Версия для печати

Крутящий момент истины

Скоростной вертолет нужен разработчикам, а не пассажирам
Кузнецов Григорий

Уровень совершенства любого летательного аппарата определяется аэродинамическим качеством, которое у транспортно-пассажирских вертолетов примерно в три раза меньше, чем у самолетов аналогичного назначения, и достигается на значительно меньших скоростях.

Уровень совершенства любого летательного аппарата определяется аэродинамическим качеством, которое у транспортно-пассажирских вертолетов примерно в три раза меньше, чем у самолетов аналогичного назначения, и достигается на значительно меньших скоростях.

Крейсерская скорость и соответствующее ей аэродинамическое качество определяют топливную эффективность, дальность и как следствие себестоимость летного часа. Отечественный Ми-38 с коммерческой нагрузкой 3300 килограммов на крейсерской скорости 280 километров в час при стандартном резервном и аэронавигационном запасе топлива на 30 минут покрывает расстояние порядка 900 километров.

Для пассажирского вертолета важнее всего не скорость, а практическая дальность полета и приемлемая стоимость авиабилетов

Казалось бы, чем быстрее, тем эффективнее, однако дальнейшему увеличению скорости вертолетов препятствует ряд факторов.

Ее дальнейшее наращивание после достижения 280 километров в час сопровождается интенсивным ростом волнового сопротивления на лопастях несущего винта. Требуется значительное увеличение мощности силовой установки.

Кроме того, по мере возрастания скорости и полной аэродинамической силы на несущем винте возникают и расширяются зоны повышенных, критических и закритических углов атаки лопастей и связанное с этим явление срыва воздушного потока. Это приводит к увеличению напряжений в лопастях, шарнирных моментах и потребных усилий в цепях управления. Растет вибрация летательного аппарата, происходит его разбалансировка. Ухудшается управляемость. В результате интенсивно сокращается ресурс ключевых элементов конструкции, таких как лопасти, втулка, автомат перекоса.

Крутящий момент истины
Фото: wikipedia.org

С ростом скорости расширяющиеся зоны срыва воздушного потока приводят к отклонению вектора полной аэродинамической силы в поперечном отношении, увеличению боковой силы на винте и кренящего момента. Для парирования этих явлений требуются увеличение полной аэродинамической силы несущего винта и отклонение ее вектора в поперечном отношении. Соответственно возрастают нерациональные траты мощности двигателя.

Есть и конструктивный фактор ограничения скорости полета. По результатам исследований, выполненных в КБ Миля, затрата мощности силовой установки для преодоления индуктивного сопротивления несущего винта на средней скорости составляет 40 процентов и уменьшается до 13 процентов на максимальной. Потери мощности на преодоление вредного сопротивления ненесущих частей вертолета составляют 15–10 процентов на средних скоростях и 40–35 процентов – на максимальной. Профильные потери мощности на вращение лопастей несущего винта на висении составляют 22–27 процентов, а на максимальной скорости полета – 50 процентов и более. Исследования показали, что увеличение крейсерской скорости на 15 процентов требует 30-процентной прибавки мощности силовой установки, что неприемлемо для пассажирских модификаций.

У осуществляющих перевозки людей вертолетов с хорошими аэродинамическими формами максимум эквивалентного качества достигается на скоростях около 230–240 километров в час и составляет 5,5 единицы. Но оно интенсивно уменьшается с увеличением скорости.

Курс на Запад

К настоящему времени все ухищрения проектантов в части увеличения крейсерской скорости и соответствующих ей величин аэродинамического качества и дальности полета практически исчерпаны.

Крутящий момент истины
Фото: amazonaws.com

Тем не менее вертолетные фирмы США и Западной Европы продолжают дорогостоящие исследования и экспериментальные работы по возможности создания машин, рассчитанных на максимальные скорости до 500 километров в час. Так, компании «Сикорский» и «Пясецкий» (США), «Еврокоптер» (Западная Европа) намерены достичь на концепт-вертолетах Х2 максимальной скорости 480 километров в час, на S-97 - 400, Х-49А – 370, Х3 – 430.

Зачем-то к этой гонке подключилось и АО «Вертолеты России» с концепт-моделями перспективных скоростных вертолетов (ПСВ) Ка-92 и Ми-Х1. Для оправдания финансовых затрат используется безотказно срабатывающий аргумент – мол, американцы не дураки. Только на выполнение НИР и ОКР в течение ближайших пяти лет потребуется более десятка миллиардов рублей. На двух последних международных выставках вертолетной индустрии HeliRussia ответственные представители ОКБ Камова и Миля вдохновенно демонстрировали свои концепты.

Было объявлено о выборе на конкурсной основе проекта для дальнейшей разработки и внедрения в серийное производство. Но поединок между Ка-92 и Ми-Х1 так и не состоялся. Оба ПСВ оказались несбыточной мечтой. Однако вскоре появилось решение о том, что ОКБ Миля приступит к разработке проекта пассажирского скоростного вертолета В-37 классической одновинтовой схемы с взлетной массой 10 500 килограммов и крейсерской скоростью 350–370 километров в час.

По результатам продувки модели В-37 в аэродинамической трубе ЦАГИ и выполненным расчетам сообщалось, что на крейсерской скорости около 360 километров в час с нормальной коммерческой нагрузкой 2500 килограммов его дальность полета составит те же 900 километров, что и у Ми-38 с его 280 километрами в час. Возможно ли это?

Цифры не врут

На Ми-38 и В-37 несущие винты имеют лопасти из современных композиционных материалов со стреловидными законцовками и эффективными профилями ЦАГИ. На В-37 шасси по сравнению с предшественником убирается в полете. Это немного улучшит аэродинамическое качество, но приведет к увеличению массы пустого вертолета. Другими принципиальными или революционными новациями, чтобы опровергнуть выводы М. Л. Миля, проектанты не располагают.

На В-37 могут быть установлены известные отечественные двигатели ТВ7-117В или ВК-2500П. Более приемлем для получения крейсерской скорости ТВ7-117В с мощностью максимального продолжительного режима работы 2000 лошадиных сил и удельным расходом топлива 0,22 кг/л.с. в час. Кстати сказать, такая силовая установка будет иметь более высокую относительную массу по сравнению с имеющейся у Ми-38.

Воспользовавшись известной формульной зависимостью, можем определить расход топлива машины с полетной массой 10 500 килограммов. При заявленных параметрах он составит 2,44 кг/км.

Отношение массы пустого Ми-38 к максимальной взлетной составляет 0,53. Если принять, что оно вполне приемлемо и для перспективного В-37, масса последнего будет равна 5565 килограммам. С учетом служебной нагрузки 280 килограммов (включая двух пилотов, масло, невырабатываемое топливо), резервного (200 кг) и стандартного аэронавигационного (300 кг) запасов топлива – 6345 килограммов. Тогда масса расходуемого в полете топлива и перевозимого груза будет равна 4155 килограммам.

Следовательно, дальность полета В-37 с заявленной платной нагрузкой 2500 килограммов, запасом топлива 1655 килограммов при его расходе 2,44 кг/км составит 678 километров вместо заявленных 900. Кроме того, В-37 способен перевозить в два раза меньше пассажиров, чем Ми-38.

За достижение крейсерской скорости 360 километров в час на вертолете В-37 придется дорого заплатить. Несущий винт окажется более нагруженным под воздействием аэродинамических и других сил по сравнению с Ми-38. Потребуется более тяжелая дорогостоящая трансмиссия, способная воспринимать увеличенные крутящие моменты, передаваемые несущему и рулевому винтам.

Возникает вопрос: для каких целей пассажирскому В-37 необходима крейсерская скорость 360 километров в час, требующая существенных материальных и финансовых затрат на ее реализацию? Например, в европейской части Крайнего Севера, в Сибири и на Дальнем Востоке расстояния между действующими аэродромами составляют 1200–1400 километров. Чтобы свободно перемещаться, приоритетное значение имеет не сама по себе высокая крейсерская скорость, а практическая дальность полета и приемлемая стоимость авиабилетов. Этого В-37 явно не сможет обеспечить. Тогда зачем он нужен?

Григорий Кузнецов,
кандидат технических наук

#В-37 #Ми-38 #ТВ7-117В #ВК-2500П #Ка-92 #Ми-Х1 #Сикорский #Х-49А #S-97

Опубликовано в выпуске № 7 (671) за 22 февраля 2017 года

Loading...
Загрузка...
Аватар пользователя pavel
pavel
21 февраля 2017
Ищите кто делит деньги. А вертолётик построим....Придумать надо - зачем?!
Аватар пользователя Михаил
Михаил
21 февраля 2017
В принципе со сказанным здесь невозможно не согласиться.Классический вертолёт исчерпывает свои возможности на 350 км/ч.Но по-моему,всё дело в зацикленности на этом классическом вертолёте.Нынешнее авиастроение не развивается в сторону принципиального совершенствования винтокрылых машин и их замены эквивалентными системами.
Аватар пользователя Юрий Добряков
Юрий Добряков
21 февраля 2017
Приятно отметить, что еще остались нормальные компетентные инженеры.
Аватар пользователя Юрий
Юрий
22 февраля 2017
Проблема в классической схем вертолета, которая стала не соответствовать коммерческим требованиям из-за их ужесточения. Нужно продолжать искать другие схемы вертолетов.
Аватар пользователя ВИТАЛИЙ
ВИТАЛИЙ
24 февраля 2017
Заранее не реальный проект В-37 придуман генеральными конструкторами МВЗ только для очередной выкачки денег из Госбюджета. Классический вертолет крейсерской скорости и 320к/ч не способен выдать, а уж про 360к/ч - откровенный бред, или техническое мошенничество.
Аватар пользователя Юрий
Юрий
24 февраля 2017
Гравицапу нежно мастерить, т.к винт себя исчерпал, как и на самолётах еще на до звуке.
Аватар пользователя Олег Петрович
Олег Петрович
24 февраля 2017
Мне почему_то оччень не нравятся эти статейки разной шушеры безмозглой. Неужели этот идиот не понимает,что скоростной и экономичный,красивый и надёжный вертолёт нужен бесконечным просторам Великой России,а без разработок нового будем сидеть в каменном веке!!! НЕНАВИЖУ дебильных ПРОВОКАТОРОВ.Не лезь в технологический прогресс и всё у НАС ПОЛУЧИТСЯ!!!!
Аватар пользователя Павел Новосиб
Павел Новосиб
25 февраля 2017
Скоростной вертолет нужен десантникам. Скорость это оперативность перевозок и выживаемость ЛА в зоне ПВО противника. Ради этого вся "гонка за скоростью" и идет. Лидер в ней на сегодня американский "Оспрей". Однако этот ЛА получился очень дорогим, в том числе в эксплуатации. Сейчас идет поиск "альтернативного решения" в направлении скоростного вертолета или винтокрыла.
Аватар пользователя гость 3
гость 3
26 февраля 2017
Павел Новосиб, 14:46, 25 февраля. С Вами соглашусь, что нужно искать новых решений. Созданный И.Сикорским вертолёт таким живет уже более 60 лет, за похожий срок самолёты развились от биплана Райт до сверхзвуковых ...Значит и вертолёту пора сделать качественный скачок... Несущие лопасти создают подьёмную силу и совместно поступательное движения, теряя немалую долю подьёмной силы. Идут поиски, в одних разделяют несущий винт и тянущий (толкающий) винт или турбину, что даёт значительный прирост скорости. Думаю лет через десяток эксперименты устаканят оптимальные решения.
Аватар пользователя Народу нужны здоровые сенсации
Народу нужны здоровые сенсации
28 февраля 2017
Просто сделайте вертолёт четырёхроторный, квадрокоптер. Приводы роторов электрические. Источник одна общая турбина с генератором. А на взлёте чтобы питание подводилось с земли, по кабелю.
Аватар пользователя pavel
pavel
21 февраля 2017
Ищите кто делит деньги. А вертолётик построим....Придумать надо - зачем?!
Аватар пользователя Михаил
Михаил
21 февраля 2017
В принципе со сказанным здесь невозможно не согласиться.Классический вертолёт исчерпывает свои возможности на 350 км/ч.Но по-моему,всё дело в зацикленности на этом классическом вертолёте.Нынешнее авиастроение не развивается в сторону принципиального совершенствования винтокрылых машин и их замены эквивалентными системами.
Аватар пользователя Юрий Добряков
Юрий Добряков
21 февраля 2017
Приятно отметить, что еще остались нормальные компетентные инженеры.
Аватар пользователя Юрий
Юрий
22 февраля 2017
Проблема в классической схем вертолета, которая стала не соответствовать коммерческим требованиям из-за их ужесточения. Нужно продолжать искать другие схемы вертолетов.
Аватар пользователя ВИТАЛИЙ
ВИТАЛИЙ
24 февраля 2017
Заранее не реальный проект В-37 придуман генеральными конструкторами МВЗ только для очередной выкачки денег из Госбюджета. Классический вертолет крейсерской скорости и 320к/ч не способен выдать, а уж про 360к/ч - откровенный бред, или техническое мошенничество.
Аватар пользователя Юрий
Юрий
24 февраля 2017
Гравицапу нежно мастерить, т.к винт себя исчерпал, как и на самолётах еще на до звуке.
Аватар пользователя Олег Петрович
Олег Петрович
24 февраля 2017
Мне почему_то оччень не нравятся эти статейки разной шушеры безмозглой. Неужели этот идиот не понимает,что скоростной и экономичный,красивый и надёжный вертолёт нужен бесконечным просторам Великой России,а без разработок нового будем сидеть в каменном веке!!! НЕНАВИЖУ дебильных ПРОВОКАТОРОВ.Не лезь в технологический прогресс и всё у НАС ПОЛУЧИТСЯ!!!!
Аватар пользователя Павел Новосиб
Павел Новосиб
25 февраля 2017
Скоростной вертолет нужен десантникам. Скорость это оперативность перевозок и выживаемость ЛА в зоне ПВО противника. Ради этого вся "гонка за скоростью" и идет. Лидер в ней на сегодня американский "Оспрей". Однако этот ЛА получился очень дорогим, в том числе в эксплуатации. Сейчас идет поиск "альтернативного решения" в направлении скоростного вертолета или винтокрыла.
Аватар пользователя гость 3
гость 3
26 февраля 2017
Павел Новосиб, 14:46, 25 февраля. С Вами соглашусь, что нужно искать новых решений. Созданный И.Сикорским вертолёт таким живет уже более 60 лет, за похожий срок самолёты развились от биплана Райт до сверхзвуковых ...Значит и вертолёту пора сделать качественный скачок... Несущие лопасти создают подьёмную силу и совместно поступательное движения, теряя немалую долю подьёмной силы. Идут поиски, в одних разделяют несущий винт и тянущий (толкающий) винт или турбину, что даёт значительный прирост скорости. Думаю лет через десяток эксперименты устаканят оптимальные решения.
Аватар пользователя Народу нужны здоровые сенсации
Народу нужны здоровые сенсации
28 февраля 2017
Просто сделайте вертолёт четырёхроторный, квадрокоптер. Приводы роторов электрические. Источник одна общая турбина с генератором. А на взлёте чтобы питание подводилось с земли, по кабелю.

 

 

  • Past:
  • 3 дня
  • Неделя
  • Месяц
Loading...