být instalována podobná zařízení jiné značky.
Příjem celkového a statického tlaku je zajištěn vyhřívaným přijímačem PVD-6M, na kterém je instalován profilovaný prstenec pro snížení korekcí.
Světelná signalizace. Na přístrojové desce jsou umístěny následující signální panely a kontrolky:
- kontrolka „síť“ svítí zeleně;
- kontrolka „Brzda NV“ svítí červeně;
- kontrolka „NV speed is low“ svítí červeně;
- paluba "Palivo 15 min." Červené;
-kontrolka „NV speed is high“ svítí červeně;
- displej „Tlak oleje“ je červený;
- kontrolka „Chyba generátoru“ svítí červeně.
Radiokomunikační zařízení.
Radiokomunikační systém vírníku zahrnuje leteckou radiostanici Garmin Apollo SL40 a interkom Flyghtcom 403mc se 3 náhlavními soupravami.
Kabina vírníku není vzduchotěsná. Pro vstup do kabiny slouží 2 přední dveře a 1 zadní dveře na levé straně. Dveře jsou vybaveny systémem nouzového odblokování.
Sedadla jsou vybavena bezpečnostními pásy. Materiálem čalounění sedadel je vinylová kůže. Povrchy kabiny jsou pokryty zvukotěsnými materiály a pokryty velurem. Prostor pro zavazadla nebo náklad se nachází pod zadním sedadlem. Kabina je vytápěna palubním kapalinovým ohřívačem poháněným chladicím systémem motoru. Kabina je větrána pomocí ventilátoru topení při zavřeném kohoutku a pomocí průduchů umístěných na skle dveří. V kabině je instalován palubní halonový hasicí přístroj, přístupný každému členu posádky a určený k hašení požáru v kabině.
Autogyro napájecí systém.
Elektrický systém vírníku je stejnosměrný, 14 voltů.
Zdroje napájení:
- DC generátor instalovaný na motoru o výkonu 1 kW (14V, 70A);
- Baterie Topla EcoDry 55R s nominální kapacitou 55 AH, instalovaná v přídi kabiny pod odnímatelným poklopem. Baterie je utěsněna adsorbovaným elektrolytem a kromě dobíjení nevyžaduje žádnou údržbu.
Baterie zajišťuje testování elektrického zařízení a opakovaně použitelného spouštění motoru a také nouzové napájení spotřebitelů energie po dobu cca 15 minut letu.
Antikorozní ochrana vírníku, jeho celků, komponentů a dílů se provádí během výrobního procesu nanášením vhodných galvanických nátěrů, nanášením primerů a emailů. Vnější nátěr letounu je proveden lesklými polyuretanovými emaily s vysokou mechanickou pevností.
Ochranné nátěry použité na vírníku zajišťují jeho dlouhodobý provoz v jakémkoli klimatickém pásmu v Rusku.
Modifikace: A-002M
Průměr hlavního rotoru, m: 10,74
Průměr hlavní vrtule, m: 1,92
Délka, m: 6,26
Výška, m: 3,32
Váha (kg
-prázdné: 420
-maximální vzlet: 1060
Typ motoru: 1 x PD STA-250
- výkon, hp: 1 x 250
Maximální rychlost, km/h: 210
Cestovní rychlost, km/h: 140
Minimální rychlost, km/h: 35-40
Praktický dojezd, km: 530
Rozsah s max. zatížení, km: 350
Rychlost stoupání, m/min: 420
Praktický strop, m: 2400
Posádka, osoby: 1
Užitečné zatížení: 2 cestující nebo 350 kg nákladu.
Autogyro A-002 na parkovišti.
Vírník A-002 odjíždí na start.
Autogyro A-002 za letu.
Autogyro A-002 za letu.
Po mnoho let byly vírníky považovány za velmi nebezpečná letadla. Dokonce i nyní 90 % těch, kteří létají, věří, že vírníky jsou smrtící. Nejoblíbenější přísloví o vírnících je: „Kombinují nevýhody letadel a vrtulníků. To samozřejmě není pravda. Autovírníky mají dost výhod.
Odkud se tedy bere názor na kolosální nebezpečí vírníků?
Udělejme si krátký exkurz do historie. Autogyros vynalezl v roce 1919 Španěl de la Cierva. Podle legendy ho k tomu přiměla smrt jeho přítele v letadle. Příčinou neštěstí bylo zadrhnutí (ztráta rychlosti a ztráta vztlaku a ovladatelnosti). K vynálezu vírníku ho přivedla touha navrhnout letadlo, které se nebálo zablokování. Vírník La Ciervy vypadal takto:
Je ironií, že při letecké havárii zemřel sám La Cierva. Pravda, cestující.
Další etapa je spojena s Igorem Bensenem, americkým vynálezcem, který v 50. letech přišel s designem, který tvořil základ téměř všech moderních vírníků. Jestliže Siervovy vírníky byly spíše letouny s instalovaným rotorem, pak Bensenův vírník byl úplně jiný:
Jak je vidět, uspořádání motoru traktoru se změnilo na tlačné a konstrukce se radikálně zjednodušila.
Právě toto radikální zjednodušení designu sehrálo u vírníků zlou roli. Začaly se aktivně prodávat ve formě stavebnic (sady pro vlastní montáž), staňte se „řemeslníky“ v garážích, aktivně poletujte bez jakýchkoli pokynů. Výsledek je jasný.
Úmrtnost na vírnících dosáhla nebývalé úrovně (asi 400krát vyšší než na letadlech - podle anglických statistik 2000 zahrnovala POUZE vírníky typu Bensen, různé typy podomácku vyrobených).
Zároveň nebyly řádně prozkoumány ovládací a aerodynamické vlastnosti vírníku, zůstaly experimentálními zařízeními v nejhorším slova smyslu.
V důsledku toho docházelo při jejich navrhování často k závažným chybám.
Podívejte se na toto zařízení:
Zdá se, že je vzhledově podobný moderním vírníkům, jejichž fotografie jsem uvedl v prvním příspěvku. Vypadá to, ale nevypadá to.
Za prvé, RAF-2000 neměl vodorovnou ocasní plochu. Za druhé, linie tahu motoru probíhala výrazně nad vertikálním těžištěm. Tyto dva faktory stačily k tomu, aby se tento vírník stal „smrtící pastí“
Později, z velké části díky katastrofám RAF, lidé studovali aerodynamiku vírníku a našli jeho „úskalí“, jak se zdá. dokonalé letadlo.
1.Vyložení rotoru
. Vírník létá díky volně rotujícímu rotoru. Co se stane, když se vírník dostane do stavu dočasného beztíže (výfuk vzduchu, horní část hlavně, turbulence atd.)? Otáčky rotoru klesnou a spolu s tím klesne i vztlaková síla... Zdálo by se, že na tom není nic špatného, protože takové stavy netrvají dlouho – zlomek vteřiny, vteřina maximum.
2. Ano, žádný problém, pokud ne pro čáru vysokého ponoru, která může vést k silové salto
(PPO - power push-over).
Ano, nakreslil jsem to znovu;)) Obrázek ukazuje, že těžiště (CG) je umístěno výrazně pod čárou tahu a že pod čárou tahu je také aplikován odpor vzduchu (tah). Výsledkem je, jak se v letectví říká, potápěčský moment. To znamená, že vírník se snaží o salto vpřed. V normální situaci je to v pořádku - pilot to nedá. Ale v situaci, kdy je rotor nezatížený, pilot již zařízení neovládá a zůstává hračkou v rukou mocných sil. A spadne. A to se často děje velmi rychle a nečekaně. Jen jsem letěl a kochal se výhledy a najednou BAM! a už jsi mimo kontrolu plechovka s holemi padáš dolů. Bez šance na obnovení řízeného letu to není letadlo ani rogalo.
3. Kromě toho mají vírníky další podivné věci. Tento PIO (pilotem indukované oscilace - podélné houpání vyvolané pilotem
). V případě nestabilních vírníků je to velmi pravděpodobné. Faktem je, že vírník reaguje poněkud pomalu. Může tedy nastat situace, kdy pilot vytvoří jakousi „houpačku“ – snaží se tlumit vibrace vírníku, vlastně je posiluje. V důsledku toho se oscilace nahoru a dolů zvyšují a zařízení se převrací. PIO je však možné i v letadle - nejjednodušším příkladem by byl známý zvyk začínajících pilotů bojovat s „kozou“ náhlými pohyby kniplu. V důsledku toho se amplituda „kozy“ pouze zvyšuje. Na nestabilních vírnících je právě toto houpání velmi nebezpečné. U stabilních je léčba velmi jednoduchá - musíte upustit „rukojeť“ a uvolnit se. Vírník se sám vrátí do klidného stavu.
RAF-2000 byl vírník s velmi vysokým tahem (HTL, high thrust line gyro), Bensen - s nízkým tahem (LTL, low thrust line gyro). A zabili hodně, hodně, hodně pilotů.
4. Ale i s těmito vírníky by se dalo létat, nebýt jiné objevené věci – ukazuje se, že vírníky se ovládají jinak než letadla
! V komentářích k minulému příspěvku jsem popsal reakci na poruchu motoru (vyřešte to). Takže v několika článcích jsem četl o pravém opaku!!! Pokud ve vírníku selže motor, musíte urychleně zatížit rotor zatlačením rukojeti VEN a VYJMUTÍ plynu. Netřeba dodávat, že čím zkušenější pilot letadla je, tím silnější reflex sedí v jeho podkorce: když odmítne, odtáhněte knipl a otočte plyn na maximum. Ve vírníku, zvláště nestabilním (s vysokou linií tahu), může takové chování vést k tomu velmi silnému saltu.
Ale to není vše – vírníky toho mají hodně různé vlastnosti. Neznám všechny, protože sám jsem ještě neabsolvoval školení. Mnoho lidí ale ví, že vírníky nemají tak rády „pedály“ při přistání (klouzání, s jehož pomocí „letadla“ často „získají výšku“), nesnášejí „sudy“ a mnoho dalšího.
To znamená, že na vírníku je to životně důležité učit se od kompetentního a zkušeného instruktora
! Jakékoli pokusy o zvládnutí vírníku na vlastní pěst jsou smrtící! Co nepřekáží obrovské číslo lidé po celém světě, aby si postavili a postavili své vlastní stoličky se šroubem, sami je zvládli a pravidelně do nich tloukli.
5. Klamavá jednoduchost
. No, ultimátní úskalí. Gyrokoptéry se velmi snadno a příjemně ovládají. Mnoho lidí na nich provádí samostatné lety po 4 hodinách výcviku (na kluzáku jsem vzlétl ve 12 hodin; zřídka se to stává před 10 hodinou). Přistání je mnohem snazší než v letadle, otřesy jsou nesrovnatelně menší - proto lidé ztrácejí pocit nebezpečí. Myslím, že tato klamná jednoduchost zabila tolik lidí jako kotrmelce s houpačkami.
Vírník má svou vlastní „letovou obálku“ (letová omezení), která je třeba dodržovat. Přesně jako v případě jakéhokoli jiného letadla.
Hry nejsou dobré:
No a to jsou všechny ty hrůzy. V určité fázi vývoje vírníků se zdálo, že je po všem a vírníky zůstanou údělem nadšenců. Ale stal se pravý opak. Rok 2000 se stal dobou kolosálního boomu ve výrobě vírníků. Navíc boom FACTORY vírníků, a ne domácích a polodomácích velryb... Boom je tak silný, že v roce 2011 bylo v Německu registrováno 117 vírníků a 174 ultralehkých letadel/třpytek (v 90. letech ještě nemyslitelný poměr ). Zvláště pěkné je, že lshiders tohoto trhu, který se objevil teprve nedávno, prokazují vynikající bezpečnostní statistiky.
Kdo jsou tito noví hrdinové vírníků? Co vymysleli, aby kompenzovali zdánlivě obrovské nedostatky vírníků? Více v příštím díle ;)
Obsah: Úvod. Hlavní část: 1 příběhycheskayaodkaz. 2 Vlastnosti vírníků. 3.Výhody vírníků. 4. Autoritativní názor.
Závěr.
Prameny.
Už jsi někdy letěl? Mnozí z nás na tuto otázku odpoví kladně. V dnešní době již dávno není osobní letecká doprava exotická. Co takhle osobně pilotovat letadlo? Odpověď je „Ano“, dá jen málokdo. Nyní se však stal dostupnější než kdy předtím!
Kdo se v letectví vyzná na vlastní kůži, ví, že nyní nastal zlom, podobně jako před sto lety sériově vyráběný automobil Henry Ford. Nastal čas pro lehká a levná letadla, která se mohou stát osobní dopravou. Dlouhé hodiny dopravních zácp v moderních městech se již dávno staly normou a pozemní doprava dosáhla svého vrcholu. Ale existuje cesta ven! Ultralehká letadla – vírníky – nás mohou zachránit před planetární dopravní zácpou!
Dějinycheskayaodkaz.Vírník je motorové letadlo, které je drženo ve vzduchu pomocí hlavního rotoru poháněného protisměrným prouděním. Tento princip použití samorotačního hlavního rotoru se nazývá „autorotující“. Přídavná vrtule s horizontální podélnou osou uděluje horizontální rychlost vírníku.
Historie vírníků sahá až do doby, kdy mladý vynálezce ze Španělska Juan de la Cierva v roce 1919, po sérii neúspěchů při testování bombardovacích letadel, vážně uvažoval o vytvoření letadla, které by se nedostalo do vývrtky, kdyby motor selhal. Nevěděl, kde začít stavět vírník, pečlivě studoval jevy autorotace. Juan de la Cierva přišel s geniálním nápadem nahradit křídlo letadla samootočnou vrtulí. Poprvé se tak objevil letoun s odříznutými křídly a tažnou vrtulí, k jehož trupu byl připevněn rotor, rotující pod vlivem přilétajících proudů vzduchu. Španělský letecký konstruktér musel několik let tvrdě pracovat na vylepšení modelu, než 10. ledna 1923 uskutečnil svůj první let vírník v plné velikosti. Juan de la Cierva pokračoval v započaté práci a již v prosinci 1924 se španělskému pilotovi Joaquinu Lorigovi podařilo za řízení vírníku proletět 10 km vzduchem a bezpečně přistát na jiném místě letiště. To byl skutečný průlom v historii letectví s rotačním křídlem. Následně to byl vývoj Ciervy, který připravil cestu k vytvoření
helikoptéra. Efekt autorotace a kloubové zavěšení lopatek, vypůjčené z vírníku, zabraňovaly rychlému pádu vozidla při vypnutí motoru.
V SSSR v roce 1929 sovětští inženýři Kamov a Skrzhinsky vytvořili první rotorové letadlo KASKR-1, které později dostalo název „vrtulník“. Navenek byl vírník podobný ranému modelu Sierra S-8 Mk-III. Při vývoji byl použit motor M-2 o výkonu 120 koní. a trup letounu U-1 s ocasní jednotkou. Křídla byla vyrobena ve tvaru vaničky a podvozek byl přepracován pro velmi široký rozchod. Na čtyřstěnném jehlanu byl instalován hlavní rotor, jehož lopatky měly vodorovné a svislé závěsy navzájem spojené lanky se závažím, což umožňovalo tlumit vibrace v rovině otáčení. Listy vírníku neměly dole žádné omezovače a v klidu byly drženy ve vodorovné poloze na závěsech s pryžovým lankovým tlumením nárazů nahoře.
Nikolaj Kirillovič Skrzinskij Nikolaj Iljič Kamov
Autogyro KASKR-1
Poté během deseti let vzniklo v SSSR 15 typů a modifikací vírníků, většinou postavených v TsAGI stejnými inženýry, kteří pracovali na vrtulnících.
U počátečních typů vírníků se před vzletem hlavní rotor otáčel ručně roztočením nebo z vrtule traktoru a jeho rychlost se zvyšovala při pojíždění a vzletu. Později byly vybaveny speciálními pohony pro hlavní rotor od motoru vírníku.
Aby bylo možné zkonstruovat konstrukční řešení pro vírníky, byla důsledně vyvinuta tři základní schémata:
1) okřídlený - s neřízeným hlavním rotorem a s ovládáním jako v letadle; křidélka a ocasní jednotka; účinnost ovládacích prvků závisela na dopředné rychlosti zařízení;
2) bezkřídlové - s ovládáním hlavního rotoru bez křidélek a bez vodorovné ocasní plochy, ale se svislou ocasní plochou, kde se ovládání provádí nakláněním osy hlavního rotoru spojené s ovládací pákou zařízení pomocí pákového převodu;
3) vírník s přímým („skokovým“) vzletem bez rozběhu, kde listy rotoru poháněné motorem mění sekvenčně úhel, počínaje od úhlu nulového vztlaku při maximálním počtu otáček (1,5-1,6 ot. rychlost letu), při jehož dosažení se úhel instalace lopatek přenese speciálním mechanismem na úhel letu. Zařízení po obdržení nadměrného tahu nahoru „vyskočí“ do výšky několika metrů, načež pod vlivem tahu rotoru traktoru a horizontální složky tahu hlavního rotoru přijímá pohyb vpřed a přepne se na režim stoupání.
Vlastnosti vírníků.
Vírník je letadlo mimo letiště, které kombinuje vlastnosti letadla a vrtulníku. Stejně jako vrtulník má hlavní rotor, ale není poháněn motorem, ale prouděním vzduchu a plní funkce křídla, které vytváří vztlak. Hlavní rotor (rotor) je nucen otáčet se aerodynamickými silami. Tento jev je známý jako autorotace.
Vztlaková síla vírníku je dosažena prouděním vzduchu, který způsobuje rotaci listů rotoru, které současně působí jako křídlo. Efekt autorotace, který umožňuje vozidlu přistát bez použití motoru, lze přirovnat k ovládání padáku.
Většina vírníků nemůže vzlétnout vertikálně, ale vyžadují mnohem kratší vzlet (10-50 m, se systémem předtočení) než letadla. Téměř všechny vírníky jsou schopny přistát bez rozběhu nebo s náběhem jen pár metrů, navíc jsou tato zařízení schopna vznášení se v silném protivětru. Jsou tedy z hlediska manévrovatelnosti mezi letadly a vrtulníky, o něco horší než vrtulníky a absolutně lepší než letadla.
Autovírníky jsou v některých ohledech z hlediska bezpečnosti letu lepší než letadla a vrtulníky. Letadlu hrozí ztráta rychlosti, protože spadne do vývrtky. Vírník začne klesat, když ztratí rychlost. Pokud motor selže, vírník nepadá, ale klesá (klouže) s využitím efektu autorotace (hlavní rotor vrtulníku se při poruše motoru také přepne do režimu autorotace, ale ztratí se několik sekund, které jsou; důležité při vynuceném přistání). Pilot může plně ovládat směr klesání pomocí všech řídicích systémů vírníku. Při přistání vírník nevyžaduje přistávací dráhu, což je také důležité pro bezpečnost letu, zejména při vynuceném přistání na neznámém místě.
Na rozdíl od vrtulníků je vírník mnohem méně závislý na motoru, protože rotor – „velký šroub nahoře“ – hraje ve svém designu spíše roli křídla než pohonného zařízení. Pokud je pro vrtulník autorotace nouzový režim a možná záchrana, pak pro vírník je to normální letový režim a porucha motoru není fatální. Pokud se to stane, zařízení to jednoduše naplánuje. Pokud se motor přehřeje, můžete motor vypnout a letět v autorotaci, dokud nevychladne, což u vrtulníků, jejichž velikost rotoru vůči draku je znatelně menší, není možné. Jediným způsobem, jak mít nehodu na správně navrženém vírníku, je hrubé porušení letových a provozních pravidel a zcela „kavalírský“ start nebo přistání.
Některé vírníky jsou schopné skokového vzletu. V tomto případě jsou listy hlavního rotoru umístěny vodorovně (v malém kolektivním stoupání), vrtule je roztočena na otáčky přesahující jmenovitou rychlost letu, poté jsou její listy natočeny do stoupání letu. Ke vzletu dochází vertikálně díky akumulované energii vrtule. Realizace takového schématu vyžaduje značnou komplikaci konstrukce náboje rotoru, proto nejsou vírníky se skokovým vzletem příliš časté.
Mnoho vírníků je vybaveno předběžným rotorem. V tomto případě se rotor roztočí před vzletem vírníku (přes převod z hlavního motoru nebo ze samostatného pohonu). Předběžné roztočení výrazně zkracuje délku rozjezdu vírníku a v případě protivětru dochází ke startu téměř „z klidu“.
Rotor, hřídel a motor vírníku VPM M-16
Autovírníky se také liší od gyrodynamiky a rotorových letadel, které mají obvykle přídavný pohon od motoru k rotoru, což jim umožňuje používat jak autorotaci, tak režim letu vrtulníku. Při vysokých rychlostech jejich rotorový systém funguje podobným způsobem jako vírník (v režimu autorotace sklonu), poskytuje pouze vztlak, ale ne tah. Můžeme říci, že rotorová letadla zaujímají mezipolohu, kombinující kvality vírníků a vrtulníků.
Výhody vírníků .
Dnes je vírník nejbezpečnějším prostředkem letecké dopravy. Snadno se ovládá ve všech režimech letu včetně nulové rychlosti. I když motor selže, zařízení lze plně ovládat a plánovat vhodné místo přistání bez dalších najetých kilometrů. Vírník může startovat i za bezvětří, z plošiny, jejíž průměr je pouze dvojnásobkem průměru samotného rotoru. Ovladatelnost během letu a během zatáček, absence vibrací a pádů, přítomnost širokého rozsahu rychlostí horizontálního letu (od 25 do 185 km/h), krátký rozjezd (do 50 m), všechny tyto indikátory indikují výrazná výhoda vírníku oproti jiným letounům. Pro letadla a vrtulníky jsou považovány za nebezpečné lety v malých výškách 3-30 metrů v rozsahu rychlostí 30-120 km/h a protivětru do 20 m/s, přičemž vírník v podobném režimu letu je zcela bezpečný . S obratným a rozumným ovládáním vírníku je riziko během letu minimalizováno.
Abychom lépe porozuměli a zhodnotili přednosti vírníků, uvažujme letové výkonové charakteristiky letadel různých tříd. Vírníky MTO Sport a Calidus.
Výhody vírníků MTO Sport a Calidus oproti konvenčním letounům s pevnými křídly:
-minimální vystavení turbulencím během letu; - minimální vzdálenost vzletu (obvykle od 10 do 70 m); -velmi krátká dojezdová vzdálenost;
Široký rozsah rychlostí (25-200 km/h).
Letové vlastnosti vírníků Calidus 09 MTO Sport
Délka gyrokoptéry, m 5,08 4,80
Objem palivové nádrže, l 34 (68) 45 (90)
Motor Rotax912 ULS/914 Rotax 912 ULS/914S
Síla, l. S. 100/115 100/115 Palivo A-95 A-95 Rychlost, km/h - maximálně 185 185 - plavba 110-165 110-165 - minimálně 30 30 Rychlost stoupání, m/s 5 5 Běh, m 10-70 10-70 Běh, m 0-15 0-15 Dolet, km 560 750Vrtulník Robinson R44 Raven.
Robinson R44 Raven je jednoduchý a spolehlivý vrtulník s pístovým karburátorovým motorem. Letové vlastnosti jsou srovnatelné s drahými vrtulníky vybavenými motory s plynovou turbínou.
Údaje o letu
V max., km/h 240
V plavba, km/h 210
Power point Počet motorů 1 Model motoru Lycoming O-540 Typ motoru protilehlý (6 válců) Systém napájení: jeden karburátor Palivo benzín B 91/115 (100 LL) Cestovní výkon, hp 195 Vzletový výkon, hp 210 Výkon max., hp 220 Spotřeba paliva, l/hod 50
Rozměry Délka trupu, m 9,07 Délka se šroubem, m 11,76 Průměr hlavního rotoru, m 10,06 Průměr ocasního rotoru, m 1,47 Výška, m 3,28 Dráha podvozku, m 2,16
Hmotnost, hmotnost Celková vzletová hmotnost, kg 1089
Doplňte nádrže Objem palivové nádrže, l 185 Objem olejové vany, l 5,7
Tříkolka "ZHUK-42"
Letový výkon
Model: Tréninková rekreační tříkolka "ZHUK-42"
Kapacita 2 osoby
celková hmotnost do 220 kg Dolet 200 km Maximální rychlost 100 km/h Cestovní rychlost 85 km/h Rychlost vzletu 60 km/h Palivo benzín AI-95 Motor ROTAX nebo VAZ 2124 Rozpětí křídel 10,5m Max. vzletová hmotnost 495 kgPo prostudování letových charakteristik těchto letadel můžete okamžitě pochopit, jaké výhody mají vírníky a proč jsou atraktivní.
Další výhodou vírníků je široký rozhled a mnohem menší vibrace než u vrtulníků, což je činí velmi vhodnými pro letecké fotografování, natáčení videa a pozorování.
Srovnávací analýza vlastnosti moderních lehkých letadel (letadla, vrtulníky, závěsné kluzáky, vírníky, padákové kluzáky) nám umožňují vyzdvihnout následující řadu výhod vírníků:
· krátký vzlet a přistání;
· konstrukční jednoduchost, nízká složitost výroby a provozu;
· možnost provedení zařízení ve třídě ultralehkých, lehkých nebo středně velkých letadel s uzavřeným kokpitem;
· vysoká návratnost hmotnosti (0,4...0,65);
· bezpečnost letu - v případě zastavení motoru za letu, stejně jako ztráty rychlosti, se vírník nedostane do vývrtky;
· účinnost - hodinová spotřeba paliva je srovnatelná se spotřebou lehkých letadel a závěsných kluzáků a výrazně nižší než u vrtulníků. průměrné náklady vírníky jsou ~10 (!)krát nižší než náklady na vrtulníky, přibližně 2krát nižší než náklady na letadla a srovnatelné s náklady na závěsné letouny. Náklady na jednu letovou hodinu provozu vírníku nepřevyšují cenu lehkého letadla a závěsného kluzáku.
Vírník je nejbezpečnějším vzdušným dopravním prostředkem. Díky tomu má nyní obrovskou popularitu a velké vyhlídky do budoucna.
Gyrokoptéry jsou nejbezpečnější letadla:
- nebojí se poruch motoru jako např. vrtulníky (u vírníků je hlavní rotor v režimu konstantní autorotace)
-simulace poruchy motoru se procvičuje v rámci tréninkového procesu, je zařazena do zkoušky a nepředstavuje nebezpečí
-pokud selže motor, může vírník letět dalších čtyři až pět výšek, tzn. z výšky 1 km. vírník může letět 4 - 5 km. a přistát na vhodném místě
-nepotřebují přistávací dráhy nouzová přistání, jako jsou například letadla (vírník je schopen přistát na plošině přiměřené jeho velikosti)
-nebojí se větru, jako většina letadel. Vírník je schopen létat v poryvech větru až 45 m/s. Například rychlost větru 20 m/s je již bouřkou. Žádný jiný typ letadla nemůže létat v takovém větru
- nárazový boční vítr, který nutí pilota přerušit přistání a obejít se, nijak neovlivní bezpečné přistání vírníku
-náhlé jednostranné přerušení proudění vzduchu (vývrtka), které nejčastěji způsobuje pády letadla, nezpůsobí vymknutí vozu kontrole
- piloty potěší absence „propadů“ v turbulentních zónách, což je dáno i principem letu vírníku.
Autovírníky nevyžadují letiště ani speciálně upravená místa. Jsou schopné vzlétnout z malých plošin. K jejich údržbě také není potřeba žádné speciální vybavení. Pro tankování se používá běžný benzín AI-95 nebo AI-98.
K servisu vírníků není potřeba speciálně vyškolených specialistů, protože... servis vírníků je podobný servisu automobilů a nevyžaduje zvláštní znalosti.
Autovírníky jsou schopné startovat a přistávat z nepřipravených míst.
Vírník patří mezi ultralehká (UL) a lehká letadla. K jeho obsluze není potřeba profesionálního pilota. Stačí mít pilotní průkaz.
V posledních letech je akutní problém s dopravními zácpami a zácpami na silnicích nacházejících se nejen ve městech, ale i na meziměstských tazích. Zvláštním problémem zůstává nehodovost vozidel. Jediné řešení Problémem je odklon od používání silnic a přechod k používání letadel. Lepší variantou mohou být vírníky. Použití vírníků přináší jak časové výhody (létání v přímém směru výrazně zkracuje vzdálenost a v důsledku toho se výrazně snižuje doba letu a spotřeba benzínu), tak ekonomický přínos(spotřeba plynu je stejná jako u průměrného auta).
Podle odborníků a majitelů vírníků je vírník jedinou alternativou auta pro soukromé cesty, cesty i služební cesty. Vírníky si pro svou bezpečnost, nenáročnost a široké možnosti použití získávají stále větší oblibu.
Autogyroskopy jsou ekonomicky mnohem výnosnější než vrtulníky (vrtulníky), a to díky nízkým nákladům na samotné zařízení a jeho nenákladné údržbě, srovnatelné s náklady na údržbu běžného automobilu. To staví vírníky mimo konkurenci s jinými typy letadel.
Gyrokoptéry jsou spolehlivou formou dopravy pro rychlý pohyb ve vzduchu. Vírníky se po celém světě používají k expedicím, lovu, rybaření, vyhlídkovým letům, reklamě. Vyhřívaná a větraná kabina umožňuje pohodlné lety i při teplotách -20 °C na zemi a vybavení pro noční vidění (volitelné) umožňuje navigaci v prostoru v noci bez použití přistávacích světel. Je možné umístit další zařízení pro letecké hlášení v reálném čase
Výborně se osvědčily při hlídkování policejními složkami a bezpečnostními složkami různých útvarů. V mnoha zemích jej využívá policie, záchranné služby a další bezpečnostní složky.
Hlavní nevýhodou vírníků je nižší účinnost elektrárny, proto při stejné letové hmotnosti a rychlosti vyžaduje vírník výkonnější motor než letadlo, rogalo nebo vrtulník. Vírník má několik specifických nebezpečných letových režimů (odlehčení rotoru, salto), které nesmí být během letu povoleny, aby nedošlo k pádu. Salto je typické hlavně pro vozidla s nesprávně umístěným těžištěm a vektorem tahu vrtule vůči sobě, stejně jako s nedostatečně vyvinutou ocasní jednotkou.
Nazvat vírník sportovním vozem může být jen oříšek, protože hlavní kvalitou sportovního vozu je ovladatelnost. Letadlo může vyletět jako svíčka do nebe, převrátit se, udělat kotoul, předvést další akrobatické manévry, a to vše na vysoké rychlosti. Vrtulník se může v kterémkoli bodě letu zastavit, vznášet se a jako moucha měnit trajektorii, začít se pohybovat nahoru, dolů, dozadu, doprava nebo doleva. Mimochodem, může se začít pohybovat novým směrem, aniž by změnil polohu svého těla. Zřetelný je především pohyb ocasu vpřed. Schopnosti vírníku na tomto pozadí jsou velmi skromné. Limitem je pro něj skluz 30 stupňů, nemůže se převrátit, udělat kotoul ani předvést jiný akrobatický manévr. Nemůže se vznášet, létat ocasem napřed nebo do stran. Je pravda, že není citlivý na zem a snadno se pilotuje v malých výškách, může létat pod mostem. Všepohyblivý kýl mu umožňuje otočit se na místě, ale přesto je třeba uznat, že z hlediska manévrovatelnosti je výrazně horší než letadlo a vrtulník.
A přesto jsou podle mého názoru vírníky velmi atraktivním a nezbytným prostředkem letecké dopravy mezi všemi letadly. Tito miniaturní pomocníci mohou být užiteční tam, kde není možné nebo vhodné použít jejich velké protějšky.
Autoritativní názor
Mkrtich Titoyan má s létáním na takových zařízeních bohaté zkušenosti – od roku 1997 působí jako vedoucí instruktor-pilot SLA (ultralehká letadla) v MGS ROSTO. Zde je to, co o tom řekl Trud:
- Ruští nadšenci se pomocí mini-vírníků, které vyrobili, opakovaně účastnili skupinových letů z Moskvy do Smolenska, Orlu a Bělgorodu. A já sám jsem se snažil pilotovat toto auto a dělal jsem to s radostí. Je velmi snadné jej spravovat a ovládat. Pro začátečníka je jednodušší naučit se létat než s letadlem nebo vrtulníkem. Slovo „vírník“ zní v Rusku stále poměrně nezvykle, ale na Západě je toto zařízení mezi fanoušky ultralehkého letectví docela populární. Nyní je ale zcela logické, že těchto zařízení bude létat stále více a masové průmyslové výroby. Elektronika se stala velmi lehkou, kompaktní a docela levnou. Za 500-600 eur si můžete koupit sadu vybavení, které pomůže i pilotovi nízké třídy cítit se jistě a docela bezpečně při dlouhých a obtížných letech povětrnostní podmínky. A samotné letadlo - celkem spolehlivé - se dá koupit za cenu auta. Jsem si jist, že v Rusku v příštích letech výrazně vzroste flotila ultralehkých letadel.
Pilot Konstantin Lange má bohaté zkušenosti s létáním na ultralehkých letadlech v Evropě i v Evropě Jižní Amerika:
- V Německu před 10 lety létalo mnoho vírníků (tak Němci obvykle nazývají vírníky) - řemeslná i průmyslová výroba. V Evropě je tento typ zařízení stále vnímán spíše jako zábava. I když já sám jsem je měl možnost pilotovat. I focení přírody z nadhledu a postřik vinic. Pokud to objektivně srovnáme s letadly a vrtulníky, gyrokoptéry se mnohem snáze ovládají při startu a přistání. Začátečníci se při jejich používání cítí jistěji. Určité potíže nastávají při dálkových letech, kdy otevřená prostranství často mění plochy lesa, země se střídá s vodou a hory se střídají s rovinami. Na hranicích těchto území vlivem nerovnoměrně stoupajících proudění vznikají zóny turbulence. Neříkám, že je to smrtící, ale při nízkých rychlostech to vyžaduje dobré pilotní schopnosti. A potíže se zvyšují s rostoucí teplotou vzduchu. Rusko je však převážně chladná země. A v mrazu se gyrokoptér chová velmi spolehlivě i při teplotách do -30. Samotný princip gyrokoptéry je navíc založen na tom, že roli vztlakové síly místo křídla plní volně rotující vrtule. Takže v případě nehody toto zařízení nespadne jako kámen, ale pomalu klesá v režimu autorotace. Zhruba stejně jako nadýchané pírko z husího břicha.
Závěr.
Ve světě letectví vždy docházelo k velkým změnám. Objevily se nové letouny, které byly kvalitnější než ty předchozí, a proto jejich konstrukce a tvorba ustaly. Ale staré myšlenky mohou mít stále značný příslib. Patří mezi ně vírníky, které mají zajímavou a poměrně dlouhou historii. Hodnota těchto zařízení by neměla být podceňována. Historie všech vírníků u nás začala vírníky, jsou důležitou součástí historie domácího letectví a jsou jednou z nich možné možnosti perspektivní dopravu budoucnosti.
vírník, letadlo těžší než vzduch, ve kterém na rozdíl od letadla vztlak vytváří rotor rotující na svislé ose. Během celého letu se rotor volně otáčí od nabíhajícího proudu vzduchu. Translačního pohybu je dosaženo pomocí motoru s běžnou leteckou vrtulí. Hlavní části vírníku, s výjimkou rotoru, tedy jeho trup, podvozek, ocasní plocha a řízení, se příliš neliší od leteckých. Na Obr. 1 je schéma vírníku A-4, kde a je motor, b je vrtule, c je mechanický start rotoru, d je náboj rotoru, d jsou listy rotoru, f jsou mezilopatkové vzpěry , g je nosné vzpěry, h je kýl, i je obrat směrovky, k - výškovka, l - stabilizátor, m - křídlo s křidélkem, n - podvozek. Při šikmém ofukování vrtule se k rychlosti letu připočítává obvodová rychlost listu pohybujícího se podél pohybu a rychlost pohybu listu proti pohybu je rovna rozdílu těchto rychlostí. V důsledku vzniklého rozdílu ve vztlakových silách listů umístěných v různých úhlových polohách vzniká příčný moment, mající tendenci k převrácení vrtule. Tento moment nastává u všech vrtulí, které mají tuhé uchycení listů k náboji (většina vrtulníkových vrtulí). U vírníku jsou pro eliminaci tohoto momentu listy rotoru kloubově připevněny k náboji tak, aby se vlivem vnějších sil mohly volně kývat nahoru a dolů v blízkosti kloubu s vodorovnou osou.
Pro eliminaci namáhání nosníku listu ohybem v rovině rotace je do upevnění listu k pouzdru zaveden kloub se svislou osou, vůči kterému se list může volně otáčet v rovině rotace. V každé tento moment Za letu se lopatky nastavují podle výslednice vztlakových a odstředivých sil. Výkyvné uložení lopatek také eliminuje vznik gyroskopických momentů na rotoru. Malé křídlo vírníku zabírá 7-8 % při nízkých rychlostech a až 30 % celkového vztlaku při vysokých rychlostech. Jeho hlavním účelem je nést křidélka, pomocí kterých se provádí boční ovládání zařízení. Nejnovější vírníky, které na rozdíl od toho znázorněného na Obr. 1 řízení se provádí nikoli pro letadlo obvyklými orgány, ale nakláněním osy otáčení rotoru v podélném a příčném směru (tzv. přímé řízení), nemají vůbec křídlo.
Příběh . Vírník vynalezl španělský inženýr Joao de la Cierva v roce 1920. Hlavní myšlenkou vynálezců bylo vytvořit letadlo, u kterého by ztráta rychlosti a následná rotace nebyly hrozné. Sestrojil několik neúspěšných zařízení, rotory některých měly různý počet listů a konstrukcí, až v roce 1923 bylo zavedeno kloubové upevnění listů rotoru k náboji, které zajišťovalo úspěšné lety vírníku. Poté, co postavila řadu vírníků, v roce 1928 Sierva letěla z Paříže do Londýna a kruhový let kolem Anglie pomocí vírníku C-8. Koncem roku 1928 postavila firma Sierva vírník S-19 MII, který měl zařízení pro roztočení rotoru před letem, což u předchozích konstrukcí vyžadovalo dlouhé pojíždění před vzletem. Toto zařízení sestávalo ze speciální dvouplošné ocasní jednotky. Když jsou kormidlo a stabilizátor vychýleny nahoru, vytvoří se krabice - „deflektor“, odrážející proud vržený vrtulí nahoru na listy rotoru. Další vozidlo, S-19 M-IV, má již mechanické spouštění rotoru před vzletem od motoru, který později zcela nahradil deflektor. Do roku 1933, tedy za 10 let existence, bylo postaveno 130 vírníků, které nalétaly asi 30 000 hodin, přepravily desítky tisíc cestujících a urazily více než 4 000 000 km. V roce 1933 firma Sierva postavila a vyzkoušela bezkřídlý dvoumístný vírník s přímým řízením S-30, který v roce 1934 postavil závod de Haviland (Anglie) sériově pod značkou S-30R (obr. 2). V Sovětském svazu postavili první vírník v roce 1929 inženýři N.I Kamov a N.K. Skrzhinsky na náklady Osoaviakhim. Toto zařízení je vybaveno motorem Titan o výkonu 230 hp. S. provedl řadu úspěšných letů, které ve výšce 450 m dosahovaly rychlosti až 110 km/h.
Po sérii teoretických a experimentálních prací postavil TsAGI v roce 1931 vírník 2-EA, který vykazoval údaje ne horší než zahraniční: maximální rychlost 160 km/h, minimální rychlost 55 km/h, dostup 4200 m na konci V roce 1932 speciální oddělení TsAGI vytvořilo dvoumístný vírník A-4 s motorem M-26 o výkonu 300 k. s., který byl vyroben v malé sérii v roce 1933 (obr. 3).
Ve stejném roce byl propuštěn dvoumístný vírník A-6 s motorem 100 hp. s., mající konzolový třílistý rotor. Vírník A-6 je velmi přenosný, jeho křídla a rotor se snadno skládají (obr. 4).
Tento vírník je stejně jako A-4 vybaven mechanickým startem a brzdou rotoru. V roce 1933 byly vyrobeny vírníky A-7 s motorem o výkonu 100 k. S. a A-8 - experimentální zařízení s motorem o výkonu 100 hp. s., která má kromě běžných ovládacích prvků také ovládání nakláněním rotorové hlavy. Níže uvádíme konstrukční data nejtypičtějších vírníků (viz tabulka).
Konstrukce vírníku. Na Obr. 5, A, B, C jsou uvedeny hlavní detaily vírníku S-30; na Obr. 5, A je pohled na vírník, kde a je startovací hřídel, b je nádrž na benzín, c je spojka a převodovka, d je plyn, d je společné uvolnění startovacího a brzdového kola, f je zámek ovládací rukojeti, g a h je nastavení příčných a podélných ovladačů a - brzda kola, záběrová a rotorová brzda, k - nastavení úhlu záběru; na Obr. 5, B znázorňuje řízené pouzdro, kde a a b jsou vertikální a horizontální závěsy listu, c je ovládací rukojeť, d a e jsou podélné a příčné nastavovací pružiny, e je ozubené kolo, g je ovládání brzdy , h je příčný závěs a - mechanická spouštěcí objímka, k - mechanická spouštěcí kladka, l - třecí tlumič; na Obr. 5, B znázorňuje: záběrovou spojku a, ozubené kolo b včetně válečku c, záběrovou pružinu d a záběrovou páku d. Obr.
Listy rotoru (obr. 5, A) mají obvykle trubkový nosník z chrom-molybdenové tvrzené oceli s dřevěnými nebo kovovými žebry. Přední hrana je potažena překližkou nebo duralem, zadní hrana je tvořena kovovým výpletem. Horní část čepelí je potažena plátnem a lakována. V Anglii se masivní čepele vyrábí také ze světlého balzového dřeva, přičemž ráhna zůstávají ve formě trubky. Vyztužené listy rotoru (obr. 1) jsou při parkování na zemi podepřeny kabely připevněnými k pylonu namontovanému na náboji, přičemž úhel převisu dolů je 5-7°. Jsou navzájem spojeny „mezi lopatkami“, které obsahují pryžové tlumiče a jsou k lopatkám připevněny pomocí třecích tlumičů.
Mezilopatkové kabely jsou určeny k zajištění rovnoměrného rozdělení točivého momentu na všechny lopatky během mechanického spouštění a jiných nestabilních provozních podmínek. Na rozdíl od vyztuženého rotoru, konzolový rotor (obr. 5) [např. A-6 (obr. 4), S-30R (obr. 2)] nemá nosná lanka, která jsou nahrazena omezovačem na kořeni lopatky, stejně jako mezilopatkové lanka, nahrazené třecími. l nebo jiné tlumiče na svislém závěsu A, omezující a změkčující pohyby lopatek v rovině rotace (obr. 5, B). Správná funkce těchto tlumičů a také poloha vertikálního kloubu vzhledem k ose otáčení jsou velmi důležité. velkou roli pro zajištění hladkého chodu rotoru. Díky sklopnému uložení je hlavní silou působící na čepel odstředivá síla (asi 10násobek zdvihové síly čepele), což je návrhová síla pro žebra a podélníky. Konstrukčním případem nosníku listu je případ ohnutí při pádu a nárazu do omezovače po náhodném nárazu větru na zem a případ zkroucení od setrvačných sil za letu. Nedostatečná torzní tuhost lopatky kromě nežádoucího zvětšení úhlu natočení způsobuje vibrace a házení rotoru za letu. Pro zajištění hladkého chodu rotoru je nutné zachovat naprostou podobnost v umístění hmoty nejen podél, ale i napříč lopatkami. Náboj rotoru, otáčející se na ose připevněné ke kanci, má uši s kuličkovými nebo klasickými ložisky, do kterých jsou zasunuty čepy vodorovných závěsů hrotů lopatek. Pouzdro má obvykle dvě radiální a jedno opěrné ložisko, které přenáší celé zatížení. Materiál pouzdra je vysoce kvalitní ocel. Na Obr. 6 znázorňuje náboj sovětského vírníku A-7 a Obr. 5, B - řízená průchodka vírníku S-30R.
Ten má 2 vzájemně kolmé závěsy a a b, kolem kterých se může otáčet. Poloha pouzdra s ovládací rukojetí v neutrální poloze PROTI nastavitelné pomocí speciálních pružin G A d, které zároveň usnadňují a zjednodušují ovládání zařízení. Řídicí obvod je znázorněn na Obr. 7.
Podvozek má široký rozchod, aby měl letadlo větší stabilitu proti bočnímu větru při přistání. Je použito olejové tlumení nárazů s velkým zdvihem (120-150 mm) a balonová kola. Úhel podvozku, zejména u vírníků s přímým ovládáním, je velmi velký (až 30°). Je žádoucí úhel přistání alespoň 13°. Berle, která při prudkém přistání přebírá těžká břemena, je obvykle vyrobena ve formě kola na stojanu s olejovým tlumením nárazů. Pro zlepšení manévrovatelnosti na zemi, což je důležité v nepřipravených podmínkách místa přistání, stane se to zvládnutelné.
Peří. Díky přítomnosti rotoru má vertikální ocasní plocha vírníku nízkou výšku a zároveň nízkou účinnost z hlediska stability trati. Tento problém se často řeší instalací malých bočních žeber na stabilizátor nebo instalací dvouplošné vertikální ocasní plochy. Horizontální ocas vírníku se liší od ocasu letadla pouze v procentuálním poměru mezi kormidly a celkovou plochou ocasu. U vírníku toto procento dosahuje 55. U bezkřídlého vírníku je celková plocha vodorovného ocasu o něco větší, aby se vytvořila dostatečná boční statická stabilita.
Křídlo. Jeho plocha je zvolena z podmínek konstantní rychlosti rotoru za letu a neměla by přesáhnout 0,8 skutečné plochy lopatek. Aby byla zajištěna správná podélná stabilita vírníku, musí být křídlo vystředěno v rozmezí 25-85 % průměrné aerodynamické tětivy. Ohyby na koncích křídel (obr. 1), které sloužily ke zvýšení boční statické stability a proti bočnímu skluzu, byly u nejnovějších vírníků eliminovány a jejich vliv je kompenzován zvětšením příčného V křídel na 8-10°. Křídlo je v půdorysu vychýlené, konstrukčně výhodné, možná. užitečné z důvodů podélné a příčné stability. Všechny ostatní součásti vírníku (trup, skupina vrtulí) se výrazně neliší od součástí letadla.
Aerodynamika. Ve všech režimech letu zůstávají otáčky rotoru téměř konstantní (u běžných konstrukcí 150-160 ot./min.). V důsledku rotace rotoru i při velkých úhlech náběhu, měřeno mezi prouděním a rovinou kolmou k ose rotace, pracují sekce lopatek pod malými úhly náběhu. Poměr translační rychlosti k obvodové rychlosti hrotu lopatky λ se mění od 0 při vertikálním klesání do hodnoty 0,5-0,7 při maximálních rychlostech. Tak. arr. i při maximální rychlosti letu je vnější polovina lopatky pohybující se dozadu v normálních podmínkách proudění. Lopatky jsou umístěny v každém daném okamžiku podle výslednice všech sil a provádějí kývavý pohyb vzhledem k ose horizontálního závěsu. Kužel popsaný lopatkami, tzv. „tulipán“, je symetrický pouze při vertikálním klesání. Při dopředném pohybu vírníku způsobuje asymetrie rychlostí v rovině rotace (relativní rychlost lopatky, která sleduje pohyb zařízení, větší než lopatky pohybující se proti pohybu) asymetrii sil. Osa kužele se naklání dozadu a do strany. Že. Celková aerodynamická reakce rotoru má 3 složky: tah směřující podél osy otáčení, podélnou sílu na ni kolmou a ležící ve směru pohybu a boční sílu směřující k přední lopatkě. Aby se to kompenzovalo, je u konstrukcí vírníků osa rotoru mírně nakloněna v opačném směru (o 1-2,5°). Pro identifikaci příčiny autorotace rotoru uvažujme síly působící na listový prvek (obr. 8) při vertikálním klesání vírníku.
Skutečná rychlost přibližování se k prvku pod úhlem náběhu α je výslednicí obvodové rychlosti a rychlosti proudění vzduchu kotoučem rotoru. Celková aerodynamická reakce R, jak je známo, bude vychýlena zpět od kolmice ke skutečné rychlosti o úhel y = arc tan (Q/P), tj. o úhel obrácené kvality profilu. Jak vidíme z Obr. 8, síla R, když je promítnuta na osu rotace, dává sílu P 1 - elementární tah a v rovině rotace - sílu L, která způsobuje rotaci čepele směrem dopředu. K ustálenému otáčení dochází, když síla R směřuje podél osy otáčení. Při ustálené autorotaci rotoru však tato poloha existuje pouze v jedné části listu, umístěné přibližně ve 2R/3. V úsecích vnitřní části lopatky je výslednice nakloněna dopředu a vytváří točivý moment, který je absorbován vnější částí lopatky, kde je výslednice vychýlena dozadu. Pokud je prvek ve stavu ustálené autorotace zpomalen, pak se vlivem poklesu obvodové rychlosti zvětší úhel náběhu, výslednice se nakloní dopředu a objeví se komponenta, která rotaci obnoví. Stejně tak při zrychlení rotace vzniká brzdná síla, která obnovuje stav ustálené autorotace. Úhel instalace lopatky určuje úhel náběhu daného profilu pro podmínky ustálené autorotace. Autorotace je možná pouze s úzkým rozsahem kladných instalačních úhlů lopatky, jejichž horní teoretická hodnota pro Gottingen profil 429 Ɵ = 7°. Na Obr. 9 znázorňuje aerodynamické charakteristiky rotoru; Pro srovnání jsou vyneseny charakteristiky křídla.
Všechny koeficienty pro rotor se nevztahují ke skutečné ploše lopatek, ale k ploše disku, který zametají. Mezitím vidíme, že maximální hodnota součinitele vztlaku C pro rotor je blízká hodnotě pro křídlo. Pokud se C y vztahuje ke skutečné ploše lopatek, pak jeho maximální hodnota bude 8-10krát větší než u křídla. Rotor nemá režim zastavení, ke kterému dochází v blízkosti křídla pod úhlem náběhu 15-17° a způsobuje rotaci. Součinitel celkové síly rotoru neustále roste s rostoucím úhlem náběhu. Při pohybu do vysokých úhlů náběhu (20-30°) vírník klidně přejde do prudkého klesání nízkou rychlostí.
Maximální kvalita rotoru je asi 8-10 (v závislosti na úhlu instalace a faktoru plnění k, tj. poměru skutečné plochy lopatek k ploše zametání) a kvalita je přímo úměrná první a nepřímo úměrná. do druhého. Maximální kvalita nastává při nízkých úhlech náběhu a následně při nízkých hodnotách C y, tedy za podmínek maximální rychlosti (obr. 10).
Při rozpětí křídel rovném průměru rotoru lze výkon vynaložený na překonání indukčního odporu obou i škodlivého odporu vírníku a letadla považovat za stejný. Síla vynaložená na překonání profilového odporu křídla, jak je známo, je úměrná třetí mocnině rychlosti (N p = C p ϱSV 3) a výkonu vynaloženého na překonání profilového odporu rotoru v důsledku téměř úplná stálost počtu jeho otáček při všech rychlostech, je pouze první mocninou rychlosti. Že. je třeba předpokládat, že při malém zatížení výkonu motoru, tedy u vysokorychlostního aparátu, bude mít vírník při stejné hmotnosti a výkonu motoru vyšší maximální rychlost než letadlo. Tato situace je znázorněna na obr. 11. Penodové křivky vírníku a letadla.
Letové vlastnosti vírníku proudit z toho aerodynamické vlastnosti: vysoký koeficient vztlaku umožňuje horizontální let při velmi nízkých rychlostech řádově 30-40 km/h při současném použití vírníku s malým nákladem 1 litr. S. není nižší než maximální rychlost letadla. Rozsah rychlostí vírníku dosahuje 5-6 místo 2,5-3 u letadla. Je možná velmi strmá sestupová dráha až do svislého klesání, jehož rychlost, měřená při letových zkouškách, je 10 m/sec. Kromě toho má vírník schopnost klouzat naplocho, jako letadlo. Při vhodné rotaci rotoru před startem má vírník velmi krátký náběh (cca 25-40 m nebo méně vírníku S-30 s přímým řízením, dohromady 11 m). s možností přistání bez běhu extrémně zmenšuje velikost potřebného letiště a umožňuje vírníku provoz v podmínkách nepřipravených přistávacích ploch. Vzhledem k tomu, že kvalita rotoru je nižší než kvalita křídla, má vírník horší (asi o 15 %) stoupavost a nižší strop než letadlo. V úhlu vzletu však není horší a někdy dokonce lepší než letadlo, protože vírník má mnohem nižší rychlost trajektorie. Bezpečnost vírníku charakterizuje Ch. arr. nemožnost vývrtky, absence fenoménu ztráty rychlosti, nulová přistávací rychlost. V drsném vzduchu je stabilnější než letadlo díky setrvačnosti rotujících lopatek. Ovládání gyrokoptéry snadněji ovladatelný letoun; tato kvalita je zvláště výrazná u bezkřídlého vírníku s přímým řízením. Dobrou ovladatelnost vírníku určuje Ch. tedy široký rozsah otáček, plynulejší přenos přetížení na tělo a nízký moment setrvačnosti zařízení vůči svislé ose. Je třeba poznamenat, že všechny specifické vlastnosti vírníku našly své nejnápadnější vyjádření ve vírníku s přímým řízením. Ten má: kratší dobu vzletu v důsledku zvětšení úhlu náběhu rotoru během detonace; větší bezpečnost při převrácení v důsledku bočního větru při přistání díky schopnosti rychle utlumit zvedací sílu rotoru jeho odpovídajícím nakloněním; plná ovladatelnost při nízkých rychlostech, kde je konvenční řízení letadla neúčinné; možnost čistě vertikálního klesání, což u běžného vírníku s jakýmkoliv seřízením není možné, a řadu dalších výhod. Budoucnost patří tomuto typu vírníku.
Aplikace. Bez soupeření s letadlem ve všech oblastech použití si vírník najde řadu nových oblastí, které jsou pro běžné letadlo nedostupné. Široký rozsah rychlostí a výjimečné kvality vzletu a přistání umožňují vírníkům dobře fungovat ve velmi nerovném terénu. Schopnost přistát na zorané půdě, vzlétnout z malého trávníku a snadná obsluha z něj učiní cenné zařízení pro výkonný výbor letectví. Pro leteckou fotografii otevírá vírník nové perspektivy díky své schopnosti létat nízkou rychlostí. Mohl by. také úspěšně používán pro aeroosevu a kontrolu škůdců Zemědělství. Ve Spojených státech se vírníky používají k boji s lesními požáry, pro turistiku a pro policejní služby. Velmi široké vyhlídky má i vojenské využití vírníků: nahrazení balonů draků vírníky pro pozorování a úpravu palby, pro účely doprovodu letadel a průzkumu zblízka, pro doprovod vojenských lodí a bojových ponorek. Navíc je zde pravděpodobná možnost využití vírníku jako vysokorychlostního a ovladatelného stroje v roli stíhačky.