Великолепная машина — вертолет! Замечательные качества делают ее незаменимой в тысячах случаев. Только вертолет способен вертикально взлетать и садиться, неподвижно висеть в воздухе, двигаться боком н даже хвостом вперед.

Откуда такие замечательные возможности? Какова физика его полета? Попытаемся кратко ответить на эти вопросы.

Винт вертолета создает подъемную силу. Лопасти винта — это те же крылья. Установленные под определенным углом и горизонту, они в потоке избегающего воздуха ведут себя подобно крылу: под нижней плоскостью лопастей возникает давление, над ней — разрежение. Чем больше эта разница, тем больше подъемная сила, когда подъемная сила превышает вес вертолета, он взлетает, если же дело происходит наоборот — вертолет снижается.

Если на самолетном крыле подъемная сила возникает лишь при движении самолета, то на «крыле» вертолета она появляется и тогда, когда вертолет стоит на месте: «крыло»-то движется. В этом главное.

Но вот вертолет набрал высоту. Теперь ему надо лететь вперед. Как это сделать? Винт-то создает тягу только вверх! Заглянем в этот момент в кабину пилота. Он отклонил ручну управления от себя. Вертолет слегка накренился на нос и полетел вперед. Почему?

Ручка управления связана с остроумным устройством — автоматом переноса. Этот механизм, чрезвычайно удобный для управления вертолетом, был изобретен еще в студенческие годы академиком Б.Н. Юрьевым. Устройство его довольно сложно, а назначение таково: дать возможность летчику по желанию изменять угол наклона лопастей к горизонту.

Нетрудно понять, что во время горизонтального полета вертолета каждая из его лопастей движется относительно окружающего воздуха с разной скоростью. Та лопасть, которая идет вперед, движется навстречу потоку воздуха, а поворачивающаяся назад — по потоку. Поэтому скорость лопасти, а вместе с ней н подъемная сила будут выше тогда, когда лопасть движется вперед. Винт будет стремиться перевернуть вертолет набок.

Чтобы этого не произошло, конструкторы соединили лопасти с осью подвижно, на шарнирах. Тогда идущая вперед лопасть с большей подъемной силой начала взмывать, взмахивать. Но это движение уже не передавалось на вертолет, он летел спокойно. Благодаря маховому движению лопасти ее подъемная сила на протяжении оборота оставалась постоянной.

Однако зто не решало задачи движения вперед. Ведь нужно изменить направление силы тяги вннта, заставить вертолет перемещаться по горизонтали. Это позволил сделать автомат переноса. Он непрерывно изменяет угол установки каждой лопасти вннта, так что наибольшая подъемная сила возникает приблизительно в заднем секторе его вращения. Равнодействующая сила тяги несущего винта наклоняется, и вертолет, также наклоняясь, начинает двигаться вперед.

Далеко не сразу был создан такой надежный и удобный аппарат управления вертолетом. Не сразу возникло и устройство для управления направлением полета.

Вы, конечно, знаете, что у вертолета нет руля поворотов. Да он и не нужен винтокрылой машине. Его заменяет маленький воздушный винт, установленный на хвосте. Попробовал бы пилот выключить его — вертолет повернулся бы и сам. Да так повернулся, что стал бы вращаться все быстрей в сторону, противоположную вращению несущего винта. Это следствие реактивного момента, возникающего при вращении несущего винта. Рулевой винт не позволяет хвосту вертолета развернуться под влиянием реактивного момента, уравновешивает его. А если надо, летчик усилит или ослабит тягу рулевого винта. Тогда вертолет повернется в нужном направлении.

Иногда совсем обходятся без рулевого винта, устанавливая на вертолетах два несущих винта, вращающихся навстречу друг другу. Реактивные моменты в этом случае, понятно, уничтожаются.

Так летает «воздушный вездеход» и неутомимый труженик — вертолет.

Н. Леонидов
журнал “Юный техник”