45 de mii de așezări, în care trăiesc peste 12 milioane de oameni, sunt lipsite de acces pe tot parcursul anului la infrastructura de transport. În cinci regiuni nu există nicio legătură feroviară, iar în 14 se poate ajunge pe continent doar cu avionul sau elicopterul. În același timp, astăzi există jumătate din câte aeroporturi decât la sfârșitul anilor 80. O analiză a situației arată că companiile aeriene regionale necesită o aeronavă cu o capacitate de 50-60 de pasageri, potrivită pentru operare în condiții dificile și capabilă să aterizeze și să decoleze de pe aerodromuri neasfaltate.
Distanțele dintre aeroporturile din Nordul Îndepărtat, Siberia și Orientul Îndepărtat sunt în medie de 1200 de kilometri, iar aici economia își face treaba: folosirea elicopterelor pentru a transporta oameni și mărfuri cu vitezele și raza de acțiune a acestora devine foarte costisitoare. Iar avioanele de pe companiile aeriene locale nu vor putea asigura întregul volum al traficului aerian, deoarece rețeaua aerodromului a intrat în paragină.
Limac ceresc
Elicopterele sunt vehicule cu viteze medii și pe distanțe scurte. Unul dintre avantajele față de aeronave este utilizarea în cazul în care acestea din urmă nu pot ateriza și decolare. Nivelul de perfecțiune atât al elicopterului, cât și al aeronavei pentru atingerea valorilor necesare ale vitezei și intervalului din punct de vedere al fezabilității economice poate fi evaluat prin calitatea aerodinamică (K). Pentru elicopterele moderne de transport și pasageri, Kmax este atins la viteze de 230–240 de kilometri pe oră și este în intervalul 5–5,5 unități. Subsonicul Il-86 și Tu-154 au Kmax de 15, în timp ce Il-96-300 are 19.
Calitatea aerodinamică (raportul între susținerea și tracțiunea în sistemul de coordonate a fluxului la un unghi dat de atac) pentru elicopterele de transport-pasageri este de aproximativ trei ori mai mică decât pentru aeronavele cu un scop similar și este atinsă la un nivel mai mic (de două până la trei ori). ) viteze. Cu cât viteza de croazieră este mai mare, cu atât eficiența consumului de combustibil este mai mare, cu atât distanța de zbor este mai mare și costul pe oră de zbor este mai mic.
Greutatea unui elicopter gol este cu aproximativ 17% mai mare decât cea a unei aeronave din aceeași categorie. Acest lucru se datorează faptului că este necesară o transmisie relativ grea, voluminoasă și costisitoare pentru a transmite cuplul de la motoare la rotorul principal și pentru a echilibra cuplul său reactiv.
Costurile neproductive ale puterii motorului pentru asigurarea funcționării transmisiei și a sistemelor sale sunt de aproximativ patru procente, pentru echilibrarea cuplului reactiv al rotorului principal - până la 10-12 la sută. Prin urmare, greutatea încărcăturii utile și a combustibilului pe un elicopter este mult mai mică decât pe un avion.
Principalul criteriu pentru rentabilitatea transportului aerian este costul tone-kilometri și pasagerilor-kilometri. Depinde de viteza de croazieră și de valorile corespunzătoare ale calității aerodinamice și ale intervalului de zbor. Conform acestor indicatori, elicopterul este semnificativ inferior. Dar are avantaje semnificative față de un avion: aterizarea și decolarea pe verticală, planarea deasupra zonei de aterizare și zborul cu viteze mici.
Noul pasager intern Mi-38 dezvoltă 275 de kilometri pe oră. Depășirea pragului de 300 de kilometri pe oră este însoțită de o creștere intensă a profilului și a rezistenței la val a palelor rotorului principal, pentru a depăși care, mai întâi, va fi necesară o creștere semnificativă și apoi o creștere inacceptabilă a puterii centralei. . Există și alți factori care nu permit realizarea unei creșteri serioase a vitezei elicopterului.Raza de zbor a Mi-38 cu numărul maxim de pasageri cu rezervă standard și alimentare cu combustibil pentru navigația aeriană timp de 30 de minute ajunge la aproximativ 500 de kilometri. Toate posibilitățile de creștere a vitezei de croazieră și indicatorii corespunzători de calitate aerodinamică și raza de zbor sunt practic epuizate.
Acest lucru duce la o concluzie simplă: elicopterele existente atât interne, cât și străine nu sunt în măsură să asigure transportul aerian în zonele țării cu o rețea de aerodrom nedezvoltată.
Cu toate acestea, în aviaţie firmele lumii nu lasa speranta sa scoata la lumina un elicopter de mare viteza. Firmele din SUA și Europa efectuează cercetări costisitoare încercând să abordeze posibilitatea de a construi o mașină care să poată atinge viteze de până la 500 de kilometri pe oră. JSC Russian Helicopters s-a alăturat acestei curse și cu modele conceptuale ale promițătoarelor Ka-92 și Mi-X1.
Designerul intern remarcabil de elicoptere M. L. Mil și asociații săi încă din 1966 au fundamentat capacitățile de limitare a vitezei elicopterului („Elicoptere. Calcul și proiectare. Aerodinamică”). Cu toate acestea, la două expoziții internaționale HeliRussia, reprezentanții birourilor interne de proiectare au demonstrat modele conceptuale ale mașinilor lor promițătoare de pasageri. Sa decis ca Mil Design Bureau să se concentreze asupra dezvoltării unei scheme clasice cu un singur rotor din categoria de greutate medie B-37, cu o viteză de croazieră de 350-370 de kilometri pe oră. Iar Kamov Design Bureau va continua munca de cercetare pentru a crea un laborator zburător pentru testarea soluțiilor tehnice la crearea unui elicopter coaxial de mare viteză. Se preconizează confirmarea vitezei de croazieră de 350-370 de kilometri pe oră pe B-37 și a valorilor calității aerodinamice și a intervalului de zbor acceptabile pe acesta pe un elicopter experimental cu o aripă mică, creat pe baza Mi-24K.
O nouă generație de specialiști - dezvoltatorii V-37 calcă pe aceeași grebla ca și predecesorii lor pe elicopterul Mi-6, care încercau să atingă viteză mare de croazieră și rază de zbor.
Aripa Mi-6 are o alungire mică, iar în prezența unei aripi care descarcă ușor rotorul principal la viteze mari de zbor, nivelul de vibrație s-a dovedit a fi destul de ridicat. În acest sens, la mașinile în serie, pentru a evita depășirea standardelor de vibrație, viteza de zbor de croazieră a fost limitată la 250 de kilometri pe oră. Acest lucru se întâmplă în ciuda faptului că Mi-6 a fost stabilit un record mondial de viteză - 340 de kilometri pe oră.
Prin urmare, atingerea unei viteze de croazieră de 350–370 de kilometri pe oră pe un B-37 este un vis. Acest elicopter nu poate decât să repete rezultatul obținut.
Şurubul se pregăteşte să sară
Pentru Nordul Îndepărtat, Siberia și Orientul Îndepărtat, prioritatea nu este viteza mare de croazieră a elicopterului în sine, ci intervalul practic de zbor și costul acceptabil al biletelor de avion. Elicopterul B-37 în mod clar nu are astfel de caracteristici. Și nu va avea.
Dar problema transportului necesită o soluție, și trebuie să fie justificată tehnic și justificată economic. Merită să ne amintim de autogiro, care a fost precursorul elicopterului - creația nemeritat uitată a inginerului spaniol Juan de la Sierva.
Lucrul comun pe care un autogir îl are în comun cu un elicopter este rotorul principal. Diferența constă în faptul că rotorul principal al unui elicopter este antrenat de motor printr-o cutie de viteze și creează atât forțe de ridicare, cât și de tragere în zbor, ceea ce îi asigură mișcarea de translație. Împingerea necesară pentru zborul autogirosului este creată de o unitate de elice cu o elice care împinge (trage), iar portanța este generată de un rotor cu autorotație condus de energia fluxului de aer care se apropie.
Autogiro-ul, în comparație cu elicopterul, folosește cel mai bine puterea centralei electrice pentru a crea portanță și tracțiune. Nu are pierderi de putere pentru a antrena rotorul principal în zbor și pentru a-și echilibra momentul reactiv.
Toate avioanele autogire pot fi clasificate în trei tipuri: cu aripi, fără aripi și cu decolare. Designerii au dat în cele din urmă preferință celui de-al doilea tip. La viteze mici de zbor, rotorul principal nu a fost inferior aripii în ceea ce privește crearea portanței. În consecință, a complicat designul autogirului, a crescut rezistența lui dăunătoare și greutatea vehiculului gol.
În al treilea tip, rotorul principal la pasul minim a fost rotit până la o viteză dată folosind o transmisie mecanică cuplată la motor. Cuplul necesar este de aproximativ 40 de ori mai mic decât cel al unui elicopter de aceeași categorie de greutate în hover. Prin urmare, greutatea transmisiei pe un autogiro este de aproximativ două procente din vehiculul gol. Elicopterul, ne amintim, 17 la sută. După învârtirea rotorului principal al autogirului la pornire înainte de decolare, această transmisie este oprită.
Se atrage atenția asupra simplității designului autogirosului și a funcționării sale tehnice. Spre deosebire de un elicopter, nu există cutie de viteze și alte unități și elemente de transmisie pentru transmiterea cuplului în zbor de la motor la rotorul principal. Unitățile enumerate sunt foarte încărcate în zbor, au o resursă limitată, necesită monitorizare constantă, întreținere și înlocuire periodică în timpul funcționării.
După ce au prezentat o serie de calități de neegalat, autogitoarele au făcut loc avioanelor și elicopterelor care aveau alte capacități care erau solicitate în primul rând de armată.
Acum există un anumit interes pentru autogire. Nivelul actual de cunoștințe științifice și tehnologii stăpânite face posibilă trecerea următorului pas către crearea unei aeronave combinate (SCV) cu un rotor principal autorotat și o aripă având o viteză de croazieră și o rază de zbor crescute în comparație cu un elicopter. Un autogir cu decolare cu salt poate fi considerat un prototip al unei nave spațiale de pasageri. Oferă decolare fără alergare și aterizare fără alergare.
Încercările de a crea o aeronavă cu aripă rotativă combinată de pasageri cu decolare și aterizare verticală pe baza unui rotor principal de elicopter și a unei aripi a aeronavei (giromotor) au eșuat. Combinația dintre rotorul principal + aripa elicopterului s-a dovedit a fi practic irealizabilă datorită complexității designului și costului ridicat.
Ideea creării unei nave spațiale de pasageri cu decolare și aterizare fără rulare pe baza unui rotor principal autorotativ de tip autogiro și a unei aripi de avion a rămas nerevendicată până acum.
Nava spațială de mare viteză cu rază lungă de acțiune diferă de toate dispozitivele existente și de numeroase proiecte prin utilizarea unui număr de idei cheie. Sistemul său de transport include o aripă de avion, elice și un rotor principal de tip autogiro. Pentru rotația sa, se folosește energia fluxului de aer care se apropie.
Amintiți-vă că calitatea aerodinamică a unei aripi de avion la viteza de croazieră este semnificativ mai mare decât cea a unui rotor principal. De aceea, într-o navă spațială promițătoare, preferința pentru crearea portanței la viteze mari ar trebui acordată aripii. Pentru a face acest lucru, este suficient să descărcați rotorul principal prin reducerea pasului total și a frecvenței de rotație a acestuia.
La proiectare, rotorul principal al navei spațiale este optimizat pentru decolare și aterizare fără rulare la decolare, iar aripa este optimizată pentru a crea portabilitatea necesară pentru a echilibra greutatea aeronavei și a obține o calitate aerodinamică maximă. Implementarea acestor idei va oferi o viteză de croazieră de două ori mai mare și de trei ori mai mare autonomie atunci când transportați aceeași marfă în comparație cu elicopterele moderne cu același scop și greutate.
De remarcat în special este siguranța ridicată a zborurilor navelor spațiale. Un astfel de dispozitiv, ca un autogiro, are stabilitate bună, controlabilitate, tehnica sa de pilotare este simplă. Este mult mai fiabil în timpul decolărilor, aterizării și în timpul manevrelor în aer, este asigurat împotriva condițiilor critice de zbor precum blocarea sau rotirea.
Trebuie acordată atenție fiabilității ridicate a rotorului autorotativ. Funcționează în moduri care sunt mai favorabile în ceea ce privește sarcinile și vibrațiile variabile decât un elicopter. Rotorul principal al aeronavei combinate este încărcat la maximum în timpul decolării și aterizării. La viteze de peste 100-120 de kilometri pe oră, munca lui este mult facilitată.
Palele rotorului principal realizate din materiale compozite polimerice și atașarea lor fără rulmenți la butuc oferă rotorului o resursă comparabilă cu cea a unei aripi de avion.
Statisticile demonstrează fiabilitatea și siguranța ridicată a utilizării rotoarelor autorotative pe autogire. Deci, până în 1933, 130 de autogire transportau zeci de mii de pasageri pe 4 de kilometri, timpul lor total de zbor a fost de 000 de ore. Timp de zece ani de funcționare a aeronavelor produse în masă, nu a existat un singur accident, care este un record de siguranță a zborului.
Combinație de virtuți
Elicopterele și avioanele nu concurează, ci se completează reciproc. Dar există zone în care utilizarea ambelor este fie neprofitabilă din punct de vedere economic, fie pur practică. Prin urmare, este nevoie de o navă spațială care să aibă toate avantajele unui elicopter și ale unui avion. El nu va concura cu ei, dar va înlocui aceste mașini acolo unde nu sunt în măsură să îndeplinească sarcinile așteptate de mult.
Aeronava combinată se distinge printr-un sistem de transport care include o aripă de avion și un rotor autorotativ de tip autogiro. În esență, este un hibrid între un avion și un autogir, care folosește o nouă modalitate de a decolare fără a alerga. După ce rotorul principal este deztors la pornire, aparatul este ridicat vertical până când roțile trenului de aterizare sunt separate de platformă prin creșterea pasului său total. În același timp, pilotul mută motoarele în poziția de decolare pentru a genera forța maximă de la elice (elice cu pas variabil), astfel încât rularea decolare să fie scurtă. Calitățile aerodinamice ale unei nave spațiale și ale unei aeronave scurte de decolare și aterizare sunt pe măsură.
Spre deosebire de elicoptere, navele spațiale sunt capabile să ofere comunicații cu o încărcătură maximă de pasageri la o distanță de până la 1400 de kilometri, iar în regiunile cu o infrastructură de transport nedezvoltată - până la 700 de kilometri de aerodromurile de bază, în timp ce alimentarea cu combustibil nu este necesară.