
Вертолёт Сикорского
Поднять машину вертикально несложно: достаточно винта с достаточной тягой. Трудность в другом — по третьему закону Ньютона фюзеляж начинает вращаться в сторону, противоположную винту. Аппарат взлетает и тут же превращается в неуправляемую карусель.
Решение Сикорского — маленький винт на хвостовой балке, поставленный боком. Он не даёт подъёмной силы вовсе. Он создаёт горизонтальную тягу на длинном плече, которая уравновешивает реактивный момент несущего винта. Изменяя его шаг, пилот поворачивает машину по курсу — тот же винт служит и компенсатором, и рулём направления.
Патент называется «Direct lift aircraft» — US 1 994 488, выдан 19 марта 1935 года Игорю Ивановичу Сикорскому. Схема «один несущий винт плюс рулевой» стала мировым стандартом.
Arahan
Только модель, и только с ограждением винтов
Только модель, и только с ограждением винтов
Это настольная модель. Вращающиеся лопасти опасны даже на малых размерах: закройте их сеткой, испытывайте на привязи и никогда не запускайте вблизи людей.
Прочитать патент US 1 994 488
Прочитать патент US 1 994 488
Сикорский заявляет несущий винт, соединённый с винтом, компенсирующим реактивный момент. Не «вертолёт вообще», а именно связка двух винтов.
Показать проблему на подвешенном моторе
Показать проблему на подвешенном моторе
Подвесьте мотор с винтом на нити и включите. Корпус закрутится в обратную сторону. Это и есть реактивный момент, из-за которого не летали десятилетиями.
Собрать раму и вал несущего винта
Собрать раму и вал несущего винта
Сделайте лёгкую жёсткую раму с вертикальным валом на подшипниках. Вся нагрузка идёт через этот узел, и любой люфт превратится в вибрацию.
Bahan untuk langkah ini:
Kepingan papan lapis1 helaianAlatan diperlukan:
Gergaji TanganИзготовить лопасти с профилем и круткой
Изготовить лопасти с профилем и круткой
Каждая лопасть — крыло. Ближе к концу окружная скорость больше, поэтому угол установки должен уменьшаться к концу, иначе тяга распределится неравномерно.
Тщательно отбалансировать винт
Тщательно отбалансировать винт
Взвесьте лопасти и уравняйте их до долей грамма. Дисбаланс на оборотах даёт вибрацию, которая разрушает подшипники и раму за минуты.
Alatan diperlukan:
PembarisВывести хвостовую балку подальше
Вывести хвостовую балку подальше
Чем длиннее балка, тем меньшая тяга нужна: момент равен силе на плечо. Длинный хвост — это способ обойтись маленьким рулевым винтом.
Bahan untuk langkah ini:
Rod dowel kayu keras 1/4"1 kepingПоставить рулевой винт вертикально
Поставить рулевой винт вертикально
Ось рулевого винта горизонтальна, а плоскость вращения вертикальна. Он толкает хвост вбок и не участвует в подъёме вовсе.
Подобрать тягу так, чтобы корпус стоял
Подобрать тягу так, чтобы корпус стоял
Запустите на привязи и меняйте шаг рулевого винта, пока фюзеляж не перестанет вращаться. Этот баланс и есть работоспособный вертолёт.
Убедиться, что рулевой винт — это ещё и руль
Убедиться, что рулевой винт — это ещё и руль
Дайте чуть больше или меньше тяги: машина повернётся по курсу. Один узел решает две задачи — компенсацию и управление.
Сделать общий шаг всех лопастей
Сделать общий шаг всех лопастей
Свяжите лопасти тягами так, чтобы их угол менялся одновременно. Обороты держат постоянными, а высотой управляют шагом — так быстрее и точнее.
Bahan untuk langkah ini:
Bar Bulat Keluli Lembut1 kepingПонять, зачем нужен циклический шаг
Понять, зачем нужен циклический шаг
В полёте вперёд наступающая лопасть имеет большую скорость, чем отступающая, и подъёмная сила становится несимметричной. Циклическое изменение шага по кругу выравнивает её.
Добавить горизонтальные шарниры лопастей
Добавить горизонтальные шарниры лопастей
Позвольте лопастям свободно махать вверх-вниз. Это снимает изгибающий момент в комле — решение Хуана де ла Сьервы, без которого несущий винт ломается.
Измерить, сколько мощности уходит в хвост
Измерить, сколько мощности уходит в хвост
Сравните потребление с рулевым винтом и без него. На компенсацию уходит заметная доля мощности — плата за простоту одновинтовой схемы.
Компендиум — маленький винт, который решил всё
Компендиум — маленький винт, который решил всё
Патент. US 1 994 488, «Direct lift aircraft», выдан 19 марта 1935 года Игорю Ивановичу Сикорскому. Сикорский родился в Киеве в Российской империи, строил там первые в мире многомоторные самолёты — «Русский витязь» и «Илья Муромец», — эмигрировал после революции и основал компанию в США. Первый управляемый полёт его VS-300 состоялся 14 сентября 1939 года.
Реактивный момент, а не подъёмная сила. Подъём винтом умели получать давно: автожир Хуана де ла Сьервы летал с 1923 года, а немецкий Focke-Wulf Fw 61 поднялся в 1936-м на двух винтах, вращавшихся навстречу друг другу. Нерешённой оставалась именно реакция: двигатель крутит винт, винт с той же силой крутит фюзеляж. Соосные и поперечные схемы уравновешивают момент вторым несущим винтом — это работает, но удваивает трансмиссию. Сикорский поставил маленький винт на длинном плече: момент равен силе на плечо, поэтому хвостовой винт может быть слабым, если балка достаточно длинная.
Один узел — две функции. Рулевой винт компенсирует момент и одновременно служит рулём направления: изменение его шага разворачивает машину по курсу. Плата за это — часть мощности двигателя уходит в хвост и не создаёт подъёма, а сама балка уязвима. Именно поэтому существуют альтернативы вроде NOTAR и соосных схем Камова, и именно поэтому классическая схема всё равно преобладает: она проще и легче всего остального.
Чего нет в этом патенте. Автомат перекоса с циклическим шагом и горизонтальные шарниры лопастей — вклад других инженеров, прежде всего де ла Сьервы. Без махового шарнира несущий винт в поступательном полёте разрушается: наступающая лопасть даёт больше подъёмной силы, чем отступающая, и корень лопасти работает на излом. Современный вертолёт — это сумма нескольких изобретений, и патент Сикорского отвечает ровно за одно из них, зато за то, которое сделало схему практичной.
Bahan
3- 1 helaianPemegang Tempat
- 1 kepingPemegang Tempat
- 1 kepingPemegang Tempat
Blueprint berkaitan
Blueprint ini berkongsi pengetahuan — teknik, bahan atau prinsip
CC0 Domain Awam
Blueprint ini dikeluarkan di bawah CC0. Anda bebas menyalin, mengubah, mengedar, dan menggunakan karya ini untuk sebarang tujuan, tanpa meminta kebenaran.
Sokong Pembuat dengan membeli produk melalui Blueprint mereka di mana mereka memperoleh Komisen Pembuat ditetapkan oleh Penjual, atau cipta iterasi baru Blueprint ini dan sertakan ia sebagai sambungan dalam Blueprint anda sendiri untuk berkongsi hasil.

