Автор: Егоров Дмитрий Алексеевич
Возраст:18 лет
Место учебы: Ростовский филиал МГТУ ГА
Город, регион: г. Ростов на Дону, Ростовская область
Руководитель: Лазуревская Ю. А., преподаватель МГТУ ГА (РФ)
Какие преимущества имеют автожиры
по сравнению с другими летательными аппаратами?
План
Введение
- Актуальность темы исследования
- Степень разработанности темы
- Цели и задачи исследования
- Объект исследования
Историческая справка
- Первый автожир Хуана де ла Сиервы
- Автожиры советских конструкторов
- Автожиры Игоря Бенсена
- Участие советских автожиров в боевых действиях
- Современные автожиры
Преимущества автожиров по сравнению с другими ЛА
Заключение
Источники информации
Введение
Актуальность темы исследования
В современном мире люди все больше начинают думать над транспортным средством будущего, все более востребованными становятся виды транспорта, которым не страшны ни пробки, ни качество дорожного покрытия. Как будет складываться развитие транспорта дальше? Пересядет ли человек на новое транспортное средство, которое будет передвигаться с большой скоростью, и не будет знать проблему пробок?
Степень разработанности темы
Все знают о распространенных летательных аппаратах, таких как самолет и вертолет. Многие даже знают про дельтаплан, параплан, планер или воздушный шар. Однако речь пойдет об «автожире», другое название которого «гироплан». Это один из наиболее безопасных, экономичных и простых средств передвижения по воздуху, который в ближайшем будущем может составить прямую конкуренцию автомобилю.
Название «автожир» произошло от греческих слов «автос» — сам и «жирос» — круг. Автожир летательный аппарат внеаэродромного базирования, сочетающий в себе свойства самолета и вертолета. У него, как у вертолета есть свободновращающийся в режиме авторотации несущий винт, который приводится в действие не двигателем, а набегающим потоком воздуха и выполняет функции крыла, создавая подъемную силу. В отличие от крыла самолета, несущий винт автожира не имеет срывных режимов, что обеспечивает высокий уровень безопасности летательного аппарата. У автожиров есть ряд особенностей, таких как взлет и посадка без пробега, большой диапазон скоростей, модульная конструкция, малые габариты и т.д.
Достоинства и недостатки автожиров были хорошо изучены отечественными и зарубежными специалистами, изобретателями, конструкторами, такими как: Хуан де ла Сиерва, Камов Николай Ильич, Скржинский Николай Кириллович, Миль Михаил Леонтьевич, Игорь Бенсен, Джей Картер.
Достоинства:
- Простота и надежность конструкции
- Низкая стоимость эксплуатации
- Малая чувствительность к турбулентности
- Отсутствие режима сваливания и возможность безопасной посадки при отказе двигателя
- Возможность без аэродромного базирования
- Возможность использования автомобильного бензина
- Стоимость легкого автожира в 2-3 раза ниже, чем ЛА такого же класса
- Управление автожиром не требует высокой квалификации
Недостатки:
- Низкий КПД использования силовой установки
- Опасные режимы полета
- Разгрузка ротора
- Силовой кувырок
- Продольная раскачка
- Незначительные отличия в управлении
Цели и задачи исследования
Цель исследования заключается в анализе преимуществ автожиров по сравнению с другими ЛА на основе исторической справки. Для достижения данной цели необходимо решить следующие задачи: выявить основные этапы автожиростроения, реконструировать историю возникновения автожира, проанализировать актуальность данного исследования.
Объект исследования
Объектом исследования является автожир, его преимущества и недостатки, а так же историческая справка по развитию автожиростроения.
Историческая справка
Первый автожир Хуана де ла Сиервы
В 1919 году испанский инженер Хуан де ла Сиерва стал первым изобретателем автожира. Существует легенда, что идея автожира возникла после гибели его товарища в авиакатастрофе , причиной которой стало сваливание самолета в штопор. Именно желание создать летательный аппарат, не боящийся сваливания, привело его к изобретению автожира.
Первые три машины Cierva C.1, Cierva C.2,Cierva C.3 потерпели неудачи. В 1922 году был построен новый прототип Cierva C.4. А уже 20 января 1923 года, во время испытаний произошло разрушение двигателя, после чего гироплан на авторотации приземлился без повреждений, что подтвердило безопасность и устойчивость к сваливанию. Спустя 11 дней на военной демонстрации в Куатро-Виентосе 31 января 1923 года был совершен успешный 4-х километровый полет на высоте более 25 метров, эта дата считается первым успешным полетом автожира. Переехав в 1925 году в Англию, при поддержке шотландского промышленника Джеймса Г. Вейра, основал компанию Cierva Autogiro Co., которая строила автожиры вместе с компанией Avro Aircraft. По иронии судьбы, Ла Сиерва сам погиб при крушении самолета. Правда, пассажирского.
Автожиры советских конструкторов
Первый советский автожир КАСКР-1 «Красный инженер» был построен осенью 1929 года советскими инженерами Н. И. Камовым и Н. К. Скржинским при участии М. Л. Миля, Н. С. Терехова, В. А. Солодовникова, А. Е. Лебедева, В. И. Баршева, В. С. Морозова и И. И. Андреева. 25 сентября 1929 года был совершен испытательный полет летчиком-испытателем И. В. Михеевым. Конструктивно аппарат напоминал автожир Хуана де ла Сиервы «Cierva C.8»
В автожире КАСКР-1 конструкторам пришлось встретиться с трудностями и неожиданностями и ценой больших усилий, успехов и неудач накапливался опыт. При первом запуске двигателя 1 сентября 1929 года лопасти ротора сбили руль направления, причем были повреждены сами. Поэтому форму руля пришлось изменить. Второй проблемой стало заваливание аппарата на бок из за реактивного момента винта, в связи с чем к приходилось подвешивать дополнительный груз. Вскоре аппарат был перевернут и сильно поврежден. В 1930 году на базе КАСКР-1 конструкторы построили более совершенный автожир КАСКР-2 с более мощным двигателем объемом 225 л.с. В оценки летных характеристик автожиров принимали участие специалисты НИИ ВВС. С 1930 по 1931 год было выполнено 90 испытательных полетов с наибольшей продолжительностью 28 минут.
Создатели «Красного инженера» переходят в Бюро особых конструкций при ЦАГИ, где приступают к постройке новых машин. Н.И.Камов начинает руководить проектированием А-7, который разрабатывался по заданию ВВС как ближний разведчик и артиллерийский корректировщик. В апреле 1934 г. на заводе опытных конструкций при ЦАГИ была закончена постройка первого А-7. И 20 сентября 1934 г. наступил исторический день - С. А. Корзинщиков впервые поднимает в воздух необычную машину. Испытания А-7 продолжались до декабря 1935г. После заводских испытаний конструкция автожира подверглась тщательным доработкам.
С середины 1936 г. по май 1937 г. был построен дублер А-7бис. В это время первый А-7 прошел и закончил с положительной оценкой государственные испытания. А-7бис завершил испытательную программу в июле 1938 г. Результаты его полетов в основном повторяли характеристики А-7.
Автожиры Игоря Бенсена
Русско-американский изобретатель Игорь Бенсен в 50-е годы придумал простую конструкцию, которая легла в основу практически всех современных автожиров. Если автожиры Сиервы были больше похожи на самолеты с установленными роторами, то автожир Бенсена был абсолютно другим.
Изменилось расположение двигателя, а конструкция очень сильно упростилась. Именно это упрощение конструкции и сыграло злую роль с автожирами, так как они стали активно продаваться в виде наборов для самостоятельной сборки, делаться "умельцами" в гаражах, активно облетываться без какого-нибудь инструктажа.. За 25 лет были построены тысячи таких машин. Бенсен, по сути дела, дал второе рождение автожирам после того, как они были вытеснены вертолётами.
Американцы быстро оценили автожиры Бенсена. При незначительном проигрыше лётным качествам вертолёта автожир был значительно проще и существенно дешевле. В США их можно было использовать без получения лицензии пилота. Результат понятен. Смертность на автожирах достигла небывалых отметок, примерно в 400 раз выше, чем на самолетах.
При этом особенности управления и аэродинамики автожира толком изучены не были, они оставались экспериментальными аппаратами. В результате при их конструировании часто допускались серьезные ошибки. В связи с этим в 60-х годах начали разработку автожиров с последующей сертификацией.
Участие советских автожиров в боевых действиях
Применение автожира не прошло не замеченным высшим руководством, хотя военные до сих пор сильно сомневались в боевой эффективности автожиров. Отрицательное отношение руководства ВВС, не видящих больших преимуществ автожира перед традиционными самолетами, ставило крест на дальнейшем серийном производстве автожиров.
Начавшийся конфликт с Финляндией (1939-1940), заставил по-другому взглянуть на возможности винтокрылых машин. Сложные погодные условия, низкая облачность, сильный порывистый ветер, отсутствие больших посадочных площадок, все это сильно ограничивало применение традиционной авиации. Высокая устойчивость к порывам ветра, способность взлетать с пятачка, также высокий уровень подготовки пилотов, летавших в условиях низкой облачности, А-7 стал спасением для многих наших раненых бойцов.
Автожиры применялись в качестве артиллерийских корректировщиков; ближних бомбардировщиков; штурмовиков, обстреливая из пулеметов и РС наземные цели; связного способного сесть вертикально, а если хороший ветер то и взлететь; санитарного, подвешивая два санитарных контейнера под крыло.
В начале Второй Мировой Войны в боях под Ельней автожиры так же использовались для корректировки огня, разведки, бомбардировки, использовались они и для разброски листовок над позициями противника. В основном вылеты производились по ночам. Из-за отсутствия на них навигационных приборов ночные вылеты представляли собой большой риск, поэтому Михаил Леонтьевич Миль, сопровождавший группу винтокрылых разведчиков, настоял и на дневных вылетах. По сохранившимся в архивах документам можно с уверенностью сказать, что их было не менее 20. Мешало работе и качество радиостанций, которые не обеспечивали устойчивую связь между машинами и землей.
Тем временем обстановка на фронте быстро ухудшилась, на Ельнинское направление противниками были переброшены дополнительные силы. Оставшиеся автожиры улетели на заводской аэродром. За этот период ни один аппарат не был утерян и ни один пилот не погиб. Не смотря на это, участие автожиров в боевых действиях посчитали малоэффективным.
Современные автожиры
За последний век с момента изобретения произошло огромное развитие автожиров. Очевидно, что самыми лучшими и популярными принято считать автожиры тех стран, которые максимально технически и промышленно развиты. Такие страны как США, Германия, Италия, Россия и другие на сегодня занимают лидирующие позиции в разработке и производстве автожиров для всего мира.
В последнее время особенно популярны автожиры с вертикальным взлетом. Ведь преимуществом такого сверхлегкого воздушного судна является то, что автожир с вертикальным взлетом не нуждается в длинной взлетной полосе. Он имеет возможность отрываться от земли практически без пробега, что позволяет стартовать почти с любой поверхности.
В настоящее время подавляющее большинство автожиров создается по подобию автожира Бенсена. Отличием является применение системы предварительной раскрутки, а также совершенствование конструктивного исполнения. Рынок легких автожиров поражает разнообразием конструкций, не имеющих, тем не менее, принципиального отличия друг от друга. Желающий может купить за небольшую сумму проект автожира на свой вкус и создать его из покупных же или самостоятельно изготовленных деталей. Возможна покупка как комплектного кит-набора, так и отдельных его частей. Некоторые фирмы предлагают окончательно собранные, отлаженные и облетанные аппараты.
Законодательство конкретно предусматривает, где можно летать без согласования, а где нужно получать разрешение на полет. В Интернете, в открытом доступе выложены электронные карты территорий с указанием зон. Стоит отметить, что около 99% территории РФ не требует никаких разрешений и согласований и беспрепятственно можно совершать полет на автожире в этих областях.
Преимущества автожиров по сравнению с другими ЛА
По моему мнению, самыми важными преимуществами автожира является его надёжность и безопасность, к примеру, большая естественная устойчивость, совершенная аэродинамика, простота и легкость в управлении, высочайшая устойчивость к боковому ветру и турбулентности. Автожир невозможно ввести в режим «сваливания», он не может войти в штопор.
Автожиры серийно производятся в Германии, США, Италии, России и других странах. Гиропланы сертифицированы по европейским нормам летной годности (требования к конструкции и летным качествам), обеспечения безопасности полетов гиропланов и охраны окружающей среды, имеют сертификат типа Германии, Великобритании, Китая.
Автожир обеспечивает широкий диапазон скоростей горизонтального полета — от 30 до 190 км/ч, практический потолок — в среднем до 3500 м., продолжительность полета более 4-х часов, максимальная дальность до 700 км. Большинство автожиров работают на бензине Аи-95. Автожир серийного производства максимально безопасен при надлежащей подготовке пилота и регулярном техническом обслуживании самого гироплана в соответствии с регламентом.
Так же я считаю не менее важным преимуществом ─ доступность. Сравнительно небольшая цена сопоставима с автомобилем бизнес класса и это наиболее доступное воздушное судно по сравнению с любыми самолетами и вертолетами. Простая процедура регистрации гироплана в государственном реестре воздушных судов гражданской авиации и получения сертификата летной годности, а также достаточно быстрое обучение пилотированию с выдачей пилотского удостоверения международного образца делают автожир самым доступным представителем средств малой авиации.
Технически автожир очень удобен для фото и видеосъемок, так как в хорошем автожире отсутствует вибрация на кресле пассажира, так же в них просто великолепный обзор, которого нет ни на вертолете, ни на дельте или самолете. Поэтому автожир весьма удобен для различного рода патрулирования и облетов.
Широкое применение автожиров в народном хозяйстве имеет ряд существенных преимуществ по сравнению с самолетами малой авиации, выполняющие авиационные работы в сельском хозяйстве. Автожир для опыления полей весьма востребован, в первую очередь, из-за низкой цены, малой стоимости эксплуатации, большой грузоподъемности для ультралегкого воздушного судна, высокого уровня безопасности полетов гироплана при опылении и качества авиационных работ.
Экономичность авиахимработ достигается за счет минимального радиуса разворота автожира, что позволяет разворачиваться практически «вокруг хвоста» при выполнении заходов для опыления полей. Высокое качество обработки полей достигается за счет конструктивных особенностей ротора автожира, который создает лучшее «полотенце» и более мощный турбулентный поток, что позволяет эффективно распылять химраствор не только на верхние, но и на нижние части листа растения.
Заключение
Подведя итоги проведенного исследования можно сделать следующие выводы:
- Тема проведенного исследования становится все более актуальной с ростом городов, что заставляет искать замену автомобильному транспорту. Такой заменой может стать широкое применение автожиров в качестве быстрого и безопасного средства передвижения.
- Возникновение автожиров стало возможно благодаря Хуану де ла Сиерве, который всерьез занялся исследованиями и практическим применением принципа авторотации, испанский инженер начал заниматься самолетостроением на самой заре авиации. Именно он начал изучать совершенно не исследованный раздел воздухоплавания.
- Автожир КАСКР-1 построенный инженерами-энтузиастами Н.И.Камовым и Н.К.Скржинским стал началом развития автожиростроения в СССР, несмотря на многие трудностями и неожиданности на базе КАСКР-1 молодые конструкторы построили более совершенный автожир КАСКР-1. В дальнейшем появился автожир А-7, предназначенный для использования в качестве артиллерийского корректировщика.
- В 1930-е годы, интерес к данной технологии быстро упал практически до нулевого, с момента изобретения вертолетов. Разработки новых моделей были прекращены. Но в 50-60е годы автожиры снова появляются на рынке летательных аппаратов, благодаря Игорю Бенсену, который активно пропагандировал автожиры собственной конструкции.
- Применение автожиров во время советско-финского конфликта внесло свой неоценимый вклад в основном в качестве корректировщиков огня. Так же, автожир А-7 стал спасением для многих раненых бойцов. В боях под Ельней с началом Великой Отечественной войны из пяти А-7 сформировали отдельную автожирную эскадрилью. Вскоре по ряду причин участие автожиров в боевых действиях посчитали малоэффективным.
- Сегодня автожиры серийно производятся во многих развитых странах. Благодаря растущей доступности они получили широкую популярность и часто находятся в частном пользовании пилотов любителей, однако все чаще начинают применяться в сельхоз работах, патрулировании, фото и видео съемке.
- Автожиры имеют ряд преимущество по сравнению с другими летательными аппаратами
- Простота и надежность конструкции
- Возможность без аэродромного базирования
- Возможность использования автомобильного бензина
- Стоимость легкого автожира в 2-3 раза ниже, чем ЛА такого же класса
- Управление автожиром не требует высокой квалификации
Источники информации
- Авиационная энциклопедия «Уголок неба» http://www.airwar.ru/enc/heli/cartercopter.html
- http://www.airwar.ru/enc/law1/kaskr.html
- И. Б. Солодников «Тайна автожира»
- Live Journal, «Подводные камни автожиров»
- https://andreysemenov.livejournal.com/114523.html
- Альтернативная история «Боевые автожиры Сталина»
- http://alternathistory.com/boevye-avtozhiry-stalina-kamov-a-7-3-sssr/
- Календарь победы «Первое освобождение Ельни»
- http://pobeda.elar.ru/issues/pervoe-osvobozhdenie-elni/avtozhiry-v-boyakh-pod-elney/
- АвтоГиро Руссланд «Геликоптеры (автожиры)»
- http://auto-gyro.ru/autogyro
- Википедия свободная энциклопедия «Автожир»
- https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%90%D0%B2%D1%82%D0%BE%D0%B6%D0%B8%D1%80
- Какбог.ru «Что такое автожир и как им управлять»
- http://kak-bog.ru/chto-takoe-avtozhir-i-chem-otlichaetsya-ot-vertoleta
- Live Journal «Современные автожиры – секрет успеха»
- https://andreysemenov.livejournal.com/114905.html
- Аэроклуб М. Твистера «Сто вопросов об автожирах»
- http://twistairclub.narod.ru/faqs.htm
| 
