Как летает вертолёт

25 December 2020

Управление летательным аппаратом - это движение в трёх плоскостях.

Для управления самолётом есть наборы рулей на крыльях (элероны - крен - вращение вдоль линии полёта), вертикальной плоскости хвоста (руль направления - повороты влево-вправо), горизонтальной плоскости хвоста (стабилизатор - управление тангажом - поворотами вверх и вниз).
Четвёртый канал управления - обороты двигателя - лететь быстрее или медленнее.

Руль направления на киле и руль высоты (совмещён со стабилизатором) на МиГ-19
Руль направления на киле и руль высоты (совмещён со стабилизатором) на МиГ-19

Это грубое представление, описывающее процесс управляемого полёта на самолёте.

Управление вертолётом это ещё более любопытная "магия".

Как летает вертолёт

У пилота классического вертолёта, в общем случае, нет ни руля направления, ни руля высоты, ни элеронов.
А есть только несущий винт, рулевой винт и двигатель.

Несущий винт и двигатель
Несущий винт и двигатель

Специальный механизм - автомат перекоса - позволяет поворачивать лопасти винта так, чтобы они "гребли" в нужную пилоту сторону - вперёд, назад, влево, вправо, вверх, вниз.

То есть, автомат перекоса обеспечивает управление вертикальным перемещением вертолёта, а также его наклоном по крену и тангажу, что приводит к движению в соответствующем направлении. Для этого автомат периодически изменяет угол установки каждой лопасти в зависимости от того, где лопасть оказывается в определённый момент времени в ходе вращения винта.

Автомат перекоса находится на втулке несущего винта.

Как летает вертолёт

Пилот управляет рукояткой автомата перекоса, рычагом шаг-газ и двумя педалями.

Винт вращается и при этом каждая его лопасть не только вращается вместе с другими, но и наклоняется и поворачивается в зависимости от того впереди она от вертолёта, сбоку или сзади.
Это определяет направление движения в горизонтальной плоскости.

Шаг-газ изменяет угол установки лопастей и тягу двигателя.
Это определяет направление движения в вертикальной плоскости.

Педали изменяют шаг рулевого винта.
Это определяет направление вращения вертолёта в горизонтальной плоскости.

Реактивная сила, образующаяся при вращении несущего винта заставляет корпус вертолёта вращаться в противоположном направлении.
Для компенсации этого вращения и нужен рулевой винт, который тянет хвост вертолёта в противоположном направлении.

Как летает вертолёт

От угла поворота лопастей при постоянной скорости вращения рулевого винта зависит его тяга.

В одном положении она превышает вращающий момент и вертолёт начинает поворачивать в одну сторону.
В другом - тяга винта равна моменту и вертолёт летит прямо.
В третьем - тяга меньше вращающего момента и вертолёт поворачивает в другую сторону.

Механизм изменения шага рулевого винта расположен на его втулке.

Как летает вертолёт

На видео можно рассмотреть процесс движения несущего винта и механизмов перекоса его лопастей по всем осям:

Ещё одно видео снятое камерой прикреплённой к лопасти несущего винта (смотрите осторожно, может укачать) :)

Таким образом, у пилота вертолёта есть возможность настраивать несущий винт автоматом перекоса, чтобы он поднимал/опускал/удерживал вертолёт в воздухе и при этом перемещал его в нужную сторону при помощи несимметричности тяги.
А для поворота влево и вправо пилот изменяет тягу рулевого винта.

Это если коротко и совсем по-простому :)