Вертолет, 2003 № 04

Что касается шума рулевого винта, то единственный действенный способ избавления от него – отказ от самого рулевого винта. Соответствующие технологии уже разработаны, достаточно упомянуть NOTAR компании MD Helicopters и фенестрон фирмы Eurocopter, не говоря уже о соосных и перекрещивающихся несущих винтах, а также несущих винтах с двигателями на концах лопастей. Главной головной болью конструкторов остается несущий винт, лопасти которого при столкновении с завихрениями, возникающими при вращении, издают характерный пульсирующий звук. Для исследования этих сложнейших аэродинамических эффектов созданы специальные симуляторы (Operational Aeroacoustic Simulator компании Agusta, немецкий Dutch Wind Tunnel). Они помогают понять, как маневры вертолета влияют на количество производимого им. шума, а немецкая программа к тому же дает возможность получить визуальное изображение аэродинамических процессов.

Но понять проблему – это одно, решить ее – совсем другое. Тем не менее, путь уже намечен. Дали свой результат такие варианты, как замедление скорости вращения несущего винта или придание его лопастям сложной формы. Но в ближайшем будущее на первое место выйдут технологии активного управления, подобные тем, которые применяются на вертолетах для уменьшения вибрации. Принцип работы системы активного управления заключается в том, что компьютерная программа задает лопасти угол махового движения, при котором лопасть либо не сталкивается с завихрениями, либо последние становятся более слабыми. Такая система разрабатывается в Аэрокосмическом центре в Брунсвике, Германия. Разработчики предполагают устанавливать ее на «старых» вертолетах, таких, как Во-105. Правда, если на вертолетах с дистанционным управлением эти системы будут установить просто, то установка на машинах с гидравлическими приводами будет сопряжена с некоторыми сложностями.

Ка-12А-1

Высокотехнологичный – значит простой

Нет сомнения в том, что вертолет – очень сложная в техническом отношении машина, лишь в шутку его можно определить как «совокупность редукторов, летящих в правильном порядке». Все вертолеты, построенные по традиционной схеме, имеют главный редуктор для передачи крутящего момента от двигателей к несущему винту. Другие редукторы передают мощность на рулевой винт, а также на электрические генераторы и гидравлические насосы. Добавьте сюда еще тяги, рычаги, кривошипы, кабели, гидравлическую проводку и привода – и картина получится впечатляющей. Сложность конструкции и, как следствие, высокая стоимость и большие эксплуатационные расходы являются одним из главных препятствий широкого проникновения вертолетов на рынок транспортных услуг. В некоторых случаях можно упростить эту схему, сведя к минимуму количество механических и гидравлических деталей и заменив их электрическими или электронными эквивалентами. В новейшей технической документации уже появляется термин «полностью электрический вертолет» (all electric rotoraaft).

Следующим, шагом, по мнению ученых и инженеров, будет устранение большей части механических соединений в системе управления винтами. Это возможно при использовании «умных» пьезоэлектрических и магнитострикционных материалов. Эти материалы способны менять форму под воздействием, электрического тока или электромагнитного поля, производя при этом механическую силу. Например, встроенные в лопасть винта «умные» элементы будут использоваться для перемещения или искривления гибких частей обшивки лопасти из композиционных материалов. Это позволит изменить аэродинамический профиль лопасти для управления несущим винтом с помощью изменения тяги.

Эти «умные» элементы совсем не обязательно должны иметь большие размеры, они должны лишь суметь инициировать процесс изменения угла махового движения лопасти, процесс, который в дальнейшем. будет происходить под воздействием воздушного потока. Эти идеи уже воплощены в жизнь фирмой Kaman и, видимо, получат дальнейшее распространение.

Теоретически возможно оснастить винты электродвигателями, использующими ток от генераторов, приводимых в действие двигателями вертолетов. Эта технология широко применяется на кораблях, поездах, но для вертолетов такие конструкции слишком тяжелы. Если бы их вес можно было уменьшить, они были бы очень привлекательны вследствие своей механической простоты. Один генератор – на двигатель, по одному электродвигателю – на винты, несколько кабелей электропроводки – вот и вся система управления вместо нынешнего набора редукторов и валов.

Другой путь механического упрощения конструкции винта – установка реактивных двигателей двух различных конструктивных схем. Одна схема предполагает подачу газа через проводящую систему на лопасти, на концах которых установлены сопла, откуда этот газ выбрасывается. Другая схема предусматривает установку маленьких реактивных двигателей прямо на концах лопастей.