Работа Сычевой Кристины, 11 а класс ДЮАКЦ «Буран» МОУ СОШ № 15, Руководители: Лияскин В.Н. и Быкова Е.В.
1.Введение.
2.Основная часть:
2.1.История развития автожиров.
2.2.Особенности.
2.3.О конструкции автожира.
2.4.Три основные схемы автожиров.
2.5.Первые российские автожиры.
2.6.Современные российские автожиры.
3.Заключение.
4.Литература.
1.Введение
Когда я получила тему работы, то я очень заинтересовалась самим словом «автожир». Придя домой, я сразу открыла сеть Интернет и погрузилась в чтение информации об этом летательном аппарате. Я с удовольствием поделюсь полученными знаниями из различных энциклопедий и статей Интернета об автожирах. Думаю, Вам интересно будет ознакомиться с их историей создания и ещё некоторыми интересными фактами.
Автожи́р (от греч. αύτός — сам и γύρος — круг) — винтокрылый летательный аппарат, в полёте опирающийся на несущую поверхность свободновращающегося в режиме авторотации несущего винта.
Другие названия автожира — «гироплан» (этот термин официально используется FAA), «гирокоптер» (терминология Bensen Aircraft) и «ротаплан».
2.Основная часть.
2.1.История развития автожиров
Наша родина имеет все основания гордиться отечественными достижениями в области создания винтокрылых летательных аппаратов и, в частности, в области вертолётостроения. В области автожиров мы начали работать не первыми, но довольно скоро освоили эти летательные аппараты и создали ряд своих образцов, не уступавших заграничным. Работы по автожирам, представляющим собой переходную конструкцию между самолётом и вертолётом, не прошли даром. Советские ученые и конструкторы в процессе этих работ исследовали многие вопросы аэродинамики винтокрылых летательных аппаратов, накопили опыт конструирования и эксплуатации этих аппаратов и их элементов и, в частности, наиболее конструктивно сложных и ответственных из них – несущих винтов. В этом смысле работы по автожирам сыграли свою положительную роль в развитии вертолётостроения, хотя автожиры и строились у нас недолго – всего около 14 лет (1929 – 1943 гг.).
На протяжении десяти лет у нас было создано 15 типов модификаций автожиров, строившихся большей частью в ЦАГИ в основном теми же инженерами, которые работали над вертолётами.
2.2.Особенности
Как и вертолёты, автожиры обладают несущим винтом для создания подъёмной силы, однако винт автожира вращается под действием аэродинамических сил в режиме авторотации (режим вращения воздушного винта летательного аппарата, при котором энергия, необходимая для вращения, отбирается от набегающего на винт потока.). В то же время автожир обычно обладает ещё и тянущим/толкающим винтом (пропеллером), как и у обычного самолёта времён поршневой авиации. Этот маршевый винт сообщает автожиру горизонтальную скорость.
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.
2.3.О конструкции автожира.
Основной винт диаметром 6..8 м расположен на втулке и свободно вращается под набегающим потоком воздуха. Автомат перекоса на легкие автожиры не ставят, поэтому угол атаки лопастей фиксированный. Как правило, лопасти крепятся к втулке через шарниры, что позволяет им ловершать маховые движения из-за разности скоростей когда лопасть движется по ходу движения и когда против, а следовательно, разной создаваемой ими в эти моменты подъемной силы. Хотя есть и бесшарнирные варианты. В полете "тюльпан" винта отклоняется назад и немного в сторону (в зависимости от направления вращения). Поэтому лобовое сопротивление винта несколько чрезмерно, что требует более мощного двигателя по сравнению с другими летательными аппаратами, например, дельталетом.
2.4.Три основные схемы автожиров
1) Крылатый - с неуправляемым несущим винтом и с органами управления, как в самолёте: элеронами и хвостовым оперением; эффективность органов управления зависело 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») взлётом без разбега, где лопости несущего винта, приводимого от двигателя, меняют угол последовательно, начиная от угла нулевой подъёмной силы при максимальном числе оборотов (1,5 – 1,6 от полётного числа оборотов), по достижениям которых угол установки лопастей переводится особым механизмом на полётный. Аппарат, получив избыточную тягу вверх, «подпрыгивает» на высоту нескольких метров, после чего под действием тяги винта получает поступательное движение и переходит на режим набора высоты.
Первые российские автожиры
Первый советский автожир КаСкр-1 «Красный инженер» разработки Н. И. Камова и Н. К. Скржинского поднялся в воздух 25 сентября 1929 года. Пилотировал автожир И. В. Михеев, а в задней кабине находился его создатель Н. И. Камов.
В первом советском автожире был использован фюзеляж самолёта У-1 с хвостовым оперением. Двигатель М-2 в 120 л.с. Шасси переделано на очень широкую колею, а крылья сделаны подкосными. Несущий винт, свободно вращавшийся, был установлен на четырёхгранной пирамиде. Лопасти винта имели вертикальные и горизонтальные нарниры и соединенялись между собой тросами с грузами для демпфирования колебаний в плоскости вращения. Они не имели ограничительной снизу и в покое держались в горизонтальном положении на подвесках с резиновой шнуровой амортизацией сверху.
КАСКР-2. В 1930г. аппарат КАСКР-1 был восстановлен и с более мощным двигателем Гном-Рон "Титан" в 225л. с. под новым названием КАСКР-2 выпущен в полет. Летал удовлетворительно. Было выполнено около 90 полетов с наибольшей продолжительностью до 28 минут (летчик Д.А. Кошиц)
Экспериментальный автожир ЦАГИ 2-ЭА строился по образцу английского автожира Сьерва С-19 МкIII, но советсткий автожир был значительно больших размеров и имел более мощный двигатель. Интересной особенностью его был способ раскрутки ротора на старте. Для этого был установлен так называемый хвост скорпиона, т.е. бипланный стабилизатор-дефлектор, отклонявший индуктивный поток от тянущего пропеллера вверх на лопасти ротора для их раскрутки. Таким образом, ротор частично раскручивался на месте, что существенно уменьшало длину разбега. Осенью 1931 года завод опытных конструкций ЦАГИ завершил сборку автожира ЦАГИ 2-ЭА и 17 ноября 1931 года он совершил под управлением С.А.Корзинщикова первый полет. Всего было выполнено 48 полетов общей продолжительностью 17 ч 46 мин. В начале 1932 года предполагалась передача его НИИ ВВС, но произошла авария. После ремонта автожир был передан в 1933 году агитэскадрилье "Максим Горький", а в начале 1934 года - в музей Осоавиахима.
В начале 1932 г. В МАИ создана конструкторская группа для помощи ЦАГИ по оформлению рабочих чертежей и разработке технологической документации первого серийного отечественного автожира "ЦАГИ А-4". В работе этой группы под руководством К. А. Виганда, А. Л. Гиммельфарба, Н. Ф. Чехонина и И. И. Оловянникова в порядке прохождения производственной практики участвовало около пятидесяти студентов самолетостроительного факультета. В актив группы входили студенты М. Антонов, П. Кирилин, В. Карпов, Ф. Курочкин, Б. Чирков. Автожир "ЦАГИ А-4" был выполнен по винтокрылой схеме. Конструкция - смешанная, с использованием стальных труб для лонжеронов крыла, фюзеляжа и моторамы. Крыло - деревянное, подкосное. Обшивка - везде полотняная. Управление двойное. Двигатель - М-26 мощностью 300 л.с. Несущий воздушный винт имел механизм раскрутки перед взлетом. Главный конструктор автожира "ЦАГИ А-4" Н. К. Скржинский - автор многих винтокрылых летательных аппаратов, созданных в ЦАГИ. В октябре на опытном заводе ЦАГИ был построен головной экземпляр. 6 ноября 1932 г. С. А. Корзинщиков совершил на нем первый полет, а 30 ноября того же года был испытан первый серийный автожир. Летные качества нового автожира оказались весьма высокими и соответствовали расчетам.
ЦАГИ А-6 Автожир был значительно совершеннее предыдущих, с тремя свободнонесущими лопастями винта и двигателем М-11 в 100 лс. Крыло и лопасти были сделаны складными для удобства хранения (впервые в СССР). Конструкция в общем та же что и автожира 2-ЭА, но шасси без амортизации с баллонными колесами. Автор разработки В.А. Кузнецов. Автожир был выпущен в начале 1933 г и проходил испытания. Летные качества были высокие, но зимой 1933-1934 гг при испытаниях аппарат был разбит.
 ЦАГИ А-8 Строился как дублер автожира А-6 но в него был внесен ряд принципиальных изменений: крыло без отгибов на концах, но с углом поперечного V равным 5°; шасси с масляно-воздушной амортизацией (впервые в СССР). Характерной была конструкция кабана ротора, состоявшая из двух труб, расположенных в продольной плоскости и расчаленных лентами. Эта конструкция была применена и в последующих автожирах. На А-8 были проведены исследования новых схем втулок несущего винта и проверена эффективность управления им путем отклонения его оси. Эта работа послужила основой для проектирования бескрылых автожиров. Был вариант хвостового оперения по типу "бабочки" (V-оперения). Аппарат был выпущен в 1933 г и использовался для разнообразных испытаний.
ЦАГИ А-13 Модификация автожиров А-6 и А-8, двухместный, назначение для связи. Впервые был применен несущий винт, наклоняемый в полете в продольном направлении для изменения балансировки, снабженный механическим запуском от двигателя М-11, складной, как крыло и оперение. На концах стабилизатора предусмотрены дополнительные шайбы. Был выпущен в 1936 г и успешно прошел заводские испытания.
 ЦАГИ А-14 Первый советский автожир бескрылой схемы с непосредственным управлением. Двигатель М-11. Размеры конструкция и масса как у автожира А-13, но крыло отсутствует,а на концах стабилизатора установлены наклонные шайбы. Принципиально новым было управление несущим винтом (удачно решенное). Первоначально оно было сделано червячным, т.е. с самоторможением. Однако, при этом оставалось большое давление на ручку. Впервые была применена пружина для создания градиента давления на ручке. Первый полет был 17 сентября 1935 г. В 1936 г была проведена большая работа по исследованию устойчивости бескрылого автожира в полете.
 ЦАГИ А-12 Экспериментальный бескрылый с непосредственным управлением одноместный скоростной автожир конструкции Н.К. Скржинского. Двигатель М-25 (Райт "Циклон") в 670 лс. Фюзеляж с силовой группой сделан по типу истребителя И-16, а на капоте впервые у нас были устроены регулируемые створки "юбки". Вместо центроплана было установлено мощное одностоечное шасси с большим ходом масляно-воздушной амортизации и широкой колеёй. Оперение подкосный стабилизатор с разнесенными небольшими килями-шайбами на концах, несимметричный по размаху, чтобы создать момент относительно продольной оси автожира для компенсации большого реактивного момента несущего винта. Это было необходимо, поскольку на взлете и на малых скоростях для компенсации момента тянущего винта приходилось отклонять ось несущего винта на очень большой угол. Втулка несущего винта с пересекающимися осями горизонтальных шарниров (так было в А-8 и А-14) и с раскруткой его перед взлетом. Автожир, выпущенный в начале 1936 г, показал скорость 245 км/ч и потолок 5570 м. Было выполнено 43 полета общей продолжительностью 17 ч 55 мин, но 23 мая 1937 г произошла катастрофа из-за поломки в воздухе лопастей ротора по причине усталости материала их лонжеронов в условиях переменных динамических нагрузок. Погиб летчик С. Козырев.
 ЦАГИ А-15 Бескрылый автожир с непосредственным управлением по схеме и конструкции А-14, но крупных размеров, с двигателем М-25В. Назначение военный корректировщик и разведчик. Вооружение пулеметы ШКАС: один синхронный и два на турели. Оборудование: фотоаппарат АФА-13 для перспективной съемки, радио. Эскизный проект разрабатывал М.Л. Миль. Конструктивной разработкой руководил В.А. Кузнецов, Из-за некоторых сомнений и нерешенных вопросов по несущему винту аппарат, законченный постройкой в 1937 г, не был выпущен в полет, чему способствовала также неудача с А-12.
 ЦАГИ А-7 Крылатый двухместный автожир с трехлопастным свободнонесушим ротором, на шасси с носовым колесом (впервые в СССР). Двигатель М-22 в 480 лс. Конструктор Н.И.(Скржинский Н.К. Автожир А-4 ЦАГИ. М, ОНТИ. 1934. 64 с.)Камов работал над проектом этого аппарата с 1931(Скржинский Н.К. Автожир А-4 ЦАГИ. М, ОНТИ. 1934. 64 с.)г. Было три варианта. На А-7 впервые в мире была поднята нагрузка в 750 кг, достигнута скорость 221 км/ч и выполнены перелеты на расстояние 1000 км. Была небольшая серия.
В А-7 были существенные элементы новизны. Его трехколесное шасси было не совсем обычным продольная база колес составляла всего 22% от общей длины аппарата. На стоянке несущий винт находился в горизонтальном положении, благодаря чему устранялись неприятные резонансные колебания лопастей при раскручивании и остановке винта, часто наблюдавшиеся в автожирах с обычным шасси и большим стояночным углом. Это позволило значительно упростить втулку несущего винта и сократить разбег автожира. Горизонтальное положение несущего винта при рулении предохраняло автожир от опрокидывания даже при порывистом ветре до 16 м/с. Другое нововведение устройство обратной (перевернутой) щели в горизонтальном оперении увеличивало эффективность руля высоты и сокращало пробег. Элероны были обычными, щелевыми. Лопасти несущего винта и консоли крыла могли складываться при хранении.
В лопастях несущего винта лонжероны были из хромомолибденовых труб, нервюры и стрингеры деревянные, задняя кромка из стали Энерж-6, обшивка носка фанерная. Все обтянуто льняным полотном. Каркас лопасти имел ряд силовых отсеков, локализовавших передачу нагрузок на лонжерон. Раскручивание винта требовало плавности включения, для чего была сделана специальная гидромеханическая муфта включения с кольцевой мембраной. Сцепление дисков трения получалось от нажатия мембраны гидросистемы. От нее уже управлялись тормоза колес.
Фюзеляж ферменный, сварной из труб ХМА, обшивка дуралюмин. Крыло деревянное, оперение металлическое, все с полотном, под стабилизатором два дополнительных киля, шасси в обтекателях, на двигателе кольцо Тауненда.
Первый экземпляр автожира был выпущен и проходил заводские испытания в 1934 г. Потом на нем было установлено вооружение, и в 1936 г проведены госиспытания как ближнего разведчика и корректировшика (летчик А.Л. Ивановский).
 ЦАГИ А-7бис (А-7-3а) На основе испытаний в 1936 г был выпушен второй экземпляр автожира А-7, в котором втулка несущего винта крепилась не на пирамиде (что оказалось неудобным для летчика), а на толстой стойке (двухстоечном кабане) с двумя лентами-расчалками, как в автожире А-8 и др. В автожире были проведены и другие конструктивные улучшения. Полетная масса возросла на 200 кг. Вооружение: три пулемета ПВ-1, из которых один (синхронный) вперед и два на турели.
В 1937 г автожир успешно прошел госиспытания, и была выпущена войсковая серия в 1938-1939 гг. Она применялась в Смоленском оборонительном сражении (1941 г) для ближней разведки и разбрасывания листовок. Один А-7бис в 1938 г применялся для опыления садов в предгорьях Тянь-Шаня.
 Автожир АК (автожир-корректировщик) Последний для своего времени у нас автожир, начатый проектированием в 1940 г, бескрылый, с двухместной закрытой кабиной (места рядом), с двигателем МВ-6 в 220 лс и толкающим винтом. Несущий винт автожира трехлопастный. Аппарат проектировался под руководством Н.И. Камова при участии М.Л. Миля. Постройка в условиях эвакуации не была завершена.
 Жироплан П.И. Экономова Павел Иванович Экономов, по профессии авиационный столяр, без отрыва от производства окончил в 1935 г МАИ. Еще в 30-х годах он изобрел самопуск для двигателей. В 1936 г он строил летательный аппарат типа соосного автожира с двумя большими (около 22 м в диаметре) несущими винтами, лопасти которых имели вид трапециевидных крыльев толстого профиля с элеронами.
Полет должен был обеспечиваться четырьмя двигателями с обычными винтами.
Проект был примитивен, многое в нем было не совсем ясно и самому избретателю, многое недоработано. Но это была смелая попытка энтузиаста того времени, когда других работ по вертолетам почти не было, а за границей проводились лишь первые опыгы с автожирами. Были сделаны лопасти несущих винтов и некоторые детали, но дальше дело не пошло.
Современные российские автожиры
Российская Федерация сейчас располагает достаточно большим количеством автожиров, но ниже представлены наиболее популярные и лучшие по своим качествам летательные аппараты.
Одна из новейших разработок Валентина Устинова была представлена на МАКСЕ-2007. Это был небольшой автожир, окрашенный в жёлтый цвет.
Валентин Устинов, присутствовавший на выставке, сообщил, что у аппарата нет недостатков, которые были у автожиров 70-х годов. Для разбега ему нужно лишь 15 метров, а летает он со скоростью 45 км/ч, у него хорошая устойчивость, т.е. он сохраняет своё вертикальное положение полностью. Основная задача автожира - перевозка грузов общей массой до 110 кг. Предполагается, что этот небольшой однопилотный грузовик будет широко использоваться для сельскохозяйственных работ.
Ещё один летательный аппарат, демонстрировавшийся на МАКСЕ и вызвавший большой интерес у посетителей салона - автожир "Охотник-3". Этот винтокрыл - одна из разработок авиационного научно-технического цента "Аэро- Астра". Аппараты "Охотник" и "Охотник 2М" также относятся к числу работ компании. "Аэро-Астра" работает с 1979 года, серия автожира "Охотник" была впервые представлены в 2003 году на том же авиасалоне.
Заключение
Автожиры в России более пятидесяти лет практически не производятся и не применяются, хотя за рубежом нашли широкое применение сверхлегкие и легкие автожиры. Автожиры применимы там, где:
· не являются обязательными строго вертикальные режимы полёта и висение;
· невозможно создание длинных ВПП (более 50 м) и возможна посадка на "пятачок”;
· потребные траектории полета имеют малые радиусы разворотов, крутые подъемы и спуски;
· требуется минимальная стоимость ЛА, а также стоимость лётного часа его эксплуатации.
При изучении выбранной темы я узнала много нового. Во-первых, что такое сам автожир. Во-вторых, для чего он предназначен, какую конструкцию имеет. А в-третьих, я бы сама с радостью совершила полёт на таком необычном аппарате! История - это наши корни, а при изучении данного материала, я сама много узнала из прошлого авиации нашей страны и горжусь этим.
Литература
1)B.Б. Шавров. История конструкций самолетов в СССР 1938-1950
2)Изаксон А.М. Советское вертолетостроение. М., Машиностроение, 1981.
3)Братухин И.П. Автожиры. Теория и расчет.ГОСМАШМЕТИЗДАТ, 1934.
| 
