ПОЛЕТ ГЕЛИКОПТЕРА БРЕГЕ-ДОРАН
Теперь посмотрим, как благодаря вышеописанному устройству осуществляется управление геликоптером Бреге-Доран, его устойчивость, маневренность и поступательное движение.
Автоматическая устойчивость геликоптера в полете достигается, как мы видели выше, тем, что лопасти сами автоматически изменяют угол атаки, если оказываются под действием внешних сил, нарушающих равновесие машины (порывов ветра, рему, вообще болтанки). Иными словами, лопасти как бы приспосабливаются к воздушной среде, и возмущения последней не нарушают устойчивости машины.
Если автоматической устойчивости все же оказывается недостаточно, то пилот легко может помочь делу, сам изменяя углы атаки лопастей, т. е. увеличивая их в одной точке окружности вращения и уменьшая в противоположной (путем соответствующего наклона барабанов Т). Иными словами, путем наклона барабанов Т пилот может в полете и управлять геликоптером.
Виражи в том смысле, в каком мы употребляем это слово в отношении самолета, планера и автожира, на геликоптере Бреге, делать нет необходимости по той причине, что геликоптер может поворачиваться на месте. Поворот на месте вокруг вертикальной оси достигается тем, что пилот уменьшает или увеличивает углы атаки лопастей одного из винтов. В нормальном полете винты вращаются в противоположные стороны, имеют одинаковые углы атаки, вследствие чего сила сопротивления одного винта равна силе сопротивления другого винта; эти силы взаимно уравновешиваются, а следовательно уравновешиваются и равные им силы реакции от вращения винтов. Если же пилот путем небольшого передвижения по вертикали регулятора (барабана Т) одного из винтов изменит угол атаки его лопастей, то равенство сил сопротивления винтов нарушится, а следовательно нарушится и равенство сил реакции, вследствие этого геликоптер окажется под действием вращающего момента и начнет поворачиваться вокруг вертикальной оси — в сторону вращения того винта, у которого угол атаки оказался меньше.
Итак, в любой момент полета при помощи регулятора углов атаки (барабанов Т) пилот может заставить машину поворачиваться на месте вокруг вертикальной оси в желаемую сторону и с желаемой скоростью.
Вертикальный подъем геликоптера производится на определенном угле атаки и скорость подъема регулируется, очевидно, числом оборотов мотора, т. е. скоростью вращения винтов. Но если пилот хочет несколько ускорить подъем, то путем подъема барабанов Т он может увеличить угол атаки лопастей (Конечно, до некоторого только предела) и тем увеличить общую силу тяги винтов, т. е., ускорить подъем.
Вертикальный спуск опять-таки производится за счет регулирования числа оборотов мотора, но перед приземлением, с целью осуществить мягкую, без толчка, посадку пилот может, не прибегая к помощи мотора, увеличить угол атаки винтов и тем самым замедлить (погасить) скорость снижения.
Теперь разберем самое интересное в полете геликоптера — его поступательное движение.
Фиг. 169. Направление общей силы
тяги винтов в вертикальном полете
геликоптера Бреге-Доран
Фиг. 170. Направление общей силы тяги винтов при поступательном движении геликоптера Бреге-Доран
На фиг. 161 мы видели, что лопасти винтов геликоптера вращаются не в горизонтальной плоскости, а составляют при вращении тюльпан, образующийся по той же причине, что и у автожира. При вертикальном подъеме геликоптера тюльпан каждого из винтов симметричен относительно оси вращения. Объясняется это тем, что углы атаки лопастей одинаковы, а следовательно, одинаковы и силы тяги, развиваемые каждой из лопастей. Результатом этого является то, что общая сила тяги Ф направлена вертикально вверх по оси винтов (фиг. 169). Но картина изменится, если пилот наклонит регуляторы углов атаки (барабаны Т) вперед — по направлению продольной оси аппарата.
Из рассмотренных нами выше схем (фиг. 165, 166 и 167) нетрудно понять, что при наклоне регуляторов вперед (как и вообще в любую сторону) угол атаки каждой лопасти уже не будет оставаться все время одним и тем же, а будет периодически меняться по окружности вращения, уменьшаясь тогда, когда лопасть идет вперед, и увеличиваясь, когда она идет попятно. Вследствие этого величина и направление силы тяги, развиваемой лопастью, будут также меняться по окружности, а это вызовет наклон дисков ротора вперед (так же, как в автожире Сиерва или Хафнера). При этом (так же, как в автожире Хафнера) получатся периодические колебания вверх и вниз и некоторое угловое смещение лопастей относительно втулки (отставание или забегание вперед). Не надо также забывать, что, кроме этих движений, каждая лопасть периодически поворачивается около своего лонжерона (изменяя угол атаки). Таким образом, каждая лопасть будет делать сложные колебательные (то бьющие, то взмахивающие) и гребные движения, напоми -
Фиг. 171. Горизонтальный полет геликоптера Бреге-Доран
нающие движение крыла птицы. Вследствие :этого сила тяги, развиваемая лопастью, отклонится от вертикали вперед (при наклоне регуляторов вперед, при наклоне же регуляторов сторону — в сторону наклона). Ясно, что это вызовет наклон вперед и общей силы тяги винтов (фиг. 170)
. Разлагая эту силу Ф на две по вертикали и горизонтали, мы получим две силы: Ф1 и Ф2. Из них сила Ф1 будет, очевидно, вертикальной тягой, т. е. подъемной силой, а сила Ф2 — горизонтальной тягой, под действием которой геликоптер и будет двигаться поступательно (фиг. 171). Заметим еще, что появление горизонтальной тяги Ф2 объясняется также и тем, что при поступательном движении ось винтов наклонена несколько вперед, как это видно из фиг. 171.Обратим внимание читателя еще на одно интересное обстоятельство.
Если геликоптер не двигается поступательно, то лопасти его винтов все время работают в условиях одной и той же аэродинамической скорости (скорости относительно воздуха), равной окружной скорости вращения. Но как только геликоптер начинает двигаться поступательно, так картина меняется: лопасть, идущая вперед (по направлению полета), будет двигаться против потока; лопасть же, идущая попятно, будет двигаться по потоку. Иными словами, лопасть, идущая вперед, окажется в условиях значительно большей аэродинамической скорости, чем лопасть, идущая попятно. Казалось бы, что при таких условиях невозможно равенство аэродинамических сил, развиваемых лопастями по окружности вращения. Но дело в том, что лопасть, идущая вперед, умень-шает свой угол атаки, а идущая попятно, увеличивает. Таким образом, неравенство в скоростях компенсируется неравенством углов атаки; лопасть, идущая попятно, несмотря на то, что затрачивает меньшую мощность, работает не менее эффективно, чем лопасть, идущая вперед (так же, как лопасть автожира
).При разборе полета автожира мы видели, что тюльпан ротора в полете отклоняется назад и сопротивление его преодолевается тягой гребного винта (пропеллера). В жироплане же Бреге при поступательном движении тюльпаны винтов отклонены наоборот вперед для обеспечения горизонтальной тяги. Жироплан является, следовательно, такого типа геликоптером, винты которого могут быть одновременно и т я н у щ и-ми и гребными.
После разбора поступательного движения геликоптера нетрудно понять, что с помощью регуляторов углов атаки лопастей ложно осуществлять управление машиной в любой плоскости и даже давать ей задний ход.
Так, для изменения направления пути достаточно, очевидно, наклонить регуляторы в желаемую сторону (кроме наклона вперед, необходимого для поступательного движения). При наклоне, например, регуляторов (уже наклоненных вперед) вправо равнодействующая тяги винтов (и их тюльпанов) окажется отклоненной вперед и вправо, вследствие чего горизонтальная составляющая тяги — сила Ф, (фиг. 170) отклонится также вправо
, и под действием ее геликоптер начнет поворачивать вправо.Комбинируя горизонтальную скорость со скоростью подъема или снижения (путем изменения числа оборотов мотора), пилот может, очевидно, осуществлять подъем и планирование по наклонной, если то или другое окажется нужным.
Если пилот поставит регуляторы углов атаки (барабаны Т) параллельно плоскости вращения винтов, т. е. уничтожит какой-либо их наклон, то периодическое изменение углов атаки прекратится, угол атаки у всех лопастей станет одинаковым,
и геликоптер, прекратив поступательное движение, остановится в воздухе, т. е. будет висеть. При наличии ветра машину будет лишь сносить ветром, как аэростат. Но если пилот пожелает, он сможет сообщить геликоптеру скорость, направленную против скорости ветра и равную ей, и дрейф будет уничтожен, т. е. машина будет висеть неподвижно относительно земли.
Фиг. 172. Кабина пилота геликоптера Бреге-Доран
Наконец, на геликоптере Бреге-Доран можно осуществить и задний ход. Для этого стоит лишь отклонить регуляторы назад. Вследствие этого общая сила тяги (и тюльпан) отклонится назад, и геликоптер начнет двигаться поступательно хвостом вперед.
Отклонение регуляторов вперед, в стороны, назад — вообще по любому радиусу — пилот осуществляет с помощью ручки, подобной самолетной (от себя — поступательное движение, от себя и вправо — поворот вправо, на себя — задний ход). Подъем же и опускание регуляторов (барабанов Т) для увеличения или
уменьшения угла атаки винтов пилот осуществляет с помощью специальных рычагов, отдельно для каждого винта. Кабина пилота (фиг. 172) пока еще не имеет удобств, но не следует забывать, что геликоптер Бреге — только экспериментальная машина.