У нас проектированием и постройкой микроавтожиров занимаются главным образом студенческие конструкторские бюро авиационных вузов. Лучшие машины этого класса экспонировались на выставках технического творчества молодёжи и т.д. Читатели «Моделиста-конструктора» в многочисленных письмах просят рассказать об устройстве планёров-автожиров и микроавтожиров. Этот вопрос в своё время достаточно хорошо осветил на страницах журнала мастер спорта Г. С. Малиновский, который ещё в предвоенные годы принимал участие в экспериментальных работах с автожирами промышленной постройки.
По существу, настоящая статья до сих пор актуальна, поскольку затрагивает интересную область технического творчества, где любители авиации могут и должны добиться больших успехов. Статья отнюдь не претендует на исчерпывающую полноту освещения вопроса. Это только начало большого разговора.
РАЗГОВОР НАЧИНАЕТСЯ С «МУХИ»
Все знают летающую игрушку, известную под названием «Муха». Это несущий винт (пропеллер), насаженный на тонкую палочку. Стоит раскрутить палочку ладонями, как игрушка сама вырвется из рук и стремительно взлетит вверх, а затем, плавно вращаясь, опустится на землю. Разберёмся в природе её полёта. Взлетала «Муха» потому, что мы затратили какое-то количество энергии на её раскрутку – она была вертолётом (рис. 1).
Теперь привяжем к палочке, на которую насажен ротор, нитку длиной 3 -5 м и попробуем тянуть «Муху» против ветра. Она взлетит и при благоприятных условиях, быстро вращаясь, будет набирать высоту.
Этот принцип заложен и в автожире: во время разбега по взлётной дорожке его несущий винт под действием встречного потока начинает раскручиваться и постепенно развивает подъёмную силу, достаточную для взлёта. Следовательно, несущий винт – ротор выполняет ту же роль, что и крыло самолёта. Но, по сравнению с крылом, у него есть существенное преимущество: его поступательная скорость при равной подъёмной силе может быть намного меньше. Благодаря этому автожир способен опускаться в воздухе почти вертикально и совершить посадку на маленьких площадках (рис. 2). Если же при взлёте раскрутить лопасти ротора при нулевом угле атаки, а затем резко перевести их на положительный угол, то автожир сможет взлететь вертикально.
НА ЧЁМ ЛЕТАЛ И. БЕНСЕН
Прообразом большинства любительских планёров-автожиров послужила машина американца И. Бенсена. Она была создана вскоре после окончания Второй мировой войны и вызвала большой интерес во многих странах. По официальным данным, в настоящее время построены и успешно летают свыше нескольких тысяч аппаратов подобного рода.
Автожир И. Бенсена состоит из крестообразной металлической рамы А, на которой жёстко смонтирован пилон Б, служащий опорой ротора В с рычагом непосредственного управления Г. Перед пилоном расположено сиденье пилота Д, а сзади на раме – простейшее вертикальное оперение, состоящее из киля Е и руля направления Ж. Последний связан тросами с ножной педалью, находящейся в передней части рамы. Шасси автожира – трёхколёсное, с пневматиками облегчённого типа (боковые колёса имеют размер 300×100 мм, переднее, управляемое – 200×75 мм). Под хвостовой частью рамы расположено дополнительное опорное колесо из твёрдой резины диаметром 80 мм. Ротор имеет металлическую ступицу и две деревянные лопасти, описывающие круг диаметром 6 м. Хорда лопасти – 175 мм, относительная толщина профиля -11%, материал – высококачественная древесина, переклеенная с фанерой и армированная стеклотканью. Полёты планёра-автожира Бенсена осуществлялись на буксире за автомобилем (рис. 5). Впоследствии на подобные машины устанавливался 70-сильный двигатель с толкающим винтом.
Польские конструкторы Александр Бобик, Чеслав Юрка и Андрей Сокальский создали планёр-автожир (рис. 4), взлетающий с воды. Он буксировался быстроходным катером или мотолодкой с мощным подвесным мотором (порядка 50 л.с.). Планёр установлен на поплавок, по форме и конструкции аналогичный корпусу спортивного скутера младших классов. Ротор с непосредственным управлением закреплён на простом и лёгком пилоне, расчаленном тросовыми растяжками к корпусу поплавка. Это позволило добиться минимального веса конструкции при вполне достаточной её надёжности. Технические данные планёра-автожира, который его авторы назвали «виропланёром», таковы: длина – 2,6 м, ширина – 1,1 м, высота -1,7 м, общий вес конструкции – 42 кг, диаметр ротора – 6 м. Его лётные данные: взлётная скорость – 35 – 37 км/час, максимально-допустимая – 60 км/час, посадочная – 15 – 18 км/час, частота вращения ротора – 300 – 400 об/мин.
Польские конструкторы совершили на своём «виропланёре» много успешных полётов. Они считают, что их машина имеет большое будущее. Один из создателей «виропланёра», Чеслав Юрка, писал: «При соблюдении элементарных правил осторожности, высокой дисциплинированности водителя катера и обслуживающего персонала полёты на «виропланёрах» совершенно безопасны. Большое количество озёр, водная гладь которых всегда свободна, позволит заниматься этим увлекательным видом спорта и отдыха всем желающим».
СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ
Разберёмся, каким образом обеспечивается управляемость машины. На самолёте это просто – там есть рули высоты, руль поворота и элероны. Отклонением их в нужную сторону осуществляются любые эволюции. А винтокрылым машинам, оказывается, такие рули не нужны: изменение направления полёта происходит тотчас же, как только ось ротора изменяет своё положение в пространстве. Для изменения наклона оси ротора на планёре-автожире применено приспособление, состоящее из двух подшипников; неподвижно закреплённого в щёчках головки А и связанного с рычагом управления Б. Подшипник А, будучи сферическим, позволяет валу ротора отклоняться от основного положения на 12° в любую сторону, что обеспечивает машине продольную и поперечную управляемость.
Рычаг управления ротором, жёстко связанный с корпусом нижнего подшипника, имеет напоминающую велосипедный руль поперечину, которую пилот держит обеими руками. Для взлёта, чтобы перевести ротор на большой угол, рычаг двигается вперёд; для уменьшения угла и перевода машины в горизонтальный полёт – назад; для создания крена вправо (или устранения левого крена) рычаг отклоняется влево, при правом крене – вправо. Эта особенность управления автожирами создаёт известные трудности для пилотов, летающих на обычных планёрах, самолётах и вертолётах (движения ручки у всех этих машин прямо противоположные по знаку).
Поэтому перед полётами на лланёрах-автожирах с непосредственным управлением необходимо пройти специальную подготовку на стенде-тренажёре. Можно, правда, пойти на некоторое усложнение конструкции, оборудовав машину управлением «нормального» самолётного типа (показано пунктиром на схеме автожира Бенсена, см. рис. 3),
ПРЕЖДЕ, ЧЕМ СТРОИТЬ
Планёр-автожир имеет значительно меньше деталей, чем обычный велосипед. Но это не значит что его можно изготовить кое-как, в одном месте привязав проволочкой, а в другом – вместо болта вставить гвоздь.
Все детали должны быть изготовлены, как говорят, на высшем авиационном уровне: ведь от их качества, их надёжности зависит жизнь человека. Даже если летать над водой. Поэтому надо сразу принять такое решение: есть возможность выполнить все работы высококачественно – будем делать виропланёр, если нет – отложим строительство до лучших времён.
Наиболее ответственной и трудной деталью в изготовлении виропланёра является, безусловно, ротор. Попытки использовать для установки на самодельные планёры-автожиры отслужившие свой срок лопасти от выпускаемых нашей промышленностью вертолётов успеха не имели, так как они рассчитаны на другие режимы. Поэтому применять их ни в коем случае не следует. Типовая конструкция лопасти показана на рисунке 6. Для склейки лонжерона надо заготовить прямослойные, хорошо просушенные сосновые рейки и тщательно прифуговать их друг к другу. Они собираются в пакет, как показано на рисунке 7. В промежутки между рейками обязательно закладываются полоски стеклоткани марки АСТТ6, предварительно промазанные эпоксидным клеем. Рейки также должны быть промазаны с обеих сторон. Пакет после необходимой выдержки запрессовывается в приспособлении, обеспечивающем изделию прямолинейность как по широкой, так и по узкой стороне пакета. После сушки пакет обрабатывается в соответствии с заданным профилем, образуя переднюю часть («носик»} лопасти. Обработка должна быть выполнена очень тщательно, с применением стальных контршаблонов. «Хвостик» лопасти изготовляется из блоков пенопласта марки ПХВ-1 или ПС-2, усиленных рядом фанерных нервюр. Склейку следует выполнить в специальном стапеле (рис. 8), чтобы обеспечить правильность профиля. Окончательная обработка лопасти ведётся напильником и шкуркой, с применением контршаблонов, после чего вся лопасть оклеивается тонкой стеклотканью на эпоксидном клее, шлифуется, окрашивается в яркий цвет и полируется сначала пастами, а затем полировочной водой.
Готовая лопасть, положенная концами на две опоры, должна выдерживать не менее 100 кг статической нагрузки.
Для соединения со ступицей ротора на каждой лопасти шестью болтами М6 укрепляются стальные пластины, как показано на чертеже; в свою очередь, к ступице эти пластины крепятся двумя болтами М10. Триммер Д и груз-противовес Г устанавливаются на полностью отделанную лопасть. Груз – на трёх болтах М5, триммер – на пяти заклёпках диаметром 4 мм. В «хвостовик» лопасти для приклёпки триммера заранее вклеивается между фанерными нервюрами деревянная бобышка.
Сферический подшипник головки ротора на зарубежных конструкциях выбран в пределах от диаметра 50x16x26 мм до диаметра 52x25x18 мм; из отечественных подшипников этого типа может быть применён № 126 ГОСТ 5720-51. На схеме (рис. 4) этот подшипник для наглядности показан однорядным. Нижний подшипник управления – № 6104 ГОСТ 831-54.
А – основание; Б – крючок; В – установка замка на планёре-автожире (крючком вниз); Г – установка замка на катере-буксировщике (крючком вверх)
Предельная простота конструкции – характерная черта автожиров И. Бенсена
Крепление рычага управления к корпусу подшипника может быть выполнено скобами, как показано на рисунке 4 (это позволяет разбирать весь узел на отдельные элементы), либо сваркой.
Основание («пятка») пилона крепится в корпусе поплавка к ребру жёсткости, соединённому четырьмя болтами М6 с килем. Эти болты одновременно крепят к корпусу поплавка наружное металлическое перо. Тросовые растяжки, соединяющие пилон с бортами поплавка, желательно перед заплёткой обтянуть с усилием 150 – 200 кг. Тандеры – самолётные, с толщиной резьбовых стержней 5 мм.
Как уже упоминалось выше, массу виропланёра необходимо выдержать в пределах 42 – 45 кг. Это не так просто, как кажется на первый взгляд. Нужно очень тщательно подбирать необходимые материалы, правильно вести обработку и сборку, не применять тяжёлых шпаклёвок и красок. Особенно это касается изготовления поплавка. Его деревянный каркас должен быть собран из хорошо просушенных реек прямослойной, лёгкой (не смолистой) сосны. Лучшей древесиной для изготовления каркаса поплавка будет так называемая «авиационная» сосна в лафетных брусках, но её не везде и не всегда можно достать. Поэтому не надо пренебрегать возможными заменителями: например, хорошей тарной дощечкой или рейками, напиленными из толстого горбыля (горбыль – это заболонная, самая прочная часть ствола; при правильной распиловке из неё получаются отличные рейки нужного сечения). Сплошь и рядом пищевые консервы бывают упакованы в хорошие ящики. Набрав два-три десятка таких тарных дощечек, из них можно выбрать необходимые для работы. Каждая рейка перед её установкой на место должна быть испытана на прочность. Если сломается – не беда, можно поставить другую; зато будет полная уверенность в том, что набор изготовлен из надёжного материала.
Г. МАЛИНОВСКИЙ
На этот раз, друзья-товарищи, предлагаю переместиться в иную стихию транспортных средств – воздушную.
Несмотря на всеобъемлющий ад и погибель на земле, мы с вами не теряем надежды и мечтаем покорять небеса. А относительно недорогим средством для этого нам послужит чудо-коляска с пропеллером, имя коей — автожир
.
Автожир
(autogyro) — винтокрылый сверхлегкий летательный аппарат, в полёте опирающийся на несущую поверхность свободновращающегося в режиме авторотации несущего винта.
По-другому эта штука именуется как Гироплан
(gyroplane), Гирокоптер
(gyrocopter), и иногда Ротоплан
(rotaplane).
Немного истории
Автожиры изобрёл испанский инженер Хуан де ла Сиерва в 1919 году. Он так же как и многие авиаконструкторы того времени пытался создать летающий вертолет и как это обычно бывает, создать создал, но не то, что хотел изначально. Но особо по этому факту не расстроился и в 1923 году запустил свой личный аппарат, который летал за счет эффекта авторотации. Далее запилил собственную фирму и клепал потихоньку свои гирокоптеры пока не умер. А потом был сконструирован полноценный вертолет, интерес к автожирам пропал. Хотя они все это время продолжали выпускаться, но использовались (и используются) для узких целей (метеорология, аэрофотосъемка и проч.).
Технические характеристики
Масса: от 200 до 800 кг
Скорость: до 180 км/ч
Расход топлива: ~15 л на 100 км
Дальность полета: от 300 до 800 км
Конструкция
По конструкции автожир ближе всего находится к вертолетам. По сути, он и является вертолетом, только с предельно упрощенной конструкцией.
Собственно сама конструкция включает следующие ключевые элементы: несущая конструкция — «скелет» аппарата, к которому крепится двигатель, 2 винта, сиденье пилота, приборы управления и навигации, хвостовое оперение, шасси и некоторые другие элементы.
Непосредственное управление осуществляется двумя педалями и рычагом управления.
Самым простым гирокоптерам для взлета необходим небольшой разбег в 10 — 50 метров. Это расстояние уменьшается в зависимости от увеличения силы встречного ветра и степени раскрутки несущего винта к моменту начала разбега.
Особенностью автожира является то, что он летит, пока имеется набегающий на несущий винт поток воздуха. Этот поток обеспечивается малым толкающим винтом. Именно по этому автожиру необходим хотя бы небольшой разбег.
Однако более сложные и дорогие автожиры, оснащенные механизмом изменения угла атаки лопасти, способны взлетать с места вертикально вверх (т.н. подскоком).
Изменение положения автожира в горизонтальной плоскости достигается при помощи изменения угла наклона всей плоскости несущего винта.
Автожир так же как вертолет способен зависать в воздухе.
Если у автожира отказывает двигатель, это не значит верную гибель пилота. Если двигатель выключается, ротор автожира переходит в режим авторотации, т.е. продолжает вращаться от набегающего потока воздуха, пока аппарат движется со скоростью вниз. В результате автожир медленно спускается, а не падает камнем.
Разновидности
Несмотря на простоту конструкции, гирокоптеры обладают некоторой вариативностью конструкции.
Во-первых, данные летательные аппараты могут быть оснащены как тянущим винтом, так и толкающим. Первые характерны для исторически самых первых моделей. Второй винт у них расположен спереди, как у некоторых самолетов.
Вторые – имеют винт в задней части аппарата. Автожиров с толкающим винтом – абсолютное большинство, хотя обе конструкции имеют свои преимущества.
Во-вторых, автожир хоть и очень легкое воздушное средство передвижения, но он может перемещать еще пару пассажиров. Естественно для этого должны иметься соответствующие конструктивные возможности. Встречаются автожиры с возможностью перевозки до 3-х человек, включая пилота.
В-третьих, автожир может обладать полностью закрытой кабинкой для пилота и пассажиров, частично закрытой, или может вообще не иметь кабины, которая убирается в целях грузоподъемности или же лучшего обзора.
В-четвертых, может оснащаться дополнительными ништяками, типа автомата перекоса и проч.
Боевое применение
Эффективность автожира как ударного средства конечно невысока, но побывать некоторое время на вооружении СА он успел. В частности в начале XX века, когда весь мир был охвачен вертолетной лихорадкой, военные наблюдали за развитием в этой отрасли. Когда полноценных вертолетов еще не существовало, были попытки применять гирокоптер в военных целях. Первый гирокоптер в СССР был разработан в 1929 году под названием КАСКР-1
. Затем в течении десяти последующих лет вышли еще несколько моделей автожиров, в т.ч. автожиры А-4 и А-7. Последний принимал участие в войне с финнами в качестве разведчика, ночного бомбардировщика и эвакуатора. Хоть в использовании автожира были определенные преимущества, все это время военное руководство сомневалось о его необходимости и на серийное производство А-7 так и не был поставлен. Затем в 1941-м началась война и было не до этого. После войны все силы были брошены на создание настоящего вертолета, а про автожир так и забыли.
Советский автожир А-7 был вооружен 7,62 пулеметами ПВ-1 и ДА-2. Так же была возможность крепить бомбы ФАБ-100 (4 шт.) и неуправляемые реактивные снаряды РС-82 (6 шт.)
История применение автожиров в других странах примерно такая же — аппараты использовались в начале XX века французами, англичанами, японцами, но при появлении вертолетов, практически все автожиры были списаны.
Сабж и ПА
Наверное и так понятно почему сабжем «Техники ПА» стал именно автожир. Очень простой, легкий, маневренный — его при определенной прямости рук и можно собрать в домашних условиях (видимо отсюда появились байки о зеках и вертолете из бензопилы «Дружба»).
Несмотря на все его достоинства, мы получаем хорошую возможность покорять воздушное пространство в очень хреновых окружающих условиях.
Помимо банального перемещения по воздуху и перевозки мало-мальского груза, мы получаем неплохую боевую единицу, которую можно тактично использовать в разведывательных и патрульных операциях. Более того, вполне возможна установка автоматического оружия, а также использования боевых снарядов для бомбометания. Как говорится, голь на выдумки хитра, было бы желание.
Итак, подведем итоги. Преимущества сабжа я разделил на абсолютные и относительные. Относительные — сравнительно с другими летательными аппаратами, абсолютные — сравнительно с транспортными средствами вообще, в т.ч. и наземными.
Абсолютные преимущества
Простота изготовления и ремонта
Простота эксплуатации
Простота управления
Компактность
Низкий расход топлива
Относительные преимущества
Высокая маневренность
Устойчивость к сильным ветрам
Безопасность
Посадка без пробега
Низкие вибрации в полете
Недостатки
Низкая грузоподъемность
Низкая защищенность
Высокая чувствительность к обледенению
Достаточно сильный шум толкающего винта
Специфические недостатки (разгрузка ротора, кувырок, мертвая зона авторотации и др.)
ЮТруб о сабже
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
Ребенка в детстве обязательно спрашивают – кем он хочет быть? Конечно же, многие отвечают, что хотят быть летчиками или космонавтами. Увы, но с приходом взрослой жизни, детские мечты испаряются, в приоритете семья, заработок денег и реализация детской мечты отходит на второй план. Но если сильно захотеть, то можно почувствовать себя пилотом – хоть и ненадолго, а для этого мы будем конструировать автожир своими руками.
Автожира может смастерить любой человек, нужно немного разбираться в технике, хватит общих представлений. На этот счет есть много статей и подробных руководств, в тексте мы разберем автожиры и их конструкцию. Главное – это качественная авторотация при первом полете.
Автожиры-планеры – инструкция по сборке
Автожир-планер поднимается в небо с помощью автомобиля и троса – конструкция похожая на летательного змея, которого многие, будучи детьми, запускали в небо. Высота полету в среднем составляет 50 метров, когда трос отпускается, пилот на автожире способен некоторое время планировать, понемногу теряя высоту. Такие небольшие полеты дадут навык который пригодится при управлении автожиром с двигателем, он может набирать высоту до 1,5 км и скорость 150 км/час.
Автожиры — основа конструкции
Для полета, нужно сделать качественную основу, чтобы на нее монтировать остальные части конструкции. Килевая, осевая балка и мачта из дюралюминия. Спереди колесо, снятое с гоночного карта, которое прикреплено к килевой балке. ИЗ двух сторон колеса от скутера, прикрученные к осевой балке. Спереди на килевой балке установлена ферма, изготовлена из дюралюминия, применяется для сброса троса при буксировке.
Там же находятся самые простые воздушные приборы – измеритель скорости и бокового сноса. Под приборной панелью размещена педаль и трос от нее, который идет к рулю. На другом конце килевой балки находится стабилизирующий модуль, руль и страховое колесо.
- Ферма,
- крепления для буксирного крюка,
- крюк,
- воздушный спидометр,
- трос,
- индикатор сноса,
- рычаг управления,
- лопасть для несущего винта,
- 2 кронштейна для головки ротора,
- головка ротора от несущего винта,
- алюминиевый кронштейн для крепления сидения,
- мачта,
- спинка,
- ручка управления,
- кронштейн для ручки,
- рама сидения,
- ролик для троса управления,
- кронштейн для крепления мачты,
- подкос,
- верхний раскос,
- вертикальное и горизонтальное оперение,
- страховочное колесо,
- осевая и килевая балка,
- крепления колес к осевой балке,
- нижний раскос со стального уголка,
- тормоз,
- опора для сидения,
- педальный узел.
Автожиры — процесс работы летающего средства
На килевой балке прикреплена мачта с помощью 2 кронштейнов, около нее находится место пилота – сиденье со страховочными ремнями. На мачте установлен ротор, прикрепляется он также 2 дюралюминиевыми кронштейнами. Ротор и винт крутятся за счет потока воздуха, таким образом, получается авторотация.
Планерная ручка для управления, которая установлена возле пилота, наклоняет автожира в любую сторону. Автожиры – это особенный вид воздушного транспорта, их система управления проста, но есть и особенности, если наклонить ручку вниз, то вместо потери высоты они ее набирают.
На земле, автожиры управляются с помощью носового колеса, пилот меняет его направление ногами. Когда автожир переходит в режим авторотации, то за управления отвечает руль направления.
Руль направления – это планка тормозного устройства, которая меняет осевое направление при надавливании пилота ногами на ее стороны. При посадке пилот нажимает на доску, которая создает трения об колеса и гасит скорость – такая примитивная тормозная система очень дешевая.
Автожиры имеют маленькую массу, что позволяет собрать его в квартире или гараже, а потом перевозить на крыше машины в нужное вам место. Авторотация – это то, чего нужно добиться при конструировании этого летательного средства. Построить идеальный автожир после прочтения одной статьи, будет сложно, рекомендуем посмотреть видео по сборке каждой части конструкции отдельно.
Для того чтобы начать собирать что-либо своими руками, необходимо разобраться с основами. Что представляет собой автожир? Это летательный аппарат, который отличается сверхлегкостью. Он является винтокрылой воздушной моделью, которая при полете опирается на несущую поверхность, свободно вращающегося в режиме авторотации несущего винта.
Автожир: характеристики
Данное изобретение принадлежит испанскому инженеру Хуану де ла Сиерва. Сконструирован этот летательный аппарат был в 1919 году. Стоит сказать, что в то время все инженеры пытались построить вертолет, но вышло именно это. Конечно, конструктор не решил избавиться от своего проекта, а в 1923 году выпустил первый в мире автожир, который мог летать за счет эффекта авторотации. Инженер даже создал собственную фирму, которая занималась производством этих аппаратов. Так продолжалось до тех пор, пока не были изобретены современные вертолеты. В этот момент автожиры утратили свою актуальность практически полностью.
Автожир своими руками
Будучи когда-то основным летательным аппаратом, сегодня автожир превратился в пережиток истории, который можно собрать своими руками у себя дома. Стоит сказать, что это очень даже неплохой вариант для тех людей, кто очень хочет «научиться летать».
Чтобы сконструировать этот летательный аппарат, нет необходимости покупать дорогостоящие детали. К тому же, для его сборки не понадобится специальное оборудование, большое помещение и т. д. Собрать его можно даже в квартире, если в комнате достаточно места и соседи не против. Хотя небольшое число элементов автожира все же будет нуждаться в обработке на токарном станке.
В остальном же, сборка автожира своими руками — это довольно простой процесс.
Несмотря на то, что аппарат довольно прост, существует несколько видов этой конструкции. Однако, для тех, кто решился создавать его самостоятельно и впервые, рекомендуется начать с такой модели как автожир-планер.
Недостатком этой модели станет то, что для его подъема в воздух понадобится машина и трос, длиной около 50 метров или больше, который можно будет закрепить на автомобиле. Тут необходимо понимать, что высота полета на автожире будет ограничена длиной этого элемента. После того, как такой планер будет поднят в воздух, у пилота должна будет быть возможность сбросить трос.
После отсоединения от автомобиля летательный аппарат начнет медленно планировать вниз под углом примерно в 15 градусов. Это необходимый процесс, так как он позволит пилоту выработать все необходимые навыки пилотирования, прежде чем отправиться в настоящий, свободный полет.
Основные геометрические параметры автожира, имеющего шасси с носовым колесом
Для того, чтобы перейти к настоящему полету, к автожиру своими руками необходимо добавить еще одну деталь — двигатель с толкающим винтом. Максимальная скорость аппарата с таким типом двигателя составит около 150 км/ч, а максимальная высота увеличится до нескольких километров.
Основа летательного аппарата
Итак, изготовление автожира своими руками необходимо начинать с основы. Ключевыми деталями этого устройства будут три дюралюминиевых силовых элемента. Первые две детали — это килевая и осевая балки, а третий — это мачта.
К килевой балке спереди необходимо будет добавить управляемое носовое колесо. Для этих целей можно использовать колесо от спортивного микроавтомобиля. Важно отметить, что эта деталь должна быть оснащена тормозным устройством.
К концам осевой балки с обеих сторон также нужно прикрепить колеса. Для этого вполне подойдут небольшие колеса от мотороллера. Вместо колес можно монтировать поплавки, если планируется использовать автожир как средство для полета на буксире за катером.
Кроме этого, к концу килевой балки нужно добавить еще один элемент — ферму. Фермой называют треугольную конструкцию, которая складывается из дюралюминиевых уголков, а после усиливается прямоугольными листовыми накладками.
Можно добавить, что цена автожира довольно высока, а его изготовление своими руками не только реально, но и помогает хорошо сэкономить.
Элементы килевой балки
Предназначение крепления фермы на килевую балку — это соединение аппарата и автомобиля посредством троса. То есть он надевается именно на эту деталь, которая должна быть обустроена так, чтобы пилот, когда дернет за нее, мог сразу же освободиться от сцепления с тросом. Кроме этого, эта деталь служит платформой для размещения на ней простейших летательных приборов — индикатора воздушной скорости, а также индикатора бокового сноса.
Под этим элементом располагается педальный узел с тросовой проводкой к рулю управления средством.
Самодельный автожир также должен быть оснащен оперением, располагающимся на противоположном конце килевой балки, то есть сзади. Под оперением понимают горизонтальный стабилизатор и вертикальный, который выражен через киль с рулем управления.
Последняя хвостовая деталь — это предохранительное колесо.
Рама для автожира
Как говорилось ранее, рама самодельного автожира состоит из трех элементов — килевой и осевой балки, а также из мачты. Изготавливаются эти детали из дюралюминиевой трубы, с сечением 50х50 мм, а толщина стенок должна быть 3 мм. Обычно такие трубы используются в качестве основы для окон, дверей, витрин магазинов и т.д.
Если не хочется использовать этот вариант, можно сконструировать автожир своими руками при помощи коробчатых балок из дюралюминиевых уголков, которые соединяются при помощи аргонодуговой сварки. Лучшим вариантом материала считается Д16Т.
При установке разметки для сверления отверстий необходимо следить, чтобы сверло только коснулось внутренней стенки, но не повредило ее. Если говорить о диаметре требуемого сверла, то он должен быть таким, чтобы модель болта Мб входила в отверстие как можно плотнее. Проводить все работы лучше всего электрической дрелью. Использовать ручной вариант здесь неуместно.
Сборка основы
Прежде чем приступить к сборке основания, лучше всего составить чертеж автожира. При его составлении и последующем соединении основных деталей необходимо учитывать, что мачта должна быть немного отклонена назад. Для того, чтобы добиться этого эффекта, перед установкой у нее немного подпиливается основание. Это необходимо сделать для того, чтобы лопасти несущего винта имели угол атаки в 9 градусов, когда автожир просто стоит на земле.
Этот момент очень важен, так как обеспечение нужного угла создаст необходимую подъемную силу даже при небольшой скорости буксировки аппарата.
Расположение осевой балки — поперек килевой. Крепление осуществляется также к килевой балке при помощи четырех болтов Мб, а для большей надежности они должны быть снабжены законтренными разрезными гайками. Кроме этого, для увеличения жесткости автожира балки соединяются между собой четырьмя раскосами из стального уголка.
Спинка, сиденье и шасси
Для того, чтобы прикрепить раму к основе, необходимо использовать два дюралюминиевых уголка 25х25 мм спереди, прикрепив их к килевой балке, а сзади крепить к мачте при помощи кронштейна из стального уголка 30х30 мм. Спинка привинчивается к раме сиденья и к мачте.
На эту деталь также надеваются кольца, которые вырезаются из резиновой камеры колеса. Чаще всего для этих целей используется камера колеса грузового транспорта. Сверху на эти кольца накладывается поролоновая подушка, которая привязывается тесемками и обшивается прочной тканью. На спинку лучше всего натянуть чехол, который будет выполнен из той же ткани, что и сиденье.
Если говорить о шасси, то передняя стойка должна иметь вид вилки, которая выполнена из листовой стали, а также иметь колесо от карта, поворачивающееся вокруг вертикальной оси.
Ротор автожира и цена
Очень важным требованием для стабильной работы летательного аппарата является плавная работа ротора. Это очень важно, так как сбой в работе этой детали вызовет тряску всей машины, что сильно повлияет на прочность всей конструкции, будет мешать стабильной работе самого же ротора, а также нарушать регулировку деталей. Чтобы избежать всех этих неприятностей, очень важно правильно сбалансировать этот элемент.
Первый способ балансировки заключается в том, что элемент обрабатывается целиком, как обычный винт. Для этого необходимо очень жестко закрепить лопасти на втулке.
Второй способ — это балансировка каждой лопасти по отдельности. В таком случае необходимо добиться одинакового веса от каждой лопасти, а также достичь того, чтобы центр тяжести каждого элемента находился на одинаковом расстоянии от корня.
Цена автожира, изготовленного на заводе, начинается от 400 тысяч рублей и доходит до 5 миллионов рублей.
