Что такое синхрокоптер

Под синхрокоптером сейчас все понимают схему с перекрещивающимися винтами (когда оси двух винтов находятся достаточно близко друг к другу, и образуют некоторый угол — благодаря которому лопасти одного винта проходят НАД втулкой другого). Исторически именно так был сконструирован первый серийный вертолет Flettner Fl 282 Kolibri (на фото в заголовке).

Хотя в теории существует и схема синхроптера с примерно 45% перекрытием ометания винтов — в этом случае конец лопасти одного винта не достает до втулки другого просто по длинне, и нет необходимости наклонять оси.

Обе схемы могут быть реализованы как с поперечным расположением винтов, так и с продольным.

Однако понятно, что из компоновочных соображений схему с перекрещивающимися винтами в продольной компоновке использовать невыгодно — фюзеляж будет мешаться наклоненным винтам, винты придется выносить выше, на пилонах, это вызовет избыточность продольной устойчивости и трудности с управлением по тангажу без использования автоматики перекоса лопастей — в то время как главный смысл синхроптера в том, чтобы от этой механики избавиться, обойдясь простым регулированием общего шага лопастей на роторе.

А вот схема с 45% перекрытием может быть реализована как продольная, так и поперечная без особой разницы.

Главное, что надо понимать: синхрокоптер городится ради того, чтобы избавиться от автомата перекоса лопастей, как технически сложного и капризного элемента. Соответственно изменением шага одного ротора относительно другого можно управлять креном только по одной оси — если винты поперечные, то это крен, а если продольные, то тангаж. По второй оси управление приходится делать альтернативными средствами — например, общим наклоном осей винтов, или аэродинамическими плоскостями, или струйными рулями в выхлопе ТРД.

Вот отсюда и идет — какое расположение винтов выгоднее выбирать, поперечное или продольное.

Дальше немножко иллюстраций к технической реализации этих машин:

HH-43F Huskie  -  s/n 62-4531  -  USAF 42nd ARRS

HH-43F Huskie — s/n 62-4531 — USAF 42nd ARRS

Это втулки несущих винтов синхрокоптера с перекрещивающимися лопастями Kamann HH-43F Huskie, без самих лопастей. Здесь прекрасно видно, что машина не имеет не только автоматов перекоса лопастей, но даже не имеет механизма изменения шага винтов — втулка является цельной деталью на обе лопасти, то есть лопасти имеют жестко заданный при изготовлении угол атаки, который ничем не изменяется. Вот эта деталь вблизи и крупно:

HH-43F Huskie

HH-43F Huskie

Сам синхроптер HH-43F Huskie выглядит вот так:

HH-43F Huskie в небе Вьетнама, 1965 год

HH-43F Huskie в небе Вьетнама, 1965 год

Обратите внимание, как забавно у него вынесен выхлоп за хвост — в те годы еще не было ПЗРК с самонаведением на источник тепла, и разработчик просто старался увести выхлоп от высадочной двери в задней части кабины. А то как-то дышать выхлопными газами при погрузке — мало приятного.

Большинство синхрокоптеров с перекрещивающимися лопастями используют 2-лопастные винты — но есть и машины с 3-лопастными винтами:

Kellett XR-10

Kellett XR-10

Конструкцию таких аппаратов удобно рассматривать на примере Kaman K-225 — кстати, это первый в мире вертолет, снабженный газовой турбиной в качестве двигателя:

Kaman K-225

Kaman K-225

Ярким представителем схемы продольного 45% синхроптера является Boeing CH-47 Chinook:

Boeing CH-47 Chinook

Boeing CH-47 Chinook

Многие даже и не подозревают, что это синхроптер — тем не менее винты у него перекрываются и вращение их синхронизировано во избежание столкновения и перехлеста лопастей. Вынос заднего винта по высоте недостаточен для предотвращения перехлеста лопастей, и служит для совершенно иной цели — попытки уменьшить падение КПД заднего винта при горизонтальном полете из-за попадания в поток воздуха, завихренного передним винтом.

Вообще продольная схема вертолета (и синхроптера тоже) имеет три врожденных недостатка:

  1. некоторое ухудшение коэффициента полезного действия заднего несущего винта из-за попадания в поток воздуха, завихренного передним винтом. Для решения уменьшения этой проблемы задний винт располагают выше относительно переднего;
  2. неполная компенсация реактивных моментов винтов, которая приводит к появлению паразитной боковой силы;
  3. некоторая несимметричность устойчивости и управляемости в путевом отношении.

Тем не менее США как построили в 1961 году CH-47 Chinook по такой схеме — так до сих пор на нем и летают. Ничего лучше у них не получилось.

Наиболее выгодная схема с точки зрения устойчивости и управляемости вследствие аэродинамической симметрии — это поперечная схема. Заодно там и затенение винтов фюзеляжем и друг другом может быть сведено к минимуму. Именно по такой схеме был построен первый успешный вертолет Focke-Wulf Fw 61:

Focke-Wulf Fw 61

Focke-Wulf Fw 61

Совершил первый полёт 26 июня 1936 года. В 1937 году поставил ряд рекордов по дальности и скорости. 25 июня 1937 года была достигнута высота в 2440 м (8000 футов), вертолёт оставался в воздухе в течение 1 часа 20 минут 49 секунд. Эвальд Рольфс 26 июня 1937 года установил рекорд скорости при полете по замкнутому маршруту — 122,55 км/час (76,15 миль/час). Вам эти цифры могут показаться смешными — но не забывайте, что аппарат имел двигатель в жалкие для вертолета 150 лошадиных сил.

Собственно говоря, схема синхроптера с перекрещенными винтами — это предельный случай поперечной схемы, в котором оси винтов сдвинуты так близко, что вертолет приобретает свойства вертолета соосной схемы, без присущей соосной схеме сложной механики и большой высоты ротора.

Материал: Proper специально для сайта TOPRU.ORG
Настоящий материал самостоятельно опубликован в нашем сообществе пользователем Proper на основании действующей редакции Пользовательского Соглашения. Если вы считаете, что такая публикация нарушает ваши авторские и/или смежные права, вам необходимо сообщить об этом администрации сайта на EMAIL abuse@proru.org с указанием адреса (URL) страницы, содержащей спорный материал. Нарушение будет в кратчайшие сроки устранено, виновные наказаны.

Читайте также:

Комментарии о материале (сверху свежие):
  1. Proper (2015-06-05 19:15:34)
    Кстати насчет синхрокоптеров - у китайцев есть радиоуправляемые вертолетики, построенные по такой схеме. Они, конечно, больше предпочитают соосную схему или квадрики - но и перекрещивающиеся синхроптеры делают.
  2. lionhart (2015-06-05 19:30:14)
    А наш Як-24 не синхрокоптер? Мне так для обчего развития, поделитесь, плиз, кто знает...
  3. Gena (2015-06-05 19:30:37)
    Вот если честно- автомат перекоса был уже вполне надёжен в годы создания "Чинука",скорее всего преследовалась цель создания длинномерного фюзеляжа для перевозки всякой всячины. У Нас тоже был Як-24, не совсем синхрокоптер, но вполне на уровне тех лет(хотя, с технической и технологической точки зрения- не "фонтан"). Конечно, создать монстроидальный В-12 амерцы не рискнули. Хотя, по сути, В-12 синхрокоптером не является, невзирая на некоторый перехлёст лопастей в зоне фюзеляжа.
  4. Gena (2015-06-05 19:42:13)
    Маленько нет, есть нюанс-"Управление вертолетом осуществлялось посредством довольно сложной кинематической цепи и заключалось в изменении величины и направления силы тяги несущих винтов. Изменение вектора и величины тяги несущих винтов выполнялось с помощью автоматов перекоса и ручки «шаг — газ» соответственно. Кроме этого, при отклонении ручки управления вертолетом «от себя» или «на себя» происходил как наклон несущих винтов, так и координированное изменение их циклического шага в продольном направлении и дифференциальное изменение общего шага." ©Автомат перекоса есть.
  5. lionhart (2015-06-05 19:43:38)
    Спс!
  6. Proper (2015-06-05 20:13:54)
    Дело не в автомате перекоса. Дело в грузоподъемности винта. Русские смогли создать невпупенный винт с редуктором, на котором - ОДНОМ! - построен Ми-26, а на двух - самый большой вертолет в мире Ми-12. Американцы не смогли создать такой монстроидальный винт, и добились нужной себе грузоподъемности двумя винтами поменьше. Надо было бы еще больше грузоподъемность - они бы поставили 4 винта. Крестом. Понимаешь, о чем идет речь?
  7. Palaeontolog (2015-06-05 20:19:33)
    А СН-46 синхрокоптер?
  8. Henren (2015-06-05 20:25:40)
    Т.е. вертолеты - это никакой не Сикорский, а таки Генрих Фокке, причем именно для Третьего Рейха? Что-то все же в национал-социализме такое было, раз у нацистов была такая прорва технических открытий, зачастую опередивших своё время.
  9. Gena (2015-06-05 20:34:13)
    Редуктор, автомат перекоса и несущая способность лопастей?А стеклопластиковые лопасти с рассчитанными коэффициентами напряжений? Или,страшно подумать, ум? Кстати, винт Ми-26 и Ми-6 имеют примерно равные радиусы ометания, но за счёт "коэффициента наполнения" 26-й вполне очень даже вне конкуренции по несущим способностям винта. И, "чёртподери", он действительно, не взирая на размеры, изящен и по-своему грациозен! Насмотрелся этой весной, да и до этого бывал внутри на выставках в Черёмушках. Первое впечатление Жены- "Дак это же огромадный дом!"
  10. Hoffman (2015-06-05 20:39:03)
    Не в национал-социализме, а в техническом укладе и научной и инженерной школах. Я так думаю.
  11. Henren (2015-06-05 20:46:03)
    Школы да. Однако при кайзере и в Веймарской республике технический прогресс немцев уступал английскому. А при нацистах карта им и попёрла. Да так, что они в одиночку за 2 года захватили всю Европу и потом 5 лет успешно отбивались от атак "цивилизованного мира" и "азиатских орд".
  12. Proper (2015-06-05 20:47:40)
    Ну, до немцев вертолеты строил не только Сикорский, но и французы и итальянцы, эти вертолеты как-то летали - но первым пригодным для практических целей вертолетом стал этот самый Фокке-Вульф, а первым серийным - Флеттнер. И оба - фашистские.
  13. Gena (2015-06-05 20:52:14)
    Это и всеобщий настрой нации, и вложенная образованность и знания( "Францию победил школьный учитель"), и , действительно, особая упёртость характера. Тут, как ни странно звучит, равных тогда было мало. А вот в способности учиться и быть ещё более "характером упёртыми" были только одни Люди. По-крайней мере , такую вещь,как Блицкриг, освоили только три нации- Создатели блицкрига,Ученики, превзошедшие учителей,и нация, которую создатели блицкрига желали уничтожить. Амерские потуги не в счёт.
  14. Koenigsberg (2015-06-05 20:54:03)
    Полагаю, часть идей и наработок им пиндосы с британцами "подкинули". И своих и купленых-краденых со всего мира. Как в инкубатор. Чтобы немцы, со свойственным им педантизмом и нацистским энтузазЫзмом, их до ума довели. И на себе и на русских всё это дело испытали. А наглосаксы в 45-м уже практически "урожай собрали". В свои закрома.
  15. Henren (2015-06-05 20:54:48)
    Вот и я о том. Англичане и итальяшки построили реактивный самолёт, но первым истребителем-бомбардировщиком стал Ме-262. И только спустя 30 лет концепция ударных машин, работающих и по земле и по воздуху, стала преобладающей.
  16. Gena (2015-06-05 20:59:25)
    Не факт совсем. Вспомним "первый серийный" амерский реактивный истребитель. А мОторы были аглицкие. Да и кто такой "Мустанг" без "РР"?
  17. Henren (2015-06-05 21:06:23)
    То, что англосаксы украли немецкие разработки - факт. Но они ничего немцам не подкидывали.
  18. Koenigsberg (2015-06-05 21:12:18)
    Чтобы грамотно украсть чужие разработки и грамотно их затем развить, нужно иметь свои собственные работы на аналогичном уровне. Меня вот пример с Энигмой настораживает. Слишком уж лихо её англосаксы раскололи. Не их ли это была изначальная идея.
  19. Koenigsberg (2015-06-05 21:28:49)
    Не факт, конечно. Чисто моё предположение. Henren вон спросил, откуда вдруг такой фонтан инноваций забил. Ну я и предположил, что немцам немного помогли с этим ... Доброжелатели, которые Гитлера к войне с нами готовили.
  20. Proper (2015-06-05 21:50:20)
    Я вам там целую статью подкинул - на тему кто и как тырил чужое.
  21. Yunklob (2015-06-05 22:10:23)
    М-12 тоже стыренный, значит...
  22. Henren (2015-06-05 22:42:51)
    Тоже мне, загадка природы. Энигма - коммерческий продукт, выпущенный в Швейцарии для швейцарских банков. Англичане просто купили в Швейцарии эту шифрмашинку со всей документацией. Остальное - дело времени и техники. Потом, конечно, были написаны книги и сняты фильмы о героических подвигах английских шпионов/моряков/десантниках, выкрадывающих энигмы с подводных лодок и секретных бункеров. А на деле - тупая покупка всех секретов за фунты у нейтралов.
  23. Gena (2015-06-05 22:47:04)
    И не удивил! Но- какие "Эпические Драмы!"
  24. Koenigsberg (2015-06-05 22:56:03)
    Вот-вот ) Ну, Энигма, может, пример неудачный ... Но сам принцип ... одни продали, другие купили ... И сколько ещё таких типо "коммерческих продуктов" попало в немецкие руки перед войной и во время неё. Легально, полулегально и с "героическими подвигами". Прямо неиссякаемый источник новых идей, которые "сумрачный тевтонский гений" быстренько применил в военной сфере.
  25. spirit (2015-06-05 23:35:15)
    Focke-Wulf Fw 61/// на последнем фото,это разве не автожир? ну вот не могу разглядеть привода на винты,хоть тресни... http://dic.academic.ru/pictures/wiki/files/70/Fw_61.png наклон переднего винта говорит о том что это автожир... http://www.fiddlersgreen.net/aircraft/FockeAchgelis-Fa61/IMAGES/Fw-61-postcard.jpg
  26. Gena (2015-06-05 23:37:40)
    Комната 40?
  27. Proper (2015-06-06 00:21:32)
    Нет, это таки вертолет. Там идут длинные наклонные валы к угловым редукторам. Машина сохранилась, так шта чтобы не было трендежу - вот фото: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/7/7e/Focke-Wulf_Fw_61_vr.jpg
  28. spirit (2015-06-06 01:30:45)
    на других фото он без валов... и всё равно эта конструкция не может висеть на месте..летает как самолёт.
  29. spirit (2015-06-06 11:34:24)
    и ешо один вопьёс... хорошо,пусть привод на винты, но я не вижу привода для наклона лопостей у винтов.. и если внимательно посмотреть на дальний винт,то видно,что наклон отрицательный... а он может быть только у автожира,иначе при принудительном вращении будет прижим к земле... в общем непонятки..в одих местах-это вертолёт,в других пишут,что вертолёт-автожир...
  30. Cyanid (2015-06-06 16:35:25)
    Вот очень интересное про пропеллеры, перекосы и т.д. http://xoxma.com.ua/cgi-bin/pub/plain.pl?main=id152501
  31. Proper (2015-06-06 18:19:26)
    Товарищ, ну не несите вы бреда. На этой машине Ханна Райсс летала в ЗАКРЫТОМ помещении - в спортивном зале перед участниками съезда партии. Ну какой автожир, ну что вы несёте.
  32. Proper (2015-06-06 18:25:00)
    А там нету автоматов перекоса. Более того - использованы винты постоянного шага. Вы спросите - как же это летает? А очень просто - наклоняются целиком втулки винтов. В обеих плоскостях. А поскольку лопасти висят на шарнирах - наклон цапфы винта приводит к такому же действию по циклическому изменению шага лопасти, как если бы мы использовали настоящий автомат перекоса. Плюс действие центробежной силы. В результате плоскость вращения винта наклоняется в ту или другую сторону. Поскольку вы не авиаинженер - вы не знаете этого фокуса, и бесплодно ищете тяги к лопастям. Бггг.
  33. Henren (2015-06-06 18:40:59)
    Необходимо отметить, кто и коммерческие продукты, купленные и затем примененные в военном деле, тоже были разработаны в основном немцами. К примеру, создатель Энигмы Артур Шербиус был немецким, а отнюдь не английским инженером. Он же продал модель Д британцам еще до прихода нацистов к власти. Т.е. англичане имели "Энигму" с самого начала, а по их заданию поляки тогда же разработали алгоритм расшифровки. Самим джентльменам возиться с математикой было лень, да и не знали они её (английская система образования, такая вот хорошая). Поляки же, получившие классическое немецкое образование, с работой справились. И так во всём - воры идей и технологий - это англосаксы, а не немцы.
Чтобы писать свои комментарии - надо залогиниться на сайте. Тогда и вид комментариев станет более красивым.