Заключение.

Источники.

Приходилось ли вам летать? Многие из нас, утвердительно ответят на этот вопрос. В наше время, пассажирские авиаперелеты давно перестали быть экзотикой. А лично пилотировать какой-нибудь летательный аппарат? Ответ - "Да" дадут лишь единицы. Тем не менее, сейчас это стало доступно, как никогда!

Те, кто знаком с авиацией не понаслышке, знают, что сейчас наступил переломный момент, на подобии появления массового автомобиля Генри Форда сто лет назад. Настало время легких и недорогих летательных аппаратов, способных стать персональным транспортом. Многочасовые пробки в современных городах давно уже стали нормой, наземный транспорт достиг пика своей насыщенности. Но выход есть! Спасти нас от всепланетной пробки могут сверхлегкие летательные аппараты — автожиры!            

Историческая справка.

Автожир - моторный, летательный аппарат, который с помощью несущего винта, приводимого во вращение встречным потоком, удерживается в воздухе. Такой принцип использования самовращающегося несущего винта называется «авторотирующим». Дополнительный винт с горизонтальной продольной осью сообщает автожиру горизонтальную скорость.

  История автожиров начинает свой отсчет с того времени, когда молодой изобретатель из Испании Хуан де ла Сиерва в 1919 году претерпев серию неудач в испытании самолетов-бомбардировщиков, всерьез задумался о создании летательного аппарата, который бы не сваливался в штопор при отказе двигателя. Не зная с чего начать строить автожир, он внимательно изучил явления авторотации. Хуану де ла Сиерве пришла в голову гениальная мысль заменить крыло самолета на самовращающийся винт. Так, впервые появился самолет со срезанными крыльями и тянущим пропеллером, к фюзеляжу которого был прикреплен несущий винт, вращающийся под действием встречных потоков воздуха. Несколько лет испанскому авиаконструктору пришлось усердно трудиться над совершенствованием модели, прежде чем 10 января 1923 года полноразмерный автожир совершил свой первый полет. Хуан де ла Сиерва продолжал начатое дело и уже в декабре 1924 года испанскому пилоту Хоакину Лориге удалось, управляя автожиром пролететь 10 км по воздуху и благополучно приземлиться на другой площадке аэродрома. Это был настоящий прорыв в истории винтокрылой авиации. В дальнейшем, именно наработки Сиервы проложили путь к созданию вертолета. Позаимствованные у автожира эффект авторотации и шарнирная подвеска лопастей не позволяли машине стремительно падать при отключенном двигателе.

В СССР в 1929 году советскими инженерами Камовым и Скржинским был создан первый винтокрылый аппарат КАСКР-1, который позднее получил название «вертолет». Внешне автожир имел сходство с ранней моделью Сиерва С-8 Мк-III. При разработке был использован двигатель М-2 в 120 л.с. и фюзеляж самолета У-1 с хвостовым оперением. Крылья сделали подносными, а шасси переделали под очень широкую колею. На четырехгранной пирамиде был установлен несущий винт, лопасти которого имели горизонтальные и вертикальные шарниры, соединенные между собой тросами с грузами, что позволяло демпфировать колебания в плоскости вращения. Лопасти автожира не имели ограничителей снизу и в состоянии покоя держались в горизонтальном положении на подвесках с резиновой шнуровой амортизацией сверху.

                            

Николай Кириллович Скржинский                                       Николай Ильич Камов

                                     

                                                                       Автожир КАСКР-1

После этого на протяжении десяти лет в СССР было создано 15 типов и модификаций автожиров, строившихся большей частью в ЦАГИ в основном теми же инженерами, которые работали над вертолетами.

В первоначальных типах автожира несущий винт перед взлетом приводился во вращение вручную путем раскрутки или от тянущего винта, и число оборотов его увеличивалось уже при рулении и разбеге. Позднее были оборудованы специальные приводы к несущему винту от двигателя автожира.

В порядке конструктивного решения автожиров были последовательно разработаны три принципиальные схемы:

1) крылатый — с неуправляемым несущим винтом и с органами управления, как в самолете; элеронами и хвостовым оперением; эффективность органов управления зависела от поступательной скорости аппарата;

2) бескрылый — с управлением несущим винтом без элеронов и без горизонтального оперения, но с вертикальным оперением, где управление осуществляется наклоном оси несущего винта, связанной с ручкой управления аппаратом посредством рычажной передачи;

3) автожир с непосредственным («прыжковым») взлетом без разбега, где лопасти несущего винта, приводимого от двигателя, меняют угол последовательно, начиная от угла нулевой подъемной силы при максимальном числе оборотов (1,5—1,6 от полетного числа оборотов), по достижении которых угол установки лопастей переводится особым механизмом на полетный. Аппарат, получив избыточную тягу вверх, «подпрыгивает» на высоту нескольких метров, после чего под действием тяги тянущего винта и горизонтальной составляющей тяги несущего винта получает поступательное движение и переходит на режим набора высоты.

Свойства автожиров.

Автожир - летательный аппарат внеаэродромного базирования, сочетающий в себе свойства самолета и вертолета. У него, как и у вертолета есть несущий винт, но он приводится в действие не двигателем, а набегающим потоком воздуха и выполняет функции крыла, создавая подъемную силу. Несущий винт (ротор) заставляют вращаться аэродинамические силы. Это явление известно как авторотация.

Подъемная сила автожира осуществляется за счет набегающего воздушного потока, заставляющего вращаться лопасти несущего винта, выполняющих одновременно роль крыла. Эффект авторотации позволяющий посадить аппарат без использования двигателя, можно сравнить с управлением парашютом.

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

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

В отличие от вертолётов автожир зависит от двигателя намного меньше благодаря тому, что ротор – «большой винт сверху» – играет в его конструкции роль крыла, а не движителя. Если для вертолёта авторотация – аварийный режим и возможное спасение, то для автожира – штатный режим полёта, и отказ двигателя не смертелен. Случись он – аппарат просто спланирует. При перегреве двигатель можно выключить и, пока не остынет, лететь на авторотации, чего не позволяют вертолёты, у которых размер ротора относительно планера заметно меньше. Единственный способ совершить авиапроисшествие на правильно спроектированном автожире – грубое нарушение правил полёта и эксплуатации, и совсем уж «кавалерийские» взлёт или посадка.          

                                                                                                           

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

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

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

                                                         

                                                       Ротор, вал и двигатель автожира VPM M-16

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

Преимущества автожиров.

На сегодняшний день автожир является наиболее безопасным средством передвижения по воздуху. Он легко управляется на всех режимах полета, в том числе и на нулевой скорости. Даже при отказе двигателя, аппаратом можно полностью управлять, спланировав на подходящее место для посадки без дополнительного пробега. Взлет автожира возможен даже в безветренную погоду, с площадки, диаметр которой всего лишь в два раза превышает диаметр самого ротора. Маневренность при полете и на разворотах, отсутствие вибраций и сваливания, наличие широкого диапазона скоростей горизонтального полета (от 25 до 185 км/час), короткий разбег (до 50 м.), все эти показатели свидетельствуют о значительном преимуществе автожира перед другими летательными аппаратами.

Для самолетов и вертолетов полеты на малых высотах 3-30 метров в диапазоне скоростей 30-120 км/ч и скорости встречного ветра до 20 м/с считаются опасными, тогда как автожир в аналогичном режиме полета полностью безопасен. При умелом и разумном управлении автожиром, риск во время полета сводится к минимуму.

Для того,чтобы лучше понять и оценить преимущества автожиров рассмотрим летно-технические характеристики летательных аппаратов различного класса.

Автожиры MTO Sport и Calidus.

Преимущества автожиров MTO Sport и Calidus над обычными летательными аппаратами с фиксированным крылом:

-минимальное воздействие турбулентности при полете;

-минимальная дистанция разбега (обычно от 10 до 70 м);

-очень короткая дистанция пробега;

-широкий диапазон скоростей (25-200 км/час).

Летно-технические характеристики автожиров Calidus 09 MTO Sport

 

                                                                                                                                         

Длина автожира, м                                        5,08           4,80

Высота автожира, м                                       2,65           2,65                                                       Ширина автожира, м                                      1,88           1,70

Диаметр ротора м                                          8,40           8,40

Масса, кг

- пустого                                                       245            240

- максимальная взлетная                                 560            560

Емкость топливного бака, л                           34 (68)       45 (90)

Двигатель                                          Rotax912 ULS/914    Rotax 912 ULS/914S

Мощность, л. с.                                            100/115          100/115  

Топливо                                                          A-95           A-95

Скорость, км/ч

- максимальная                                                 185             185

- крейсерская                                                110-165      110-165

- минимальная                                                     30              30

Скороподъемность, м/с                                          5                5

Разбег, м                                                         10-70            10-70

Пробег, м                                                          0-15             0-15

Дальность полета, км                                          560              750

Вертолет Robinson R44 Raven.

Robinson R44 Raven — простой и надежный вертолет с поршневым карбюраторным двигателем. Летные характеристики сравнимы с характеристиками дорогих вертолетов оборудованных газотурбинными двигателями.                                                                    

Летные данные

V макс., км/час 240

V крейс., км/час 210                                        

Скороподъемность, м/сек 5

Дальность полета, км 650

Длительность полета, час 3,5

Рабочая высота, м 1500

Макс. высота, м 4250

Аэродинамическое качество 4,7

Силовая установка

Кол-во двигателей 1

Модель двигателя Lycoming O-540

Тип двигателя поршневой оппозитный (6 цилиндров)

Система питания один карбюратор

Топливо бензин Б 91/115 (100 LL)

Мощность крейсерская, л.с. 195

Мощность взлетная, л.с. 210

Мощность макс., л.с. 220

Расход топлива, л/час 50

Габариты

Длина фюзеляжа, м 9,07

Длина с винтом, м 11,76

Диаметр несущего винта, м 10,06

Диаметр хвостового винта, м 1,47

Высота, м 3,28

Колея шасси, м 2,16

Вес, масса

Полный взлетный вес, кг 1089

Полезная нагрузка, кг 380

Заправочные емкости

Емкость топливного бака, л 185

Емкость маслянного картера, л 5,7

                                                        

Автодельталёт "ЖУК-42"                                      

                                                                                       

Лётно-технические характеристики  

Модель: Учебный прогулочный автодельталёт "ЖУК-42"

Вместимость 2 человека

общим весом до 220 кг

Дальность полёта 200 км

Максимальная скорость 100 км/час

Крейсерская скорость 85 км/час

Взлётная скорость 60 км/час

Топливо бензин АИ-95

Двигатель ROTAX или ВАЗ 2124

Размах крыла 10,5 м

Макс. взлётный вес 495 кг

Изучив летно-технические характеристики данных летательных аппаратов, сразу можно понять какие преимущества имеют автожиры и чем они привлекательны.

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

Сравнительный анализ характеристик современных лёгких летательных аппаратов (самолётов, вертолётов, дельталётов, автожиров, парапланов) позволяет выделить следующий ряд достоинств автожиров:

· укороченный взлёт и посадка;

· конструктивная простота, малая трудоёмкость в изготовлении и эксплуатации;

· возможность выполнения аппарата в классе сверхлегких, легких или средних ЛА с закрытой кабиной;

· высокая весовая отдача (0,4...0,65);

· безопасность полёта - в случае остановки двигателя в полёте, а также при потере скорости автожир не входит в штопор;

· экономичность - часовые расходы топлива сопоставимы с таковыми у легких самолётов и дельталётов, причём существенно ниже, чем у вертолётов. Средняя стоимость автожиров в ~10 (!) раз ниже стоимости вертолётов, примерно в 2 раза ниже стоимости самолётов и соизмерима со стоимостью дельталётов. Стоимость одного лётного часа эксплуатации автожира не превышают таковой у легкого самолёта и дельталета

Автожир является самым безопасным воздушным транспортным средством. Благодаря этому он имеет огромную популярность сейчас и огромные перспективы в будущем.

Автожиры являются самыми безопасными летательными аппаратами:

-им не страшны отказы двигателей, как, например, вертолётам (у автожиров несущий винт находится в постоянном режиме авторотации)

-симуляция отказа двигателя практикуется в процессе обучения, входит в экзамен и не представляет опасности

-при отказе двигателя, автожир может пролететь ещё четыре - пять высот, т.е. с высоты 1 км. автожир может пролететь 4 — 5 км. и совершить посадку в удобном месте

-им не нужны посадочные полосы для аварийных посадок, как, например, самолётам (автожир способен садиться на площадку соизмеримую со своим размером)

-им не страшен ветер, как большинству летательных аппаратов (ЛА). Автожир способен летать при порывах ветра до 45 м/с. Например, скорость ветра от 20 м/с, это уже шторм. Ни один другой вид ЛА не может летать при таком ветре

-порывистый боковой ветер, вынуждающий пилота прервать посадку и зайти на второй круг, ни в коем случае не повлияет на безопасную посадку автожира

-внезапное одностороннее обрывание воздушного потока (штопор) которое чаще всего вызывает крушения самолетов, не заставит машину выйти из под контроля

-пилоты порадуются отсутствию «провалов» в турбулентных зонах, которая также обусловлено принципом полёта автожира.

Автожиры не нуждаются в аэродромах, или специально подготовленных площадках. Они способны взлетать с малых площадок. Так же не требуется специальное оборудование для их обслуживания. Для заправки используется обычный бензин АИ-95, или АИ-98.

Для обслуживания автожиров не нужны специально обученные специалисты, т.к. обслуживание автожиров схоже с обслуживанием автомобилей и не требует специальных знаний.

Автожиры способны совершать взлёт и посадку с неподготовленных площадок.

Автожир относится к сверхлёгким (СЛА) и лёгким летательным аппаратам. Для управления им не требуется профессиональный пилот. Достаточно иметь свидетельство пилота.

В последние годы стоит острая проблема с пробками и заторами на дорогах находящихся не только в городах но и на междугородних трассах. Особой проблемой остаётся аварийность автотранспорта. Единственным решением проблем является уход от использования дорог и переход на использование летательных аппаратов. Лучшим вариантом могут быть автожиры. Использование автожиров даёт как выгоду во времени (полёт по прямой значительно сокращает расстояние и, как следствие, значительно сокращается время полёта и расход бензина), так и экономическую выгоду (расход бензина как у среднего автомобиля).

По мнению специалистов и владельцев автожиров, автожир, это единственная альтернатива автомобилю для частных поездок, путешествий и командировок. Благодаря своей безопасности, неприхотливости и обширным сферам применения, автожиры всё больше и больше завоёвывают популярность.

Автожиры экономически значительно выгоднее вертолётов (геликоптеров), благодаря низкой стоимости самого аппарата и не дорогим его содержанием, сравнимым со стоимостью содержания обычного автомобиля. Это ставит автожиры вне конкуренции по отношению к другим видам летательных аппаратов.

Автожиры являются надежным видом транспорта для быстрого передвижения в воздухе. Во всем мире автожиры применяются для экспедиций, охоты, рыбалки, экскурсионных полетов, рекламы. Отапливаемая и вентилируемая кабина позволяет совершать комфортные полеты даже при температуре -20 °С на земле, а аппаратура ночного видения (опция), позволяет ориентироваться в пространстве ночью без использования посадочных фар. Возможно размещение дополнительного оборудования для ведения репортажей с воздуха в режиме реального времени

Прекрасно зарекомендовали себя при использовании для патрулирования силами полиции и службами безопасности различных ведомств. Во многих странах стоит на вооружении полиции, служб спасения и другими силовыми структурами.

Основным минусом автожиров является более низкий КПД использования силовой установки, из-за чего при равном полетном весе и скорости автожиру требуется более мощный двигатель, чем самолету, дельталету или вертолету. У автожира есть несколько специфичных опасных режимов полета (разгрузка ротора, кувырок), которые нельзя допускать при полете во избежание падения. Кувырок характерен в основном для аппаратов с неправильно расположенными относительно друг друга центром тяжести и вектором тяги маршевого винта, а также с недостаточно развитым хвостовым оперением.

Называть автожир спортивной машиной можно только с натяжкой, ведь основное качество спортивной машины – маневренность. Самолет может свечкой уйти в небо, перевернуться, сделать бочку, показать другие пилотажные фигуры, причем все это он делает на высоких скоростях. Вертолет может остановиться в любой точке полета, повисеть и, как муха, изменить траекторию, начать двигаться вверх, вниз, назад, вправо или влево. Кстати, начать движение в новом направлении он может, не меняя положения корпуса. Особенно наглядно движение хвостом вперед. Возможности автожира на этом фоне очень скромны. Горка в 30 градусов для него предел, он не может перевернуться, сделать бочку, показать еще какую-нибудь пилотажную фигуру. Он не может зависнуть, лететь хвостом вперед или боком. Правда, он не чувствителен к экрану земли и его легко пилотировать на малых высотах, он может пролетать под мостом. Цельноповоротный киль позволяет ему развернуться на месте, но, все же, следует признать, что по маневренности он значительно уступает самолету и вертолету.

И тем не менее, на мой взгляд, автожиры являются очень привлекательным и необходимым средством воздушного передвижения среди всех летательных аппаратов. Эти миниатюрные помощники могут быть полезны там, где нет возможности или целесообразности использования их крупногабаритных собратьев.

Авторитетное мнение

Мкртич Титоян имеет громадный опыт полетов на подобных аппаратах — он работает старшим инструктором-пилотом СЛА (сверхлегкой авиации) МГС РОСТО с 1997 года. Вот что он сказал «Труду» на сей счет:

— Российские энтузиасты на изготовленных ими мини-автожирах неоднократно участвовали ли в групповых перелетах из Москвы в Смоленск, в Орел и Белгород. И я сам пробовал пилотировать эту машину, и делал это с удовольствием. Она очень проста в управлении и эксплуатации. Новичку обучиться на ней летать проще, чем на самолете или вертолете. Слово «автожир» в России пока вообще довольно непривычно звучит, а на Западе у любителей сверхлегкой авиации этот аппарат довольно популярен. Но теперь вполне логично, что у нас будет все больше летать этих аппаратов, причем, массового промышленного производства. Электроника стала очень легкой, компактной и достаточно дешевой. За 500-600 евро можно купить набор аппаратуры, которая поможет даже пилоту невысокого класса чувствовать себя уверенно и довольно безопасно при дальних перелетах и непростых погодных условиях. А сам летательный аппарат — довольно надежный — можно купить по цене автомобиля. Я уверен: в России в ближайшие годы парк сверхлегкой авиации увеличится в разы.

Летчик Константин Ланге имеет большой опыт полетов на сверхлегких аппаратах как в Европе, так и в Южной Америке:

— В Германии еще лет 10 назад летало много гирокоптеров (немцы именно так обычно называют автожиры) — как кустарного, так и промышленного производства. В Европе к этому виду аппаратов относятся пока все-таки больше как к развлечению. Хотя и мне самому доводилось их пилотировать. Даже фотографировать сверху природу и опрыскивать виноградники. Если объективно сравнивать с самолетами и вертолетами, то гирокоптеры намного проще управляются при взлете и посадке. Новички на них себя чувствуют более уверенно. Некоторая сложность появляется при дальних перелетах, когда открытые пространства часто меняют участки леса, суша чередуется с водной гладью, а горы — с равниной. На границах этих территорий из-за неравномерно восходящих потоков возникают зоны турбулентности. Не скажу, что это смертельно опасно, но при малых скоростях требует хороших навыков пилотирования. И сложности увеличиваются с ростом температуры воздуха. Впрочем, Россия — преимущественно холодная страна. А на морозе гирокоптер как раз ведет себя очень надежно, даже при температурах до -30. Кроме того, сам принцип гирокоптера основан на том, что роль подъемной силы вместо крыла выполняет свободно вращающийся винт. Так что в случае аварии этот аппарат не камнем падает вниз, а медленно снижается в режиме авторотации. Примерно, как пушистое перо из гусиного брюха.

Заключение.

В мире авиации всегда происходили большие изменения. Появлялись новые летательные аппараты, которые своими качествами были лучше прежних, и поэтому прекращалось проектирование и создание последних. Но старые идеи по-прежнему могут иметь немалые перспективы. К ним и относятся автожиры, у которых интересная и достаточно длинная история. Значение этих аппаратов не стоит недооценивать. С автожиров началась история всех винтокрылов в нашей стране, они - важная часть истории отечественной авиации и являются одним из возможных вариантов перспективного транспорта будущего.

Источники:

Авиационная энциклопедия "Уголок неба".

А. Жабров "Автожир и Геликоптер" Издательство ЦС Осоавиахима, 1939;

  В.Б. Шавров "История конструкций самолётов в СССР 1938-1950 гг". 3е изд;

http://auto-gyro.in.ua/ru/opnie

http://vetroplan.ru/characteristics_a002m.html

http://mobilochko.ru/blog/43503904938/avtozhir---samyiy-bezopasnyiy-letatelnyiy-

http://www.nanonewsnet.ru/articles/2011/izobretatel-ne-meshai-letat

http://www.aviaport.ru/news/2011/05/25/216152.html

http://www.aviajournal.com/arhiv/2000_2002/magazine/20021/st3.shtml

http://www.gyroplane.ru/aboutam.html