Боевой автожир. Советские автожиры крылатого типа. Автожир над линией Маннергейма

Автожир ЦАГИ А-6

В начале 1932 г. в Отдел опытных конструкций ЦАГИ поступило задание ВВС на двухместный автожир с двигателем М-11, который мог использоваться для обучения и как средство связи. В период проектирования для обозначения аппарата использовалось обозначение С-1 (связной – первый), дополнительным его назначением назывались туризм и местное пассажирское сообщение. Эскизный проект этого автожира, в дальнейшем называемого ЦАГИ А-6, разрабатывался под руководством В. А. Кузнецова, аэродинамические расчеты выполнила бригада М. Л. Миля.

А-6 построили на заводе опытных конструкций ЦАГИ к середине 1933 г. Автожир имел сварной ферменный фюзеляж и цельнодеревянное, низкорасположенное крыло с отогнутыми законцовками. Подобную конструкцию фюзеляжа и крыла ранее отработали на аппаратах ЦАГИ 2–ЭА и А-4.

В шасси А-6 использовались баллонные колеса низкого давления, амортизация отсутствовала. Для сокращения разбега при взлете использовалась система механического запуска с приводом от двигателя М-11. Управление автожиром осуществлялось при помощи рулей хвостового оперения и элеронов. Для повышения чувствительности на малых скоростях полета специальным штурвалом менялось передаточное число в системе управления.

При создании А-6 учитывались удобства его эксплуатации и возможность практического использования. На нем впервые применили трехлопастный ротор со свободнонесущими лопастями. Для возможности транспортировки и более компактного хранения в ангаре лопасти ротора и отъемные части крыла складывались. Лопасти в сложенном виде закреплялись при помощи специальной рамы на фюзеляже, крыло фиксировалось своими законцовками над кабаном ротора.

Испытания А-6 начались 21 июля 1933 г. Летали Корзинщиков и Попов, которые вместе с другими пилотами в течение полугода произвели порядка 90 полетов. При проведении контрольных полетов в воздух вместе с летчиком Корзинщиковым поднимались инженеры Черемухин и Миль.

18 августа 1933 г. А-6 вместе с одним из А-4 участвовал в ежегодном воздушном празднике, посвященном дню авиации. Газета «Правда» на следующий день так описала появление автожиров, причем корреспондентам это новое название не было известно и они определили их как вертолеты: «…Два аэроплана странной конструкции с крыльями, высоко поднятыми над туловищем, поднялись вверх, соперничая с истребителями в стремлении набрать высоту. Их полет нарочито медленен. Крылья самолетов вращаются подобно крыльям ветряных мельниц. Вращение их образовывало над самолетом, плавающим в лучах солнца, сияющий круг.

Демонстрация автожира ЦАГИ А-6 со сложенными крыльями и лопастями ротора на Центральном аэродроме 8 июня 1933 г.

Это были вертолеты – стальные орлята, взращенные советскими конструкторами. Летчики Корзинщиков и Попов управляли невиданными воздушными машинами…».

3 сентября 1933 г. Корзинщиков после прохождения цикла тренировок выпустил в самостоятельный полет летчика ОЭЛИД ЦАГИ М. В. Селивачева. Два полета Селивачев произвел благополучно. В третьем самостоятельном полете автожир развернуло вправо и накренило, после чего он задел ротором землю и упал на бок. По мнению Корзинщикова вины пилота не было – машина имела тенденцию к развороту вправо и, при изменении направления ветра сложились неблагоприятные обстоятельства, которые привели к аварии. После проведения ремонта полеты продолжились – в декабре 1933 г. на автожире вылетел самостоятельно летчик Благин.

Схема автожира А-6

В ходе испытаний А-6 впервые пришлось столкнуться с явлением «земного резонанса» – самовозбуждающихся колебаний лопастей ротора в плоскости его вращения. Причина возникновения таких автоколебаний была изучена, ее устранили путем изменения характеристик упругости в шарнирной заделке лопастей несущего ротора.

Заводские испытания А-6 закончились в начале декабря 1933 г., после чего 22 декабря машину передали военным испытателям для продолжения тестирования. Согласно данных А. М. Изаксона, 5 (или 6) января 1934 г. при испытании А-6 в НИИ ВВС при резком выходе из пикирования сложились лопасти ротора и произошла катастрофа. Более подробных данных о судьбе опытного автожира А-6 на момент подготовки материала обнаружить не удалось.

Основные технические и летные характеристики автожира ЦАГИ А-6

Работа Сычевой Кристины, 11 а класс ДЮАКЦ «Буран» МОУ СОШ № 15, Руководители: Лияскин В.Н. и Быкова Е.В.

1.Введение.

2.Основная часть:

2.1.История развития автожиров.

2.2.Особенности.

2.3.О конструкции автожира.

2.4.Три основные схемы автожиров.

2.5.Первые российские автожиры.

2.6.Современные российские автожиры.

3.Заключение.

4.Литература.

1.Введение

Когда я получила тему работы, то я очень заинтересовалась самим словом «автожир». Придя домой, я сразу открыла сеть Интернет и погрузилась в чтение информации об этом летательном аппарате. Я с удовольствием поделюсь полученными знаниями из различных энциклопедий и статей Интернета об автожирах. Думаю, Вам интересно будет ознакомиться с их историей создания и ещё некоторыми интересными фактами.

Автожи́р (от греч. αύτός - сам и γύρος - круг) - винтокрылый летательный аппарат, в полёте опирающийся на несущую поверхность свободновращающегося в режиме авторотации несущего винта.

Другие названия автожира - «гироплан» (этот термин официально используется FAA), «гирокоптер» (терминология Bensen Aircraft) и «ротаплан».

2.Основная часть.

2.1.История развития автожиров

Наша родина имеет все основания гордиться отечественными достижениями в области создания винтокрылых летательных аппаратов и, в частности, в области вертолётостроения. В области автожиров мы начали работать не первыми, но довольно скоро освоили эти летательные аппараты и создали ряд своих образцов, не уступавших заграничным. Работы по автожирам, представляющим собой переходную конструкцию между самолётом и вертолётом, не прошли даром. Советские ученые и конструкторы в процессе этих работ исследовали многие вопросы аэродинамики винтокрылых летательных аппаратов, накопили опыт конструирования и эксплуатации этих аппаратов и их элементов и, в частности, наиболее конструктивно сложных и ответственных из них – несущих винтов. В этом смысле работы по автожирам сыграли свою положительную роль в развитии вертолётостроения, хотя автожиры и строились у нас недолго – всего около 14 лет (1929 – 1943 гг.).

На протяжении десяти лет у нас было создано 15 типов модификаций автожиров, строившихся большей частью в ЦАГИ в основном теми же инженерами, которые работали над вертолётами.

2.2.Особенности

Как и вертолёты, автожиры обладают несущим винтом для создания подъёмной силы, однако винт автожира вращается под действием аэродинамических сил в режиме авторотации (режим вращения воздушного винта летательного аппарата, при котором энергия, необходимая для вращения, отбирается от набегающего на винт потока.). В то же время автожир обычно обладает ещё и тянущим/толкающим винтом (пропеллером), как и у обычного самолёта времён поршневой авиации. Этот маршевый винт сообщает автожиру горизонтальную скорость.

Автожиры также отличаются от гиродинов и винтокрылов (конвертопланов), которые обычно имеют дополнительный привод от двигателя к роторному винту, позволяющий им использовать как режим авторотации, так и режим вертолётного полёта. На больших скоростях их роторная система действует сходным с автожиром образом (в режиме авторотации шага), обеспечивая только подъёмную силу, но не тягу. Можно сказать, что винтокрылы занимают промежуточное положение, сочетая в себе качества автожиров и вертолётов.

2.3.О конструкции автожира.

Основной винт диаметром 6..8 м расположен на втулке и свободно вращается под набегающим потоком воздуха. Автомат перекоса на легкие автожиры не ставят, поэтому угол атаки лопастей фиксированный. Как правило, лопасти крепятся к втулке через шарниры, что позволяет им ловершать маховые движения из-за разности скоростей когда лопасть движется по ходу движения и когда против, а следовательно, разной создаваемой ими в эти моменты подъемной силы. Хотя есть и бесшарнирные варианты. В полете "тюльпан" винта отклоняется назад и немного в сторону (в зависимости от направления вращения). Поэтому лобовое сопротивление винта несколько чрезмерно, что требует более мощного двигателя по сравнению с другими летательными аппаратами, например, дельталетом.

2.4.Три основные схемы автожиров

1) Крылатый - с неуправляемым несущим винтом и с органами управления, как в самолёте: элеронами и хвостовым оперением; эффективность органов управления зависело от поступательной скорости аппарата.

2) Бескрылый - с управлением несущим винтом без элеронов и без горизонтального оперения, но с вертикальным оперением, где управление осуществляется наклоном оси несущего винта, связанной с ручкой управления аппаратом посредством рычажной передачи.

3) Автожир с непосредственным («прыжковым») взлётом без разбега, где лопости несущего винта, приводимого от двигателя, меняют угол последовательно, начиная от угла нулевой подъёмной силы при максимальном числе оборотов (1,5 – 1,6 от полётного числа оборотов), по достижениям которых угол установки лопастей переводится особым механизмом на полётный. Аппарат, получив избыточную тягу вверх, «подпрыгивает» на высоту нескольких метров, после чего под действием тяги винта получает поступательное движение и переходит на режим набора высоты.

Первые российские автожиры

Первый советский автожир КаСкр-1 «Красный инженер» разработки Н. И. Камова и Н. К. Скржинского поднялся в воздух 25 сентября 1929 года. Пилотировал автожир И. В. Михеев, а в задней кабине находился его создатель Н. И. Камов.

В первом советском автожире был использован фюзеляж самолёта У-1 с хвостовым оперением. Двигатель М-2 в 120 л.с. Шасси переделано на очень широкую колею, а крылья сделаны подкосными. Несущий винт, свободно вращавшийся, был установлен на четырёхгранной пирамиде. Лопасти винта имели вертикальные и горизонтальные нарниры и соединенялись между собой тросами с грузами для демпфирования колебаний в плоскости вращения. Они не имели ограничительной снизу и в покое держались в горизонтальном положении на подвесках с резиновой шнуровой амортизацией сверху.

КАСКР-2 . В 1930г. аппарат КАСКР-1 был восстановлен и с более мощным двигателем Гном-Рон "Титан" в 225л. с. под новым названием КАСКР-2 выпущен в полет. Летал удовлетворительно. Было выполнено около 90 полетов с наибольшей продолжительностью до 28 минут (летчик Д.А. Кошиц)

Экспериментальный автожир ЦАГИ 2-ЭА строился по образцу английского автожира Сьерва С-19 МкIII, но советсткий автожир был значительно больших размеров и имел более мощный двигатель. Интересной особенностью его был способ раскрутки ротора на старте. Для этого был установлен так называемый хвост скорпиона, т.е. бипланный стабилизатор-дефлектор, отклонявший индуктивный поток от тянущего пропеллера вверх на лопасти ротора для их раскрутки. Таким образом, ротор частично раскручивался на месте, что существенно уменьшало длину разбега. Осенью 1931 года завод опытных конструкций ЦАГИ завершил сборку автожира ЦАГИ 2-ЭА и 17 ноября 1931 года он совершил под управлением С.А.Корзинщикова первый полет. Всего было выполнено 48 полетов общей продолжительностью 17 ч 46 мин. В начале 1932 года предполагалась передача его НИИ ВВС, но произошла авария. После ремонта автожир был передан в 1933 году агитэскадрилье "Максим Горький", а в начале 1934 года - в музей Осоавиахима.

В начале 1932 г. В МАИ создана конструкторская группа для помощи ЦАГИ по оформлению рабочих чертежей и разработке технологической документации первого серийного отечественного автожира "ЦАГИ А-4 ". В работе этой группы под руководством К. А. Виганда, А. Л. Гиммельфарба, Н. Ф. Чехонина и И. И. Оловянникова в порядке прохождения производственной практики участвовало около пятидесяти студентов самолетостроительного факультета. В актив группы входили студенты М. Антонов, П. Кирилин, В. Карпов, Ф. Курочкин, Б. Чирков. Автожир "ЦАГИ А-4" был выполнен по винтокрылой схеме. Конструкция - смешанная, с использованием стальных труб для лонжеронов крыла, фюзеляжа и моторамы. Крыло - деревянное, подкосное. Обшивка - везде полотняная. Управление двойное. Двигатель - М-26 мощностью 300 л.с. Несущий воздушный винт имел механизм раскрутки перед взлетом. Главный конструктор автожира "ЦАГИ А-4" Н. К. Скржинский - автор многих винтокрылых летательных аппаратов, созданных в ЦАГИ. В октябре на опытном заводе ЦАГИ был построен головной экземпляр. 6 ноября 1932 г. С. А. Корзинщиков совершил на нем первый полет, а 30 ноября того же года был испытан первый серийный автожир. Летные качества нового автожира оказались весьма высокими и соответствовали расчетам.

ЦАГИ А-6 Автожир был значительно совершеннее предыдущих, с тремя свободнонесущими лопастями винта и двигателем М-11 в 100 лс. Крыло и лопасти были сделаны складными для удобства хранения (впервые в СССР). Конструкция в общем та же что и автожира 2-ЭА, но шасси без амортизации с баллонными колесами. Автор разработки В.А. Кузнецов. Автожир был выпущен в начале 1933 г и проходил испытания. Летные качества были высокие, но зимой 1933-1934 гг при испытаниях аппарат был разбит.

ЦАГИ А-8 Строился как дублер автожира А-6 но в него был внесен ряд принципиальных изменений: крыло без отгибов на концах, но с углом поперечного V равным 5°; шасси с масляно-воздушной амортизацией (впервые в СССР). Характерной была конструкция кабана ротора, состоявшая из двух труб, расположенных в продольной плоскости и расчаленных лентами. Эта конструкция была применена и в последующих автожирах. На А-8 были проведены исследования новых схем втулок несущего винта и проверена эффективность управления им путем отклонения его оси. Эта работа послужила основой для проектирования бескрылых автожиров. Был вариант хвостового оперения по типу "бабочки" (V-оперения). Аппарат был выпущен в 1933 г и использовался для разнообразных испытаний.

ЦАГИ А-13 Модификация автожиров А-6 и А-8, двухместный, назначение для связи. Впервые был применен несущий винт, наклоняемый в полете в продольном направлении для изменения балансировки, снабженный механическим запуском от двигателя М-11, складной, как крыло и оперение. На концах стабилизатора предусмотрены дополнительные шайбы. Был выпущен в 1936 г и успешно прошел заводские испытания.

ЦАГИ А-14 Первый советский автожир бескрылой схемы с непосредственным управлением. Двигатель М-11. Размеры конструкция и масса как у автожира А-13, но крыло отсутствует,а на концах стабилизатора установлены наклонные шайбы. Принципиально новым было управление несущим винтом (удачно решенное). Первоначально оно было сделано червячным, т.е. с самоторможением. Однако, при этом оставалось большое давление на ручку. Впервые была применена пружина для создания градиента давления на ручке. Первый полет был 17 сентября 1935 г. В 1936 г была проведена большая работа по исследованию устойчивости бескрылого автожира в полете.

ЦАГИ А-12 Экспериментальный бескрылый с непосредственным управлением одноместный скоростной автожир конструкции Н.К. Скржинского. Двигатель М-25 (Райт "Циклон") в 670 лс. Фюзеляж с силовой группой сделан по типу истребителя И-16, а на капоте впервые у нас были устроены регулируемые створки "юбки". Вместо центроплана было установлено мощное одностоечное шасси с большим ходом масляно-воздушной амортизации и широкой колеёй. Оперение подкосный стабилизатор с разнесенными небольшими килями-шайбами на концах, несимметричный по размаху, чтобы создать момент относительно продольной оси автожира для компенсации большого реактивного момента несущего винта. Это было необходимо, поскольку на взлете и на малых скоростях для компенсации момента тянущего винта приходилось отклонять ось несущего винта на очень большой угол. Втулка несущего винта с пересекающимися осями горизонтальных шарниров (так было в А-8 и А-14) и с раскруткой его перед взлетом. Автожир, выпущенный в начале 1936 г, показал скорость 245 км/ч и потолок 5570 м. Было выполнено 43 полета общей продолжительностью 17 ч 55 мин, но 23 мая 1937 г произошла катастрофа из-за поломки в воздухе лопастей ротора по причине усталости материала их лонжеронов в условиях переменных динамических нагрузок. Погиб летчик С. Козырев.

ЦАГИ А-15 Бескрылый автожир с непосредственным управлением по схеме и конструкции А-14, но крупных размеров, с двигателем М-25В. Назначение военный корректировщик и разведчик. Вооружение пулеметы ШКАС: один синхронный и два на турели. Оборудование: фотоаппарат АФА-13 для перспективной съемки, радио. Эскизный проект разрабатывал М.Л. Миль. Конструктивной разработкой руководил В.А. Кузнецов, Из-за некоторых сомнений и нерешенных вопросов по несущему винту аппарат, законченный постройкой в 1937 г, не был выпущен в полет, чему способствовала также неудача с А-12.

ЦАГИ А-7 Крылатый двухместный автожир с трехлопастным свободнонесушим ротором, на шасси с носовым колесом (впервые в СССР). Двигатель М-22 в 480 лс. Конструктор Н.И.(Скржинский Н.К. Автожир А-4 ЦАГИ. М, ОНТИ. 1934. 64 с.)Камов работал над проектом этого аппарата с 1931(Скржинский Н.К. Автожир А-4 ЦАГИ. М, ОНТИ. 1934. 64 с.)г. Было три варианта. На А-7 впервые в мире была поднята нагрузка в 750 кг, достигнута скорость 221 км/ч и выполнены перелеты на расстояние 1000 км. Была небольшая серия.
В А-7 были существенные элементы новизны. Его трехколесное шасси было не совсем обычным продольная база колес составляла всего 22% от общей длины аппарата. На стоянке несущий винт находился в горизонтальном положении, благодаря чему устранялись неприятные резонансные колебания лопастей при раскручивании и остановке винта, часто наблюдавшиеся в автожирах с обычным шасси и большим стояночным углом. Это позволило значительно упростить втулку несущего винта и сократить разбег автожира. Горизонтальное положение несущего винта при рулении предохраняло автожир от опрокидывания даже при порывистом ветре до 16 м/с. Другое нововведение устройство обратной (перевернутой) щели в горизонтальном оперении увеличивало эффективность руля высоты и сокращало пробег. Элероны были обычными, щелевыми. Лопасти несущего винта и консоли крыла могли складываться при хранении.
В лопастях несущего винта лонжероны были из хромомолибденовых труб, нервюры и стрингеры деревянные, задняя кромка из стали Энерж-6, обшивка носка фанерная. Все обтянуто льняным полотном. Каркас лопасти имел ряд силовых отсеков, локализовавших передачу нагрузок на лонжерон. Раскручивание винта требовало плавности включения, для чего была сделана специальная гидромеханическая муфта включения с кольцевой мембраной. Сцепление дисков трения получалось от нажатия мембраны гидросистемы. От нее уже управлялись тормоза колес.
Фюзеляж ферменный, сварной из труб ХМА, обшивка дуралюмин. Крыло деревянное, оперение металлическое, все с полотном, под стабилизатором два дополнительных киля, шасси в обтекателях, на двигателе кольцо Тауненда.
Первый экземпляр автожира был выпущен и проходил заводские испытания в 1934 г. Потом на нем было установлено вооружение, и в 1936 г проведены госиспытания как ближнего разведчика и корректировшика (летчик А.Л. Ивановский).

ЦАГИ А-7бис (А-7-3а) На основе испытаний в 1936 г был выпушен второй экземпляр автожира А-7, в котором втулка несущего винта крепилась не на пирамиде (что оказалось неудобным для летчика), а на толстой стойке (двухстоечном кабане) с двумя лентами-расчалками, как в автожире А-8 и др. В автожире были проведены и другие конструктивные улучшения. Полетная масса возросла на 200 кг. Вооружение: три пулемета ПВ-1, из которых один (синхронный) вперед и два на турели.
В 1937 г автожир успешно прошел госиспытания, и была выпущена войсковая серия в 1938-1939 гг. Она применялась в Смоленском оборонительном сражении (1941 г) для ближней разведки и разбрасывания листовок. Один А-7бис в 1938 г применялся для опыления садов в предгорьях Тянь-Шаня.

Автожир АК (автожир-корректировщик) Последний для своего времени у нас автожир, начатый проектированием в 1940 г, бескрылый, с двухместной закрытой кабиной (места рядом), с двигателем МВ-6 в 220 лс и толкающим винтом. Несущий винт автожира трехлопастный. Аппарат проектировался под руководством Н.И. Камова при участии М.Л. Миля. Постройка в условиях эвакуации не была завершена.

Жироплан П.И. Экономова Павел Иванович Экономов, по профессии авиационный столяр, без отрыва от производства окончил в 1935 г МАИ. Еще в 30-х годах он изобрел самопуск для двигателей. В 1936 г он строил летательный аппарат типа соосного автожира с двумя большими (около 22 м в диаметре) несущими винтами, лопасти которых имели вид трапециевидных крыльев толстого профиля с элеронами.
Полет должен был обеспечиваться четырьмя двигателями с обычными винтами.
Проект был примитивен, многое в нем было не совсем ясно и самому избретателю, многое недоработано. Но это была смелая попытка энтузиаста того времени, когда других работ по вертолетам почти не было, а за границей проводились лишь первые опыгы с автожирами. Были сделаны лопасти несущих винтов и некоторые детали, но дальше дело не пошло.

Современные российские автожиры

Российская Федерация сейчас располагает достаточно большим количеством автожиров, но ниже представлены наиболее популярные и лучшие по своим качествам летательные аппараты.
Одна из новейших разработок Валентина Устинова была представлена на МАКСЕ-2007. Это был небольшой автожир, окрашенный в жёлтый цвет.
Валентин Устинов, присутствовавший на выставке, сообщил, что у аппарата нет недостатков, которые были у автожиров 70-х годов. Для разбега ему нужно лишь 15 метров, а летает он со скоростью 45 км/ч, у него хорошая устойчивость, т.е. он сохраняет своё вертикальное положение полностью. Основная задача автожира - перевозка грузов общей массой до 110 кг. Предполагается, что этот небольшой однопилотный грузовик будет широко использоваться для сельскохозяйственных работ.
Ещё один летательный аппарат, демонстрировавшийся на МАКСЕ и вызвавший большой интерес у посетителей салона - автожир "Охотник-3". Этот винтокрыл - одна из разработок авиационного научно-технического цента "Аэро- Астра". Аппараты "Охотник" и "Охотник 2М" также относятся к числу работ компании. "Аэро-Астра" работает с 1979 года, серия автожира "Охотник" была впервые представлены в 2003 году на том же авиасалоне.

Заключение

Автожиры в России более пятидесяти лет практически не производятся и не применяются, хотя за рубежом нашли широкое применение сверхлегкие и легкие автожиры. Автожиры применимы там, где:
· не являются обязательными строго вертикальные режимы полёта и висение;
· невозможно создание длинных ВПП (более 50 м) и возможна посадка на "пятачок”;
· потребные траектории полета имеют малые радиусы разворотов, крутые подъемы и спуски;
· требуется минимальная стоимость ЛА, а также стоимость лётного часа его эксплуатации.

При изучении выбранной темы я узнала много нового. Во-первых, что такое сам автожир. Во-вторых, для чего он предназначен, какую конструкцию имеет. А в-третьих, я бы сама с радостью совершила полёт на таком необычном аппарате! История - это наши корни, а при изучении данного материала, я сама много узнала из прошлого авиации нашей страны и горжусь этим.
Литература

1)B.Б. Шавров. История конструкций самолетов в СССР 1938-1950

2)Изаксон А.М. Советское вертолетостроение. М., Машиностроение, 1981.

3)Братухин И.П. Автожиры. Теория и расчет.ГОСМАШМЕТИЗДАТ, 1934.

И думал, что больше нет ничего такого примечательного в этом направлении, но ошибался. Смотрите какой интересный образец авиационной техники.

Автожир «КАСКР» был первым отечественным винтокрылым аппаратом, поднявшимся в воздух. С него началось советское автожиростроение, ставшее технической школой для последующего развития вертолетов.

Следующим летательным аппаратом Н.И. Камова стал автожир, получивший шифр А-7. Его разработка была начата в 1931 году в секции особых конструкций ЦАГИ. В этой уникальной машине были воплощены как идеи использования автожира, так и новые конструктивные решения. А-7 разрабатывался в первую очередь для использования в военных целях, по техническому заданию ВВС РККА в качестве корректировщика артиллерийского огня, связной машины и ближнего разведчика. Предусматривалось также его использование с кораблей ВМФ.

Давайте почитаем подробнее как развивалось данное направление …

М.Л. Миль, В.А. Кузнецов (четвертый слева) и Н.И. Камов среди военных перед отправкой А-7 на фронт

Для начала давайте разберемся, что такое автожир. Необычное какое то слово, да?

На самом деле ничего странного в этом слове нет. Просто оно имеет нерусское происхождение и образовано от греческих слов αύτός - сам и γύρος - круг. Название автожир чаще применяется в России. На западе более распространены названия гироплан, гирокоптер иротаплан

Но, вообщем-то, все эти названия достаточно близки и характеризуют принцип полета или точнее будет сказать принцип, с помощью которого этот интересный аппарат успешно держится в воздухе. Это принцип авторотации.

Вы о нем наверное знаете применительно к вертолету. Но для вертолета авторотация – режим аварийный. Вертолет может только снижаться на этом режиме с целью совершить по возможности безопасную посадку. А для автожира - это основной (и единственно возможный) режим полета.

Способный летать самостоятельно автожир кроме свободного несущего винта имеет двигатель с толкающим или тянущим винтом, который обеспечивает аппарату горизонтальную тягу. При движении вперед как раз и создается встречный воздушный поток, обтекающий несущий винт определенным образом и заставляющий его авторотировать, то есть вращаться, создавая при этом подъемную силу. И именно поэтому зависать на месте (за исключением особых условий большого встречного ветра) или же подниматься строго вертикально подобно вертолету автожир, увы, не может.

Обтекание воздушным потоком несущего винта автожира.

Считается, таким образом, что автожир занимает промежуточное положение между самолетом и вертолетом. Для того, чтобы держаться в воздухе ему нужно движение вперед, но саму подъемную силу создает несущий винт, подобный вертолетному (только без двигателя).

Картина обтекания несущего винта у этих аппаратов отличается. Если у вертолета встречный воздушный поток поступает сверху, то у автожира снизу. Плоскость вращения винта при горизонтальном полете у автожира наклонена назад (у вертолета вперед). Картина обтекания лопастей при этом следующая….

Возникновение вращающей силы на лопасти винта.

Как уже было неоднократно (:-)) сказано при обтекании лопасти (или для простоты ее единичного профиля) образуется аэродинамическая сила, которую можно разложить на силу подъемную (нужную нам) и силу сопротивления (которая, конечно, мешает). Углы атаки (установки лопастей) для существования устойчивой авторотации должны быть в примерном диапазоне 0° - 6° градусов.

В этом диапазоне полная аэродинамическая сила немного наклонена к плоскости вращения лопасти, и ее проекция на эту плоскость как раз и дает нам силу F, которая действует на лопасть, заставляя ее двигаться (вращаться). То есть винт сохраняет устойчивое вращение, создавая при этом подъемную силу, удерживающую аппарат в воздухе.

Из рисунка видно, что чем меньше сопротивление Х, тем больше сила F, вращающая лопасть. То есть поверхность лопасти для хорошего результата должна быть достаточно чистой, или говоря аэродинамическим языком ламинарной

Первый советский автожир КАСКР-1.

А-7 - крылатый автожир с механической раскруткой несущего винта перед взлетом. Фюзеляж представлял собой ферменную конструкцию и имел две отдельные кабины, для летчика и наблюдателя. С целью улучшения обзора и углов обстрела задней нижней полусферы хвостовая часть фюзеляжа была сильно заужена, практически превращена в хвостовую балку, типичную для современных конструкций винтокрылых летательных аппаратов.

Низкорасположенное крыло складывалось вверх по разъему с центропланом, что в сочетании со складывающимися лопастями создавало удобство для перевозки и размещения в ангарах и на кораблях. Для улучшения управляемости на малых скоростях полета применили щелевые элероны и обратную щель на горизонтальном оперении. Трехопорное шасси с носовым колесом и дополнительной хвостовой опорой обеспечивало устойчивость разбега и горизонтальное положение несущего винта в момент его раскрутки и торможении, что уменьшало колебания лопастей относительно вертикальных шарниров. Шасси с носовой стойкой способствовало уменьшению разбега из-за меньшего сопротивления винта. Все опоры имели гидравлические амортизационные стойки. Была предусмотрена установка летательного аппарата на лыжи. Трехлопастный несущий винт автожира имел втулку с горизонтальными и вертикальными шарнирами.

Удачная компоновка автожира в части обеспечения приемлемой частотной характеристики и установка шасси с носовым колесом позволили в конструкции втулки обойтись без демпферов вертикальных шарниров, используя лишь небольшое подпружинивание лопастей в горизонтальной плоскости. В целом, втулка отличалась простотой, и в отчетах по испытаниям не было замечаний по ее работе. Лопасти автожира отличались тщательностью изготовления и балансировки. Механическая раскрутка несущего винта производилась с помощью трансмиссии, состоящей из двух валов - горизонтального и наклонного - и промежуточного редуктора.

При разработке автожира особое внимание уделялось аэродинамической форме планера. Применение обтекателей на стойках крепления кабана и самом кабане, капота для двигателя, обтекателей шасси предвосхитило достижение совершенных аэродинамических форм на современных вертолетах. Все это способствовало уменьшению общего сопротивления автожира, имеющего массу 2230 кг на А-7 был смонтирован мотор воздушного охлаждения М-22 мощностью 480 л.с. с тянущим винтом фиксированного шага.

Военный по назначению автожир имел необходимое вооружение, которое состояло из синхронного пулемета ПВ-1 и пулемета системы Дегтярева с 12 магазинами на задней турельной установке. Предусматривалась на этой турели установка также спарки пулеметов. Четыре точки подвески бомбового вооружения на А-7 были оборудованы механической и электрической системами сбрасывания. Впоследствии на автожире применялось и реактивное оружие. На А-7 устанавливались приемно-передающая станция 13СК-3, замененная в дальнейшем на РСИ-3. Для аэрофотосъемки монтировался фотоаппарат ПОТТЭ 1Б.

Построили три модификации автожира: А-7 - опытная машина; А-7бис опытная машина после доработок, отличающаяся от предшественницы увеличенным кабаном, улучшенной аэродинамикой и измененным оперением; А-7-3а - серийная машина, отличающаяся от А-7бис сниженной массой. Максимальная скорость ее составляла 219 км/ч, а длина разбега на взлете - 28 м.

Летные испытания винтокрыла А-7 начались летом 1934 года, а весной 1937 года они были продолжены уже на А-7бис. Проведенные испытания и последующая доводка автожира стали фундаментальной основой для последующего развития винтокрылых машин.

Зимой 1939 года началась война с Финляндией. Два автожира А-7 и А-7бис направлены на фронт для обеспечения корректировки стрельбы советской артиллерии. Пилотировали эти машины летчики-испытатели А. Ивановский и Д. Кошиц.

Во время подготовки материальной части и при пробных полетах на автожирах случались неполадки. На одном винтокрыле при вынужденной посадке повредили переднюю лыжу, на другой - в бортовой радиостанции пробило конденсатор. Инженер И. Карпун и механик А.Каганский устранили неисправности и подготовили машины к выполнению боевого задания. До завершения войны, когда прорвали линию Маннергейма и штурмом взяли Выборг, автожиры выполнили несколько разведывательных вылетов.

В начале 1939 года на заводе №156 заложили серию из пяти А-7бис. Четыре машины быстро облетали и предъявили заказчику. Но из-за отсутствия наземной радиостанции невозможно было оценить качество радиосвязи. Тогда заказчик проверил радиосвязь одновременно на всех автожирах, из которых один летал над аэродромом, другой уходил за его пределы, а два стояли на земле. Связь между всеми машинами была отличная, и они прошли приемку.

Пятый автожир значительно задержался в доработке, так как несколько раз при включении двигателя выходил из строя механизм раскрутки несущего винта. Причину нашли с трудом. Ею оказалось смещение на 0,2 мм направляющего стержня одной из 18 отжимных пружин. Автожир взлетел и был принят заказчиком.

С первого дня войны на заводе срочно начали готовить отряд из пяти А-7бис. Вскоре с Ухтомского аэродрома они поднялись и строем улетели на фронт. Далее они были направлены в Первую корректировочную эскадрилью ВВС. Эти машины участвовали в Великой Отечественной войне, выполняя возложенные задачи на Западном фронте под Смоленском.

В первом боевом вылете на фронте автожиры не были обстреляны немцами, так как те еще не знали, что это за машина (об этом рассказал взятый в плен немец). В следующий раз один из автожиров попал под обстрел, но противник бил с большим упреждением, неправильно оценивая скорость, а когда скорректировал огонь, автожир уже скрылся в облаках.

В ночных вылетах автожиры без звука планировали над гитлеровскими позициями, разбрасывая листовки. Сложность использования винтокрылых аппаратов на фронте состояла в их маскировке. Маскировать несущий винт было весьма проблематично. Положительным качеством же А-7бис была высокая живучесть. Один из автожиров попал под очередь крупнокалиберного пулемета. Машина была пробита во множестве мест. Пострадали фюзеляж, оперение, лопасти несущего винта. Наблюдатель был ранен в ноги, а летчик получил ранение в руку, но автожир сохранил управление и благополучно прилетел в расположение части.

В годы войны на автожирах А-7 велась корректировка огня артиллерии, а также был осуществлен ряд ночных вылетов за линию фронта в места дислокации отрядов партизан.

Имея временный перевес в технике, враг продвигался вглубь страны. На одном из участков наши воинские части попали в окружение - и план-приказ о выходе из окружения был доставлен им на автожире. Руководство завода автожира получило приказ срочно эвакуироваться из подмосковной Ухтомской на Урал, в поселок Билимбай. Там в здании церкви разместился сборочный цех и другие мастерские, а механический цех был оборудован в церковной пристройке. Там быстро приступили к ремонту А-7бис, вернувшихся после сражения под городом Ельней.

Машины вскоре были отремонтированы, и военные пилоты начали летные тренировки, соорудив посадочную площадку на льду пруда. Но однажды утром летчики обнаружили, что поверхность площадки вся покрыта прорубями. Выяснилось, что сотрудники ОКБ В.Ф. Болховитинова ночью рыбачили и испортили площадку.

Полеты продолжили с полянки, которую расчистили на сопке. Интересно, что заводской летчик хотел произвести посадку на новую площадку на своем По-2, но, изучив ее и подходы к ней, передумал, так как площадка даже для такого самолета оказалась слишком мала. Он был удивлен, что автожиры садятся на нее.

По окончанию тренировочных полетов, отряд в составе трех машин отправился в Москву. Винтокрылы загрузили на две платформы, а экипажи расположились в двух теплушках. Свыше двух недель машины добирались до станции назначения в город Люберцы. Когда эшелон доехал, то летно-технический состав не узнал свою территорию, так она была захламлена. Часть ее вскопали под огороды, другую заняли авторемонтные мастерские. Однако тренировочные полеты были продолжены.

Позднее два автожира отправили в Оренбург, в школу для подготовки летчиков-корректировщиков. Однако наладить эксплуатацию автожиров в школе не получилось из-за отсутствия пилотов-инструкторов, освоивших эти машины.

В довоенные годы решались также вопросы использования автожиров в народном хозяйстве. Зимой 1938 года винтокрыл А-7 на ледоколе «Ермак» участвовал в спасении группы И.Д. Папанина с дрейфующей арктической льдины. А весной 1941 года была отправлена экспедиция в предгорья Тянь-Шаня, там летчик-инженер В.А. Карпов на автожире успешно произвел опыление массивов плодовых деревьев.

В развитии винтокрылых летательных аппаратов автожиры А-7 сыграли важную роль. В частности, на них впервые, и именно в Советском Союзе, была доказана возможность и целесообразность использования автожиров в военных целях для осуществления разведки, связи, корректировки артиллерийского огня и т.п. Также полностью оправдало себя их применение в сельском хозяйстве. Накопленный опыт практической эксплуатации А-7 включал в себя обучение летного состава, техническое обслуживание, эксплуатацию в боевом подразделении и проведение ремонтно-восстановительных работ.

Автожир А-7 так и остался самым крупным и скоростным из всех серийных автожиров в мире. В 1940 году камовцы начали проектирование автожира АК. Он разрабатывался по тактико-техническим требованиям ВВС РККА как мобильный артиллерийский наблюдательный пункт для установления координат местоположения невидимых с поверхности земли целей и корректировки артиллерийского огня различными методами. Предусматривалась транспортировка автожира на прицепе грузовика вслед за боевыми колонами. Перевод из транспортного положения в боевое не должен был превышать 15 мин.

Летательный аппарат прорабатывался в двух вариантах: автожира-геликоптера и автожира с прыжковым взлетом. Первый вариант представлял собой одновинтовой вертолет с компенсацией реактивного момента несущего винта с помощью рулевых поверхностей, использующих энергию струи воздуха, отбрасываемой толкающим винтом и частично несущим. Конструктивно это предполагалось выполнить в виде вертикального хвостового оперения, имеющего три руля поворота с закрылками и предкрылками. Совершать вертикальный взлет, висение и разгон этот аппарат должен был по вертолетному, и переходить в горизонтальном полете на автожирный режим - путем уменьшения общего шага несущего винта и отключения его от моторного привода.

В ЦАГИ провели исследования различных схем хвостового оперения, включавших закрылки и предкрылки. При этом эффективность оценивалась при разных углах скольжения и в присутствии струи от несущего винта. В конце исследований, в июне 1940 года на режиме висения была получена боковая сила на вертикальном оперении, равная 0,7 от значения тяги несущего винта. Такая боковая сила на оперении позволяла создавать относительно центра тяжести аппарата управляющий момент, на 30% превышающий реактивный крутящий момент несущего винта. В варианте автожира-геликоптера распределение мощности двигателя между несущим и толкающим винтами обеспечивало статический потолок 2000 м.

Однако краткие сроки правительственного задания и отсутствие уверенности в том, что данный 30-процентный запас управляющего момента окажется достаточным для путевой управляемости, заставили отказаться от этого очень интересного варианта винтокрылого аппарата и выбрать более простой второй вариант автожира, взлетающего без разбега. Прыжковый взлет такого автожира выполнялся за счет использования кинетической энергии несущего винта путем увеличения общего шага винта, раскрученного до больших оборотов.

Аппарат АК представлял собой бескрылый двухместный автожир с двигателем АВ-6, имеющим взлетную мощность 240 л.с. Кабина экипажа с сиденьями летчика и наблюдателя, расположенными рядом, находилась в носовой части фюзеляжа, а двигатель с толкающим винтом - позади нее. Такая компоновка обеспечивала компактность конструкции, хороший обзор, удобства экипажу и лучшую центровку. Шасси - трехопорное, с носовым колесом, отлично зарекомендовавшее себя на автожирах А-7. Амортизационные стойки опор и тормоза - гидравлические. Развитое хвостовое оперение крепилось на легких подкосах из труб к стойкам шасси и кабану.

На автожире устанавливался трехлопастный толкающий винт изменяемого шага с металлическими лопастями. Наличие регулятора оборотов позволяло выполнять раскрутку несущего винта при высоких оборотах двигателя и малой тяге пропеллера. Малая тяга позволяла надежно удерживать машину на тормозах. Двигатель имел принудительное охлаждение от вентилятора.

Система механической раскрутки несущего винта включала в себя одноступенчатый редуктор на моторе из двух цилиндрических шестерен с упругой муфтой на выходе, короткий горизонтальный валик, центральный редуктор с двумя коническими шестернями и гидрофрикционной муфтой включения, вертикальный валик с двумя шарнирами Гука и верхний редуктор с двумя цилиндрическими шестернями. Общее передаточное число было 6,33:1. В большой шестерне верхнего редуктора располагался демпфер крутильных колебаний трансмиссии.

В пояснительной записке к эскизному проекту новый автожир давался в сравнении с наиболее выдающимся в тот период немецким двухместным самолетом короткого взлета Физелер Fi-156 «Шторх». Этот самолет использовался для аналогичных целей и имел также, как и АК, мотор мощностью 240 л.с. В таблице приведены некоторые сравнительные данные. Как видно из этих данных, автожир АК превосходил лучший мировой самолет, аналогичный по назначению, количеству экипажа и взлетной массе. В конструировании автожира АК принимали участие Н.Г. Русанович, М.Л. Миль Е.И. Ошибкин, А.М. Зейгман, А.В. Новиков и многие другие. К сожалению, постройка автожира из-за трудностей военного времени не была завершена.

Именно с этих неказистых и грубоватых внешне аппаратов начиналось наше вертолетостроение. Очевидно, что без полетов А-7 не было бы и таких известных боевых машин как Ми-24, Ка-28 и Ка-52.