.jpg/1280px-thumbnail.jpg)
Конвертоплан — это летательный аппарат , который создает подъемную силу и тягу с помощью одного или нескольких винтов с приводом (иногда называемых пропеллерами ) , установленных на вращающихся валах или гондолах , обычно на концах неподвижного крыла . Почти все конвертопланы имеют поперечную конструкцию несущего винта, за некоторыми исключениями, в которых используются другие многороторные схемы.
Конструкция конвертоплана сочетает в себе возможности вертикального взлета и посадки вертолета со скоростью и дальностью полета обычного самолета . При вертикальном полете винты расположены под углом, так что плоскость вращения горизонтальна, создавая подъемную силу, как это делает обычный винт вертолета . По мере того, как самолет набирает скорость, несущие винты постепенно наклоняются вперед, при этом плоскость вращения в конечном итоге становится вертикальной. В этом режиме несущие винты создают тягу как пропеллер , а аэродинамический профиль неподвижных крыльев берет на себя подъемную силу за счет движения вперед всего самолета. Поскольку несущие винты могут быть сконфигурированы так, чтобы быть более эффективными для движения (например, с поворотом кончика корня) и это позволяет избежать проблем вертолета, связанных с срывом лопастей , конвертоплан может достигать более высоких крейсерских скоростей и взлетной массы , чем вертолеты.
Конвертоплан отличается от конвертоплана тем, что вращается только несущий винт, а не все крыло. Этот метод обеспечивает компромисс между эффективностью вертикального полета и эффективностью операций STOL / STOVL .
Первые работы в направлении конвертоплана (франц. «Кабриолет»), по-видимому, возникли ок. 1902 г. французско-швейцарскими братьями Анри и Арманом Дюфо, на что они получили патент в феврале 1904 г. и обнародовали свою работу в апреле 1905 г. [1] [ ненадежный источник? ]
Конкретные идеи создания самолетов вертикального взлета и посадки (СВВП) с использованием вертолетоподобных несущих винтов получили дальнейшее развитие в 1930-х годах. Первая конструкция, напоминающая современные конвертопланы, была запатентована Джорджем Лебергером в мае 1930 года, но дальнейшего развития концепции он не дал. Во время Второй мировой войны компания Weserflug в Германии примерно в 1938 году разработала концепцию своего P.1003/1, который наклонял вверх часть крыльев, но не все крылья, поэтому он может быть промежуточным между поворотным винтом и поворотным винтом. наклон-плоскости. Вскоре после того , как в 1942 году был разработан немецкий прототип Focke-Achgelis Fa 269 , который наклонялся к земле, но так и не летал. [2] [3] [4] Платт и ЛеПейдж запатентовали PL-16, первый американский конвертоплан. Однако в августе 1946 года компания закрылась из-за нехватки капитала. [5]
Двумя прототипами, дошедшими до полета, были одноместная Transcendental Model 1-G и двухместная Transcendental Model 2, каждый из которых был оснащен одним поршневым двигателем. Разработка модели 1-G началась в 1947 году, но она не летала до 1954 года. Модель 1-G летала около года, пока не разбилась в Чесапикском заливе 20 июля 1955 года, уничтожив прототип самолета, но не причинив серьезных повреждений пилот. Модель 2 была разработана и вскоре после этого полетела в воздух, но ВВС США отказались от финансирования в пользу Bell XV-3, и дальше испытаний на висении она не летала. Transcendental 1-G - первый конвертоплан, совершивший полет и осуществивший большую часть перехода от вертолета к самолету в полете (с точностью до 10 градусов от истинного горизонтального полета самолета).
Построенный в 1953 году экспериментальный Bell XV-3 летал до 1966 года, доказав фундаментальную обоснованность концепции конвертоплана и собрав данные о технических усовершенствованиях, необходимых для будущих проектов.
Сопутствующей технологической разработкой является наклонное крыло . Хотя два проекта, Canadair CL-84 Dynavert и LTV XC-142 , имели технический успех, ни один из них не был запущен в производство из-за других проблем. Конвертопланы обычно имеют более высокую эффективность зависания, чем конвертопланы, но меньшую, чем вертолеты. [6]
В 1968 году компания Westland Aircraft продемонстрировала собственные разработки — небольшой экспериментальный самолет (We 01C) и 68-местный транспортный We 028 — на авиасалоне SBAC в Фарнборо . [7]
В 1972 году при финансовой поддержке НАСА и армии США Bell Helicopter Textron начала разработку XV-15 , двухмоторного исследовательского конвертоплана. Два самолета были построены для проверки конструкции конвертоплана и изучения возможностей полетов для военного и гражданского применения. [8] [9]
В 1981 году, используя опыт, полученный при эксплуатации XV-3 и XV-15, компании Bell и Boeing Helicopters приступили к разработке V-22 Osprey — двухтурбовального военного конвертоплана для ВВС США и Корпуса морской пехоты США . [8]
Bell объединилась с Boeing в разработке коммерческого конвертоплана, но в 1998 году Boeing прекратила разработку, и на смену Bell/Agusta BA609 пришла Agusta . [9] [10] Этот самолет был переименован в AW609 после передачи полного права собственности компании AgustaWestland в 2011 году . [11] Компания Bell также разработала беспилотный летательный аппарат (БПЛА) с конвертопланом TR918 Eagle Eye .
У России было несколько проектов конвертопланов, в основном беспилотных, таких как Ми-30 , и в 2015 году она начала еще один. [12]
Примерно в 2005–2010 годах [14 ] Белл и Боинг снова объединились для проведения концептуального исследования более крупного Quad TiltRotor (QTR) для программы Joint Heavy Lift (JHL) армии США. QTR представляет собой более крупную четырехвинтовую версию V-22 с двумя тандемными наборами фиксированных крыльев и четырьмя наклоняемыми несущими винтами.
В январе 2013 года ФАУ определило правила США по шуму конвертопланов, которые соответствуют правилам ИКАО . Сертификация по шуму будет стоить 588 000 долларов, как и для большого вертолета. [15] [16]
AgustaWestland сообщает, что в 2013 году они запустили в свободный полет пилотируемый электрический конвертоплан под названием Project Zero с несущими винтами внутри размаха крыльев. [17] [18] [19]
В 2013 году генеральный директор Bell Helicopter Джон Гаррисон ответил на то, что Boeing выбрал другого партнера по планеру для будущих потребностей армии США в подъемной силе , указав, что Bell возьмет на себя ведущую роль в разработке Bell V-280 Valor [ 20] вместе с Lockheed Martin.
В 2014 году программа «Чистое небо 2» (Европейский Союз и промышленность) выделила AgustaWestland и ее партнерам 328 миллионов долларов на разработку «гражданского конвертоплана нового поколения» [21] [22] [23] для морского рынка с Critical Обзор конструкции ближе к концу 2016 года. Целями являются наклонные секции крыла, 11 метрических тонн. Максимальная взлетная масса , вместимость от 19 до 22 пассажиров, первый полет в 2021 году, крейсерская скорость 300 узлов, [24] максимальная скорость 330 узлов. , потолок 25 000 футов и дальность полета 500 морских миль. [10] [25] [26]
В вертикальном полете конвертоплан использует органы управления, очень похожие на органы управления вертолета с двумя или тандемными винтами . Рыскание контролируется путем наклона несущих винтов в противоположных направлениях. Крен обеспечивается за счет дифференциальной мощности или тяги. Шаг обеспечивается за счет циклического наклона лопастей несущего винта , или гондолы . Вертикальное движение контролируется с помощью обычного шага лопастей несущего винта и либо обычного рычага управления вертолетом (как в Bell/Agusta BA609 ), либо уникального органа управления, аналогичного управлению двигателем с неподвижным крылом, называемого рычагом управления тягой (TCL) (как в Bell-Boeing V-22 Osprey ). [27]
Преимущество конвертоплана – значительно большая скорость, чем у вертолета. В вертолете максимальная скорость движения определяется скоростью поворота несущего винта ; в какой-то момент вертолет будет двигаться вперед с той же скоростью, что и вращающаяся назад сторона несущего винта, так что эта сторона несущего винта видит нулевую или отрицательную воздушную скорость и начинает срываться . Это ограничивает современные вертолеты крейсерской скоростью около 150 узлов /277 км/ч. Однако с конвертопланом этой проблемы можно избежать, поскольку пропеллеры перпендикулярны движению на высокоскоростных участках режима полета (и, следовательно, не подвержены этому условию обратного потока), поэтому конвертоплан имеет относительно высокую максимальную скорость - более На двух типах конвертопланов, летавших до сих пор, была продемонстрирована скорость 300 узлов/560 км/ч, а также достигнута крейсерская скорость 250 узлов/460 км/ч. [27]
Такая скорость достигается в некоторой степени за счет полезной нагрузки . В результате такого уменьшения полезной нагрузки некоторые [ кто? ] считают, что конвертоплан не превосходит транспортную эффективность (скорость, умноженную на полезную нагрузку) вертолета, [28] , в то время как другие приходят к противоположному выводу. [10] Кроме того, силовая установка конвертоплана более сложна, чем у обычного вертолета, из-за больших шарнирно-сочлененных гондол и дополнительного крыла; однако улучшенная крейсерская эффективность и скорость по сравнению с вертолетами в некоторых случаях являются значительными. Скорость и, что более важно, сокращение общего времени реагирования — это главное достоинство, к которому стремятся вооруженные силы, использующие конвертоплан. Конвертопланы по своей природе менее шумны при полете вперед (режим самолета), чем вертолеты. [ нужна цитата ] Ожидается, что это, в сочетании с их увеличенной скоростью, улучшит их полезность в населенных пунктах для коммерческого использования и уменьшит угрозу обнаружения для военного использования. Однако конвертопланы обычно издают такой же шум, как и вертолеты такого же размера при зависании. Моделирование шума конвертоплана на 90 пассажиров показывает меньший крейсерский шум внутри салона, чем у самолета Bombardier Dash 8 , хотя низкочастотные вибрации могут быть выше. [29]
Конвертопланы также обеспечивают значительно большую крейсерскую высоту, чем вертолеты. Конвертопланы могут легко достигать высоты 6000 м / 20 000 футов и более, тогда как вертолеты обычно не превышают высоту 3 000 м / 10 000 футов. Эта функция будет означать, что некоторые виды использования, которые обычно рассматривались только для самолетов, теперь могут быть реализованы с помощью конвертопланов без необходимости использования взлетно-посадочной полосы. Однако недостатком является то, что конвертоплан имеет значительно меньшую полезную нагрузку при взлете с большой высоты.
Самолет с моноконвертопланом использует наклоняемый вращающийся пропеллер или соосный пропеллер для подъемной силы и движения . При вертикальном полете пропеллер наклонен так, чтобы направить тягу вниз, обеспечивая подъемную силу. В этом режиме работы корабль по сути идентичен вертолету. По мере того, как корабль набирает скорость, соосный пропеллер медленно наклоняется вперед, и лопасти в конечном итоге становятся перпендикулярными земле. В этом режиме крыло обеспечивает подъемную силу, а большая эффективность крыла помогает конвертоплану достигать высокой скорости. В этом режиме корабль по сути представляет собой турбовинтовой самолет.
Самолет с моноконвертером отличается от обычного конвертоплана, в котором пропеллеры крепятся к законцовкам крыла , тем, что соосный пропеллер крепится к фюзеляжу самолета . В результате такой конструктивной эффективности моно конвертоплан превосходит транспортную эффективность (скорость, умноженную на полезную нагрузку) как вертолета, так и обычного конвертоплана. В одном из исследований был сделан вывод, что, если бы моно конвертоплан можно было технически реализовать, он был бы вдвое меньше, на одну треть легче и почти в два раза быстрее вертолета. [30]
В вертикальном полете моноконвертоплан использует органы управления, очень похожие на соосные вертолеты, например Камов Ка-50 . Рыскание контролируется, например, путем увеличения подъемной силы верхнего винта и уменьшения подъемной силы нижнего винта. Крен и шаг обеспечиваются циклическим ротором. Вертикальное движение контролируется обычным шагом лопастей ротора . [31]
{{cite book}}: |website=игнорируется ( помощь ){{cite web}}: CS1 maint: архивная копия в заголовке ( ссылка )Болдуин, Г.Д., «Предварительные исследования конструкции моноконоплана (MTR) с демонстрацией аэродинамического развертывания крыла», Международное собрание специалистов AHS, Чандлер, Аризона, 23–25 января 2007 г.