Как устроен вертолетный двигатель

Содержание

Вертолетные двигатели: обзор, характеристики

На сегодняшний день люди изобрели множество разных видов техники, которая может не только перемещаться по дорогам, но и летать. Самолеты, вертолеты и другие летательные аппараты позволили исследовать воздушное пространство. Вертолетные двигатели, которые потребовались для нормальной работоспособности соответствующих машин отличаются высокой мощностью.

Турбовальный двигатель

Для тех, кто интересуется моторами в целом и их авиационными моделями в частности, турбовальный двигатель в первую очередь ассоциируется с вертолетами, недаром их называют «вертолетными ГТД». Именно здесь ТВаД нашли наибольшее применение и уже не один десяток лет с успехом используются. Но вертолеты – не предел их возможностей, многие другие отрасли машино- и судостроения взяли на вооружение этот тип двигателей, но обо всем по порядку.

Итак, турбовальный двигатель принадлежит славному семейству газотурбинных двигателей (ГТД) наравне с турбореактивными (ТРД) и турбовинтовыми (ТВД). ГТД представляет собой тепловую машину, в упрощенной схеме состоящую из компрессора и турбины, работающей за счет сжигания топлива в камере сгорания. Наиболее простой его разновидностью является турбореактивный двигатель, в котором энергия от сжигания топлива идет только на вращение компрессора через турбину, а излишек энергии выходит через сопло в виде газов под высоким давлением, образуя реактивную тягу. Но эта энергия может не только «вылетать в трубу», но и выполнять полезную работу, вращая воздушный винт (турбовинтовой двигатель) или вал (турбовальный двигатель). Это и является принципиальной разницей между всеми вышеотмеченными видами моторов семейства ГТД – способ использования свободной энергии.

Авиационные газотурбинные двигатели

Всем привет! В этой статье я хочу рассказать о том, как работают авиационные газотурбинные двигатели (ГТД). Я постараюсь сделать это наиболее простым и понятным языком.

Авиационные ГТД можно можно разделить на:

  • турбореактивные двигатели (ТРД)
  • двухконтурные турбореактивные двигатели (ТРДД)
  • Турбовинтовые двигатели (ТВД)
  • Турбовальные двигатели (ТВаД)

Начнём с турбореактивных двигателей.

«Летающая» восьмидесятка: танк с душой самолета

Атакующие танки Т-80У

Настоящая танковая битва разыгралась в феврале 1993 в Абу-Даби. На оружейной выставке IDEX впервые сошлись старые враги — отечественный Т-80У и американский M1A2 Abrams. Сражение было мирным. Танкисты не стреляли друг в друга. Им предстояло показать динамические и маневренные характеристики машин.

Российская восьмидесятка на большой скорости с лихими поворотами, словно раллийный болид, пронеслась по танкодрому. Гвоздем выступления стал прыжок Т-80У с трамплина. 46-тонная машина пролетела 14 метров и, мягко приземлившись, продолжила движение.

M1A2 попытался повторить этот трюк, но съехал на бок с трамплина и сошел с дистанции. Так был посрамлен хваленый Abrams, а Т-80У заслужил репутацию «летающего» танка.

Самодельный вертолет своими руками. Самодельный вертолет: пошаговая инструкция

Кто не мечтал иметь собственный вертолет? Наверное, об этом задумывался каждый ребенок и каждый мужчина. Ведь мужчины это большие дети. О вертолетах ходит много разных историй. Например, девушка, которая везла в метро для мужа коробку с моделью данного аппарата, еще ни разу не получала такого внимания от других мужчин. Естественно, окружающих интересовала вовсе не девушка, а именно эта модель.

Сегодня можно купить практически все что угодно. В широком ассортименте в магазинах предлагаются различные модели самолетов или коптеров. Но купить легко, а самодельный вертолет − это очень интересно. Ведь здесь нужно придумать конструкцию, продумать до мельчайших деталей привод и мотор, сделать систему управления. Это большой труд. Обычно таким занимаются любители техники или инженеры в свободное от работы время. Но существует информация и не только о моделях этой летающей техники. Есть вполне реальные, воплощенные в металле летающие машины.

самодельный вертолет

Сегодня можно встретить даже целые субкультуры людей, которые конструируют, изготавливают и запускают такие самодельные самолеты и вертолеты. Это настоящие энтузиасты в этой области.

Эволюция Ми-8. Как легендарной "восьмерке" удается идти в ногу со временем

В Национальном центре вертолетостроения им. М.Л. Миля и Н.И. Камова завершились опытно-конструкторские работы по усовершенствованию вертолета Ми-8МТВ-5-1. По данным холдинга "Вертолеты России" (входит в госкорпорацию "Ростех"), обновленная машина отвечает всем современным требованиям армейской авиации Воздушно-космических сил РФ. Следующий этап — серийное производство и поставка в войска.

Малый авиационный газотурбинный двигатель

Экспериментальные образцы газотурбинных двигателей (ГТД) впервые появились в преддверии Второй мировой войны. Разработки воплотились в жизнь в начале пятидесятых годов: газотурбинные двигатели активно использовались в военном и гражданском самолетостроении. На третьем этапе внедрения в промышленность малые газотурбинные двигатели, представленные микротурбинными электростанциями, начали широко применяться во всех сферах промышленности.

Общее описание устройства

В настоящее время такие агрегаты бывают двух типов. Первый вид – это поршневые или же двигатели внутреннего сгорания. Второй вид – воздушно-реактивные моторы. Кроме того, в качестве вертолетного двигателя может выступать еще и ракетный. Однако он обычно применяется не в качестве основного, а кратковременно включается в работу машины, когда необходима дополнительная мощность, к примеру, во время посадки или же взлета техники.

Раньше довольно часто использовались турбовинтовые двигатели для установки на вертолеты. У них была одновальная схема, однако они достаточно сильно стали вытесняться другими типами оборудования. Особенно сильно это стало заметно на многодвигательных вертолетах. На такой технике наиболее широкое распространение получили двухвальные турбовинтовые вертолетные двигатели с так называемой свободной турбиной.

вертолетный двигатель

Устройство и принцип работы двигателя

Строение турбовального двигателя в общих чертах напоминает строение ТРД. Основными составляющими являются комрессор, турбина, камера сгорания и вал. В отличие от других газотурбинных двигателей ТВаД совсем не имеет реактивной тяги – вся свободная энергия расходуется на вращение вала, поэтому и сопла, как такового, у него нет, а есть только каналы (своеобразные выхлопные трубы), по которым отводятся отработанные газы. Еще одна особенность ТВаД – наличие не одной, а двух турбин, не связанных между собой механически. Одна турбина приводит в движение компрессор, а вторая – рабочий вал. Между собой они связаны газодинамически. Некоторые модели турбовинтовых двигателей также имеют схожую конструкцию, но не обязательно. В случае с ТВаД турбин всегда две.

Две основные схемы устройства ТВаД с описание расположенных механизмов. Картинки кликабельны.

TVaD turbomeka3

Принцип работы турбовального двигателя тоже не сильно отличается от ТРД или ТВД. Компрессор, приводимый в движение турбиной, нагнетает воздух в камеру сгорания, где он перемешивается с впрыснутым через форсунки топливом. Топливный заряд воспламеняется и сгорает, в результате чего образуются газы с большим запасом энергии. Расширяясь, они вращают турбины, приводя в движение компрессор и вал, а отработанные газы выводятся наружу.

Компрессор турбовального двигателя имеет несколько ступеней и может быть центробежным, осевым или комбинированным. Комбинированные компрессоры сочетают в себе и центробежные, и осевые ступени.

Обязательным конструктивным элементом ТВаД, как, впрочем, и турбовинтового двигателя, является редуктор, установленный между турбиной и валом. Сама турбина вращается с угловой скоростью, достигающей 20 000 об/мин. Понятно, что винт, закрепленный на валу и создающий тягу, не сможет работать при такой скорости и выполнять свои функции, ведь тогда ему придется вращаться со сверхзвуковой скоростью. Редуктор, установленный перед валом, понижает обороты и увеличивает крутящий момент, так что скорость вращения лопастей винта вертолета значительно меньше скорости вращения турбины.

Если турбовинтовые двигатели, которые используются на самолетах, должны иметь компактные размеры, а вал турбины и вал винта у них устанавливаются параллельно в одном корпусе, то к габаритам турбовальных двигателей таких жестких требований нет. Рабочий вал у них может находиться впереди турбины или за ней, в одном корпусе с ней или отдельно. Это объясняется тем, что мотор спрятан в конструкции кабины, где его можно расположить в любом удобном положении. Различают цельные моторы и модульные, состоящие из отдельных модулей, связанных между собой механически. Часто в одном модуле расположены компрессор и турбины, а в другом – рабочий вал, связанный с валом турбины редуктором.

helikopter

Легкий американский вертолет AH-6j Little Bird

"Мы абсолютно независимы"

Одна из важнейших задач, которую удалось решить за последние годы "Климову" и целому ряду других предприятий ОДК, — это импортозамещение. Причем были намного улучшены технические характеристики замещаемой продукции.

"Мы полностью ушли от зависимости от украинского предприятия "Мотор Сич". По всей номенклатуре разработки "Климова" и проектам, над которыми предприятие раньше работало совместно с Украиной, мы абсолютно независимы", — говорит Ватагин. Именно "Мотор Сич" в Советском Союзе и в Европе многие годы являлся флагманом моторостроения. Он создавал больше всех двигателей для военной, транспортной и гражданской авиации. Но с 2014 года (когда произошли известные события в Киеве) объем российских заказов для компании снизился в десять раз.

"Но тем не менее мы отношения поддерживаем, потому что эти отношения между предприятиями и людьми, которые там работают, выстраивались десятилетиями, — рассказывает Ватагин. — Мы занимались одним и тем же продуктом, работали на одних и тех же рынках. Мы и сейчас там сталкиваемся, конкурируем. Поэтому мы находимся в тесном контакте. И они производят двигатели, разработанные у нас, мы сопровождаем и поддерживаем документацию в правильном состоянии. То есть мы продолжаем работать, но зависимость от "Мотор Сич" отсутствует".

Ватагин признает, что у украинского предприятия все же есть отдельные компетенции по большим двигателям — Д-18Т, Д-36 и Д-436, но это "не является чем-то уникальным и суперсовременным". "Исторически так сложилось, что все производство было там", — добавляет он.

"Сейчас перед нами стоит задача закрыть всю линейку по газотурбинным двигателям для вертолетов, за исключением больших моторов для вертолета Ми-26. Потому что размерность, на которую мы ориентированы, не позволяет заниматься таким двигателем, — говорит исполнительный директор "ОДК-Климов". — Мы понимаем принципы, готовы создавать, но у нас есть определенная производственная база, которая рассчитана на определенную размерность. Наша техническая и технологическая база позволяет создавать турбовинтовые и турбовальные двигатели в размерности до 6000 л.с., а в размерности тяги до 11 тонн — турбореактивные моторы".

Первый вертолет

Прежде чем заниматься изготовлением самодельных аппаратов, нужно разобраться, как же эта штука работает, как она устроена, за счет чего она поднимается в воздух.

Первый геликоптер удалось поднять в воздушное пространство в 1907 году. Для тех, кто не в курсе, это произошло через 4 года после первых полетов величайших изобретателей братьев Райт на их самодельной летающей машине.

Вертолет был создан французскими любителями неба. Братья Бреге дали своему летательному аппарату имя “гироплан”. Он весил порядка 578 кг. Бензиновый мотор обладал мощностью в 45 л. с. Аппарат комплектовался четырьмя несущими винтами диаметром 8,1 м. Также на каждом отдельном винте были установлены еще 8 лопастей. Они были соединены между собой попарно. Также геликоптер имел четыре вращающихся крыла бипланового типа. Так, тяга летательной конструкции составляла порядка 600 кг.

Это, можно сказать, самодельный вертолет. Ведь они собирали его из подручных средств. В итоге он смог подняться на 60 см над землей. Аппарат провисел над поверхностью какую-то минуту.

Разница в четыре года между изобретением самолета и вертолета можно объяснить лишь сложностью конструкции геликоптера.

Рождение легенды

Вертолет Ми-8 (на первых этапах разработки В-8) создавался в рамках проекта модернизации многоцелевого вертолета Ми-4, выпускавшегося с начала 1950-х годов. Сперва "воcьмерку" планировалось оснастить газотурбинным двигателем вместо поршневого, улучшить эргономику и повысить грузоподъемность. В итоге коллектив разработчиков под руководством конструктора Михаила Миля создал новый летательный аппарат: силовая установка была перенесена из носовой части в пространство над салоном, кабина пилотов оснащена более обширным остеклением, вместо четырехопорного установлено трехопорное шасси.

Пассажирский вертолет В-8, 1962 год Е.Полонский/ТАСС

9 июля 1961 года в воздух поднялся первый опытный экземпляр В-8 с одним турбовинтовым двигателем АИ-24В и четырехлопастным винтом. 2 августа 1962 года прототип В-8А с двумя двигателями ТВ2-117 и пятилопастным винтом впервые оторвал от земли летчик-испытатель Николай Лёшин, а 17 сентября того же года машина совершила первый полноценный полет.

Новинку показали на воздушном параде в Тушино, а затем выставили на ВДНХ как образец новейших технологий в вертолетостроении. Серийное производство Ми-8 стартовало в марте 1965 года в Казани.

Двухвальные агрегаты

Отличительная черта таких устройств была в том, что у турбокомпрессора отсутствовала прямая механическая связь с несущим винтом. Применение двухвальных турбовинтовых агрегатов считалось довольно эффективным, так как они позволяли наиболее полно использовать силовое устройство вертолета. Все дело в том, что в таком случае частота вращения несущего винта техники не зависела от частоты вращения турбокомпрессора, это в свою очередь позволяло подбирать оптимальную частоту под каждый режим полета отдельно. Если говорить другими словами, то двухвальный турбовинтовой вертолетный двигатель обеспечивал эффективную и надежную работу силовой установки.

схема двигателя

Двухконтурный турбореактивный двигатель

ТРДД, прежде всего, отличается от ТРД тем, что имеет два контура: внешний и внутренний. Внутренний контур содержит в себе то же самое, что и ТРД: компрессор (разделенный на КНД и КВД), камеру сгорания, турбину (разделенную на ТВД и ТНД) и сопло. Внешний контур представляет собой канал, с соплом в конце. В нем нет ни камеры сгорания, ни турбины. Перед обоими контурами (сразу после входного устройства двигателя) стоит ступень компрессора, работающая на оба контура.

Не очень понятная картина выходит, да? Давайте разберемся как оно работает.

image
Схематичная конструкция двухвального двухконтурного турбореактивного двигателя

Воздух, попадающий в двигатель, пройдя через первую ступень компрессора низкого давления, разбивается на два потока. Одна часть воздуха идет по внутреннему контуру, где происходят те же процессы, которые были описаны, когда мы разбирали ТРД. Вторая часть воздуха попадает во внешний контур, получив энергию от первой ступени КНД (та, которая работает на два контура). Во внешнем контуре энергия воздуха тратится только на преодоление гидравлических потерь (за счёт трения). В конце этот воздух попадает в сопло внешнего контура, создавая огромную тягу. Тяга, созданная внешним контуром, может составлять 80% тяги всего двигателя.

Одной из важнейших характеристик ТРДД является степень двухконтурности. Степень двухконтурности — это отношение расхода воздуха во внешнем контуре, к расходу воздуха во внутреннем контуре. Это число может быть как больше, так и меньше единицы. На современных двигателях это число переступает за значение в 12 единиц.
Двигатели, степень двухконтурности которых больше двух, принято называть турбовентиляторными, а первую ступень компрессора (ту, что работает на оба контура) вентилятором.

image
ТРДД самолета Boeing 757-200. На переднем плане видно входное устройство и вентилятор

На некоторых двигателях вентилятор приводится в движение отдельной турбиной, которая ставится ближе всего к соплу внутреннего контура. Тогда двигатель получается трехвальным. Например, по такой схеме выполнены двигатели Rolls Royce RB211 (устанавливались на L1011, B747, B757, B767), Д-18Т (Ан-124), Д-36 (Як-42)

image
Д-18Т в разрезе изнутри

Главное достоинство ТРДД заключается в возможности создания большой тяги и хорошей экономичности, по сравнению с ТРД.

На этом я хотел бы закончить про ТРДД и перейти к следующему виду двигателей — ТВД.

Конструкция

Существуют несколько видов коптеров. Их подразделяют по типам. Это одновинтовые, соосные, а также поперечные и продольные. Особо распространены первые два. Давайте посмотрим, как же работают эти летающие конструкции. Если знать, как устроен аппарат, а также его принцип действия, то собрать самодельный вертолет своими руками не составит особого труда, лишь бы желание было.

Проблемы разработки малых ТГД

При уменьшении размера ГТД происходит уменьшение КПД и удельной мощности по сравнению с обычными турбореактивными двигателями. При этом удельная величина расхода топлива так же возрастает; ухудшаются аэродинамические характеристики проточных участков турбины и компрессора, снижается КПД этих элементов. В камере сгорания, в результате уменьшения расхода воздуха, снижается коэффициент полноты сгорания ТВС.

Снижение КПД узлов ГТД при уменьшении его габаритов приводит к уменьшению КПД всего агрегата. Поэтому, при модернизации модели, конструкторы уделяют особое внимание увеличению КПД отдельно взятых элементов, вплоть до 1%.

Для сравнения: при увеличении КПД компрессора с 85% до 86%, КПД турбины возрастает с 80% до 81%, а общий КПД двигателя увеличивается сразу на 1,7%. Это говорит о том, что при фиксированном расходе топлива, удельная мощность увеличится на ту же величину.

Реактивный привод винта

В вертолетах также используется реактивный привод винта. В таком случае окружное усилие будет прикладываться непосредственно к самим лопастям винта, не применяя при этом тяжелой и сложной механической трансмиссии, которая бы заставляла вращаться весь винт целиком. Чтобы создать такое окружное усилие, используются либо автономные реактивные двигатели, которые располагаются на лопастях несущего винта, либо прибегают к истечению газа (сжатому воздуху). В данном случае выходить газ будет через специальные сопловые отверстия, которые располагаются на конце каждой лопасти.

Что касается экономичной работы реактивного привода, то здесь она будет уступать механическому. Если выбирать наиболее экономичный вариант только среди реактивных устройств, то лучшим является турбореактивный двигатель, который располагается на лопастях винта. Однако конструктивно создать такое приспособление оказалось слишком трудно, именно поэтому широкого практического применения такие приборы не получили. Из-за этого заводы вертолетных двигателей не стали заниматься его массовым производством.

вертолетный двигатель

Преимущества и недостатки

Основным преимуществом турбовального двигателя является то, что по сравнения с поршневыми двигателями он более легкий по весу, менее шумный и более мощный, если брать двигатели одного размера. Вся суть турбовального двигателя и заключается, чтоб максимально использовать энергию сгорающего топлива, по сравнению с поршневыми двигателями это реализуется лучшим образом. Тем самым в одном килограмме двигателя можно реализовать конструкцию, более мощную своих цилиндрических сородичей, которая с каждого килограмма топлива будет забирать тепловую энергию и преобразовывать ее в механическую.

Есть у турбовального двигателя и недостатки. Первый из них – сравнительно большой расход топлива и, соответственно, низкий КПД, несмотря на высокие показатели мощности. Именно этот недостаток объясняет его ограниченное применение на наземном транспорте, где его можно заменить более эффективными силовыми установками. Второй недостаток – чувствительность к загрязнениям. Компрессор, втягивая воздух в камеру сгорания, заодно всасывает и пыль, и посторонние предметы, что сказывается на качестве работы двигателя и на его исправность в целом. На высоких оборотах даже незначительные твердые частички могут повредить лопасти турбины. Поэтому ТВаД нуждается в надежной системе тщательной очистки воздуха, а расходы на нее далеко не всегда оправданы – в большинстве случаев намного проще и дешевле использовать традиционный дизель. Это еще одна причина, по которой эти двигатели в основном используются в воздухе: там и грязи меньше, и птицы летают ниже высоты полета, так что нормальной работе компрессора и турбины ничего не мешает. Зато масса ТВаД намного меньше любого поршневого двигателя, а это в авиации немаловажно.

Турбовальные двигатели – это действительно в первую очередь «сердца» вертолетов, а уж потом все остальное. Именно эти стальные «стрекозы» дают возможность оценить основные преимущества ТВаД, ну а недостатки в этом случае совсем незначительны.

«Танк Ла-Манша»

В 1976 году на вооружение советской армии был принят Т-80. Это был первый газотурбинный танк в мире. Серийное производство другого танка с ГТД — M1 Abrams — начнется только через четыре года, в 1980 году.

Восьмидесятка постоянно совершенствовалась. В 1978 году на вооружение была принята модификация Т-80Б, а затем и Т-80БВ. Эти машина получили более мощный двигатель ГТД-1000ТФ в 1100 лошадиных сил.

Это были элитные и секретные танки. Ими в первую очередь комплектовались ударные соединения Группы советских войск в Германии. Тогда-то их на Западе и назвали «танками Ла-Манша».

Считалась, что танковые дивизии на Т-80Б после начала большой войны должны быстро прорвать оборону стран НАТО и примерно через неделю выйти к северо-западным берегам Франции — к проливу Ла-Манш. В Германии ходили слухи, что русские «реактивные» танки на дорогах легко обгоняли даже автобусы.

Газотурбинный танк Т-80У

Шедевром советского танкостроения стал танк Т-80У, принятый на вооружение в 1985 году. Его оснастили двигателем ГТД-1250 мощностью в 1250 лошадиных сил. Производство этих машин развернули на Омском заводе транспортного машиностроения. Один из этих танков и станет триумфатором IDEX-1993.

В 2019 года Омский завод транспортного машиностроения отправил Вооруженным силам РФ первую партию модернизированных танков Т-80БВМ.

«Это новая модернизированная версия машины Т-80, которая получила и новый модернизированный двигатель, усиленное бронирование и улучшенное средство управления огнем. Эта машина на порядок лучше предыдущих версий Т-80», — сказал директор завода Игорь Лобов.

Одновинтовая схема

Конструкция состоит из фюзеляжа, впереди которого располагается кабина для размещения пилотов. Остальное место предназначено для размещения пассажиров или же грузов. Справа и слева, рядом с шасси крепятся баки для топлива. Также конструкция включает два газотурбированных двигателя. Каждый из них обладает мощностью в 1500 л. с. Спереди, прямо над кабиной пилотов, расположены воздухозаборники, сзади выхлопная система.

Самая сложная часть в этой конструкции − автомат перекоса и несущий винт, а также хвостовая балка, на которой закреплен рулевой винт.

Ми-8МТВ-5М

В конце августа Казанский вертолетный завод холдинга "Вертолеты России" посетил министр обороны России Сергей Шойгу, которому была продемонстрирована модернизированная версия военно-транспортного вертолета Ми-8МТВ-5-1, стоящего на вооружении российской армии.

Военно-транспортный вертолет Ми-8МТВ-5-1, на основе которого создан Ми-8МТВ-5М Донат Сорокин/ТАСС

Ми-8МТВ-5-1 поставляется силовым структурам РФ с 2011 года. По данным Ростеха, он предназначен для широкого спектра задач, среди которых перевозка грузов до 4 т и участие в поисково-спасательных операциях. Одним из главных отличий Ми-8МТВ-5-1 стало то, что вертолет может прекрасно ориентироваться даже в полной темноте. В кабине пилотов установлено светотехническое оборудование, которое в комплексе с очками ночного видения позволяет летать в темное время суток на предельно малых высотах, взлетать и садиться на неподготовленные площадки.

Среди конструктивных особенностей фюзеляжа Ми-8МТВ-5-1 — расширенная левая дверь. Вместо стандартных створок, откидывающихся вручную, — аппарель, которая открывается с помощью гидравлического привода, что значительно сокращает время подготовки вертолета к погрузке и выгрузке.

Новая версия — Ми-8МТВ-5М, которую показали министру обороны, получила самое современное бортовое оборудование: многофункциональный дисплей, цифровой автопилот, современный комплекс связи и вспомогательную силовую установку ТА-14 отечественного производства.

Ми-8МТВ-5М также способен выполнять ночные полеты с применением очков ночного видения, а его системы навигации и контроля метеорологической обстановки интегрированы в единое информационное поле. Современный комплекс средств связи унифицирован со всеми поставляемыми в интересах Минобороны России вертолетами и обеспечивает функцию обмена данными между машинами. Вертолеты Ми-8МТВ-5-1, находящиеся в эксплуатации, могут быть доработаны до облика модернизированного Ми-8МТВ-5М.

Первые модели турбовальных устройств

Первые турбовальные двигатели были созданы еще в 60–70 гг. Необходимо упомянуть, что в то время такое оборудование полностью отвечало всем запросам не только гражданской авиации, но и военной. Такие агрегаты были способны обеспечить паритет, а в некоторых случаях и превосходство над изобретениями конкурентов. Наиболее массовое производство вертолетных двигателей турбовального типа обеспечивалось за счет сборки модели ТВ3-117. Стоит отметить, что этот аппарат имел несколько разных модификаций.

Кроме него, хорошее распространение получила также модель Д-136. До выхода этих двух моделей выпускались Д-25В и ТВ2-117, однако на тот момент они уже не могли оказать конкуренцию новым двигателям, а потому их производство прекратили. Однако справедливо будет сказать, что их было выпущено достаточно много, и они все еще установлены на тех видах воздушного транспорта, которые были выпущены достаточно давно.

вертолетный двигатель

Градация оборудования

В середине 80-х годов возникла необходимость в унификации устройства вертолетного двигателя. Чтобы решить поставленную задачу, все турбовальные и турбовинтовые двигатели, имеющиеся на тот момент, было решено привести к общему типоразмерному ряду. Данное предложение было принято на правительственном уровне, а потому возникло деление на 4 категории.

Первая категория – это устройства мощностью 400 л. с., вторая – 800 л. с., третья – 1600 л. с. и четвертая – 3200 л. с. Помимо этого, было разрешено создание еще двух моделей вертолетного газотурбинного двигателя. Их мощность составляла 250 л. с. (0 категория) и 6000 л. с. (5 категория). Кроме этого, подразумевалось, что каждая категория этих устройств будет способна формировать мощность на 15–25 %.

деталь вертолетного двигателя

Новые горизонты

Ведутся работы по созданию линейки новых двигателей мощностью 500–650 л.с. и 1400–1800 л.с. В "ОДК-Климов" отмечают, что закладываемые в них характеристики призваны обеспечить высокую конкурентоспособность на рынке существующих моторов. Эти проекты планируется реализовать в сжатые сроки.

"В этом году мы начали работу над двумя моторами — ВК-1600 (мощностью 1600 л.с., для вертолета Ка-62) и газотурбинным турбовальным двигателем ВК-650В для Ка-226Т, Ка-126 и для всех версий "Ансата". Поэтому мы закроем всю эту линейку", — говорит Ватагин.

Многоцелевой легкий вертолет "Ансат" (вверху) и вертолет Ка-226 Марина Лысцева/ТАСС

Именно двигатели этой размерности, которых на сегодняшний день в стране нет, будут достаточно востребованы и с большой вероятностью, полагает глава предприятия, могут стать массовыми. "Потому что количество легких летательных аппаратов в нашей стране недостаточно, если сравнивать с авиационными державами мира. И еще целое направление — это беспилотники, где могут применяться эти двигатели. Поэтому задача предприятия и корпорации — иметь в свой продуктовой линейке двигатель такой размерности, — говорит он. — В этом году эскизные проекты по этим двум двигателям мы планируем завершить".

Еще одно перспективное направление — беспилотники. И к этой работе с учетом достижений предприятия (опыт работы с РСК "МиГ" по проекту "Скат") тоже готовы. "У нас 100-процентная уверенность, что если будет объект, которому наши двигатели будут соответствовать по тяге, то с точки зрения управляемости это будет идеально, — говорит Ватагин. — В БЛА основное — это управление. Главные сложности, которые при создании БЛА требуют решения, — это именно вопросы управления: взлет/посадка, заход на цель и так далее. Все остальные становятся вторичными. И в области системы управления, считаю, наше предприятие продвинулось достаточно далеко, и мы готовы к такой работе".

Еще одно интересное направление, о котором говорит Ватагин, — возврат к легким однодвигательным истребителям. Стоит только обратить внимание на зарубежную тенденцию: у множества стран есть однодвигательные истребители F-16, на смену которым идут самолеты пятого поколения F-35. Огромный потенциал РД-33 позволяет на его базе создать более современный мотор с тягой до 11 тонн.

Штурмовой спецназовец

Транспортно-десантные операции, огневая поддержка, обеспечение действий сил специального назначения — вот лишь неполный список того, что может новый военно-транспортный вертолет Ми-8АМТШ-ВН.

Военно-транспортный вертолет Ми-8АМТШ-ВН Николай Новичков/ТАСС

Машина разработана фирмой "Миль" на базе Ми-8АМТШ, известного под грозным именем "Терминатор". Опытный образец этого типа впервые продемонстрировали широкой публике на выставке МАКС-2017.

По данным производителя, благодаря бортовому комплексу обороны, титановой и кевларовой броне вертолет получил повышенную боевую живучесть и защищенность. Броня укрывает не только экипаж и наиболее важные агрегаты вертолета, но и грузовую кабину с десантниками. Для удобства их высадки Ми-8АМТШ оборудован двумя сдвижными дверями и дополнительными люками.

На борту машины пулеметы калибра 12,7 мм, неуправляемые ракеты, бомбы различного калибра, а также комплекс управляемых ракет с обзорно-прицельной системой, что позволяет вести борьбу с воздушными и наземными целями, уничтожать огневые точки и бронетехнику противника.

В основе новой несущей системы вертолета — усовершенствованный винт с цельнокомпозитными лопастями современной аэродинамической компоновки. Его применение в сочетании с более мощными двигателями позволило повысить маневренность, скорость полета, получить новые характеристики при работе в высокогорье и жарком климате. Еще одна важная особенность Ми-8АМТШ-ВН — более эффективный Х-образный рулевой винт.

Вертолет оснащен гиростабилизированной оптико-электронной системой, дополненной поисковым прожектором с инфракрасным спектром, двухдиапазонным светотехническим оборудованием и адаптирован под применение очков ночного видения. Многие боевые задачи могут выполняться в автоматическом режиме благодаря интегрированному пилотажно-навигационному комплексу и цифровому автопилоту. Во время полета он уменьшает нагрузку на экипаж.

Дальнейшее развитие

Для того чтобы полностью обеспечить развитие и строительство новых моделей, ЦИАМ провела достаточно обширную научно-исследовательскую работу. Это позволило получить научно-технический задел (НТЗ), по которому будет идти развитие данного направления.

В таком НТЗ указывалось, что принцип работы вертолетных двигателей будущих поколений должен строиться на простом принципе термодинамического цикла Брайтона. В этом случае развитие и строительство новых агрегатов будет перспективным. Что касается конструктивного исполнения новых моделей, то они должны быть с одновальным газогенератором, а силовая турбина с выводом вала мощности вперед через данный газогенератор. Кроме этого, в конструкцию должен входить и встроенный редуктор.

В соответствии со всеми требованиями научно-технического задела на Омском МКБ были начаты работы по изготовлению такой модели двигателя для вертолета, как ТВ ГДТ ТВ-0-100, мощность этого аппарата должна была составлять 720 л. с., а применять его было решено на такой машине, как Ка-126. Однако в 90-е годы все работы были остановлены, несмотря на то что в тот период устройство было достаточно совершенным, а также имело возможность форсировать мощность до таких показателей, как 800–850 л. с.

Новое "сердце" для гражданской машины

Многоцелевой вертолет Ми-171А2 — одна из самых современных модификаций вертолетов типа Ми-8/17, результат глубокой модернизации сертифицированной за рубежом гражданской модели Ми-171А1. Обновление получили несущая система с трансмиссией, электронная начинка и "сердце" машины — двигатель.

Многоцелевой вертолет Ми-171А2 Роман Азанов/ТАСС

Турбовальный двигатель ВК-2500 разработан Объединенной двигателестроительной корпорацией (ОДК) в рамках программы импортозамещения. Агрегат пришел на смену украинскому ТВ3-117, которым оснащались вертолеты Ми-8/17 поздних серий. Сегодня на Ми-171А2 устанавливаются моторы последней модификации ВК-2500ПС-03 — гражданская версия двигателей, применяемых на боевых ударных вертолетах Ми-28Н.

Основные отличия нового двигателя — современная российская электронная система автоматического управления и противопомпажная защита. Блок автоматического регулирования и контроля БАРК-78, разработанный "ОДК-Климов", позволил увеличить мощность двигателя на чрезвычайном режиме, обеспечить поддержание режимов в более широком диапазоне температур наружного воздуха, повысить ресурсы и показатели топливной экономичности.

Как отмечают разработчики, винтокрылые машины с такими двигателями надежно защищены от отказа силовой установки, которая может возникнуть из-за мощных потоков воздуха или сильного снижения давления в условиях жаркого климата и в высокогорных районах.

В Ми-171А2 была модернизирована и система бортового оборудования. Применение цифрового комплекса КБО-17 концерна "Радиоэлектронные технологии", созданного по принципу "стеклянной кабины" с пилотажно-навигационным комплексом и видеокамерами, улучшило обзор при работе с внешней подвеской. Кроме этого, на вертолете применены современные системы предупреждения столкновения с землей, другими воздушными судами и препятствиями.

"В настоящее время Ростех проводит работы по расширению характеристик вертолета Ми-171А2 в части возможности взлета, посадки и перевозки пассажиров в условиях горной местности на высотах до 5 000 метров над уровнем моря, — рассказал ТАСС первый заместитель генерального директора Ростеха Владимир Артяков. — Для каждого пассажира и бортпроводника будет установлен комплект индивидуального кислородного оборудования. Проведение испытаний с последующим одобрением Росавиацией главного изменения в сертификат вертолета запланировано на 2022 год, после чего будет проводиться процедура валидации данной опции в авиационных властях Индии и других стран".

Производство на ОАО «Рыбинские моторы»

В это же время на ОАО «Рыбинские моторы» занимались доводкой такой модели двигателя, как ТВ ГДТ РД-600В. Мощность устройства составляла 1300 л. с., а использовать его планировали для такого типа вертолета, как Ка-60. Газогенератор для такого агрегата был выполнен по достаточно компактной схеме, в которую входил четырехступенчатый центробежный компрессор. В нем были 3 осевых ступени и 1 центробежная. Частота вращения, которую обеспечивал такой агрегат, достигала 6000 об/мин. Отличным дополнением было и то, что такой двигатель дополнительно снабжался защитой от пыли и грязи, а также от попадания других посторонних предметов. Данный тип двигателя прошел множество разнообразных испытаний, а его окончательная сертификация была завершена в 2001 году.

Далее стоит отметить, что параллельно с доработкой этого мотора специалисты работали над созданием турбовинтового двигателя ТВД-1500Б, который планировалось применять на вертолетах модели Ан-38. Мощность данной модели всего на 100 л. с. выше и, таким образом, составляла 1400 л. с. Что касается газогенератора, то его схема и комплектация были такими же, как и на модели РД-600В. При их разработке, создании и комплектации планировалось, что они будут составлять базу для семейства таких двигателей, как турбовальные, турбовинтовые.

Мотоцикл с вертолетным двигателем

На сегодняшний день производство различного рода техники продвинулось достаточно широко. Это справедливо практически для всех отраслей, включая производство мотоциклов. Каждый производитель старался всегда сделать свою новую модель более уникальной и оригинальной, чем у конкурентов. Из-за такого стремления не так давно компания Marine Turbine Technologies выпустила первый мотоцикл, в конструкцию которого входил вертолетный двигатель. Естественно, что данное изменение сильно затронуло как конструктивную часть машины, так и ее технические характеристики.

вертолетный двигатель для мотоцикла

Радиоуправляемые вертолеты своими руками

Еще около пяти лет назад радиоуправляемые модели были в диковинку для многих. Люди сбегались посмотреть на это чудо. Сегодня такая техника предлагается в самых различных комплектациях. Большинство предпочитает полностью готовые комплекты. Но есть и детали для самостоятельного изготовления.

Параметры техники

Естественно, что характеристики мотоцикла, который имеет в своем распоряжении двигатель от вертолета, обладает также уникальными техническими параметрами. Кроме того, что такое нововведение позволило разогнать мотоцикл до практически немыслимых 400 км/ч, есть и другие свойства, на которые также стоит обратить свое внимание.

Во-первых, объем топливного бака у такой модели составляет 34 литра. Во-вторых, вес техники достаточно сильно увеличился и составляет 208,7 кг. Мощность такого мотоцикла составляет 320 лошадиных сил. Максимальная возможная скорость, которую удалось развить на таком аппарате – 420 км/ч, а размер его колесных дисков составляет 17 дюймов. Последнее, о чем стоит сказать, так это о том, что работа вертолетного двигателя сильно сказалась и на процессе разгона, из-за чего техника достигает своего предела за считаные секунды.

мотоцикл с вертолетным двигателем

Первое такое творение, которое компания Marine Turbine Technologies показала миру, называлось Y2K. Тут можно добавить, что точное время разгона до 100 км/ч занимает всего полторы секунды.

Подводя итог всему вышесказанному, можно сказать, что отрасль по созданию вертолетных двигателей прошла достаточно долгий путь, а нынешнее развитие технологий позволило применять продукцию даже в такой технике, как мотоциклы.

Необходимые материалы

Чтобы изготовить такую летающую технику, понадобится пластик, стеклопластик, дерево, карбон и алюминий. Также нужен двигатель, аккумуляторы, лопасти, ротор, редуктор для хвоста. Кроме этого, понадобиться сервоприводы для управления, электронные компоненты, краска, клей и некоторые мелочи.

Сцепление

На самодельный вертолет своими руками нужно установить систему центробежного сцепления. Оно должно включать в себя маховик и кулачки, а также «колокол». Когда обороты дойдут до нужного уровня, кулачки раздвинутся и войдут в зацепление с ним.

Хвостовая балка

Данная деталь может быть изготовлена из алюминия, карбона или углепластика. Здесь важна жесткость. Внутри балки нужно расположить ременную передачу или же вал, через который вращение мотора будет передаваться на ротор на хвосте.

Управление шагом хвостового ротора

Самодельный вертолет предусматривает наличие машинки для управления хвостовым ротором. Так, можно применить длинную тягу через промежуточные качалки.

Электронная система

Без гироскопа, приемника, аккумуляторов и сервоприводов усилия просто обречены на провал. Самодельный вертолет на радиоуправлении не взлетит без вышеперечисленных деталей. Электронику тоже монтируют в корпусе летающей машины. Чтобы обеспечить безопасность, в электронную часть можно добавить выключатель и индикаторы заряда ботовых батарей.

Несколько советов

В качестве пульта для управления лучше приобрести готовое устройство. Собрать такое устройство с нуля не каждому под силу. Также нужно помнить, что в конструкции летательного аппарата не должно быть тяжелых моторов или аккумулятора. В противном случае машина не полетит в силу большой снаряженной массы.

самодельный одноместный вертолет

Сделать своими руками вертолет − очень увлекательное занятие. Но летать с ним – это настоящее искусство. Полеты самодельных вертолетов − особенное зрелище. Если научиться управлять аппаратом виртуозно, тогда вы определенно вызовите восторг у окружающих.

Другие самодельные аппараты

Далеко не все предпочитают самодельный вертолет на пульте управления. Некоторые любители техники предпочитают собирать вполне серьезные машины. Они выглядят почти как настоящие геликоптеры, просто изготовлены в большинстве достаточно кустарно. Но это все-таки хобби.

самодельный мини вертолет

Например, парень из Нигерии, который учится на физическом факультете, увлекается тем, что разбирает на запчасти старую автомобильную технику и собирает из этого настоящий самодельный вертолет. Чертежи парень разрабатывает также сам.

Про очередное свое детище нигерийский физик говорит, что собирал машину порядка восьми месяцев. Этот аппарат поднимался над нигерийскими землями более 6 раз. В качестве материала был использовать алюминиевый лом.

самодельный вертолет на пульте управления

Данный плод инженерной мысли оснащен мотором от автомобиля “Хонда”. Двигатель имеет мощность в 133 л. с. В кузове установлены сидения от «Тойоты». Другие комплектующие были от «Боинга», который терпел крушение неподалеку.

Еще один самодельный вертолет из бензопилы стал возможностью для заключенного организовать побег из тюрьмы. Правда, конструкция его была проста до банального. Заключенный приделал к бензопиле деревянный винт. Это дало возможность мужчине без труда преодолеть на таком «хеликоптере» более 100 метров.

А 82-летний житель Рязани, несмотря на свой возраст, увлекается авиацией и вертолетостроением. Токарь, фрезеровщик да и вовсе большой мастер собрал свой первый летательный аппарат в 30-летнем возрасте. Он тогда работал на одном из заводов в Алма-Аты. Там он познакомился с одним летчиком, а тот помог ему сконструировать самодельный одноместный вертолет.

Хоть этому вертолету уже порядка 50 лет, старый специалист все еще продолжает конструировать все новые и новые машины. Сегодня со своим сыном он пытается собрать еще одну модель аппарата. Сборка началась прямо во дворе, затем переехала в гараж.

В Харькове тоже живет один любитель вертолетной техники. Конечно, на его машине нельзя полетать над землей. Его вертолет оснащен автопилотом, а управление осуществляется по радиоканалу. Эта конструкция отличается наличием автопилота. Вертолет может облететь по 200 точек по заранее заданному маршруту, а также вернуться туда, откуда аппарат взлетал ранее.

Заключение

Вот мы и узнали, как сделать самодельный вертолет. Как видите, при должном уровне навыков и информации можно собирать достойные летательные аппараты.

Оцените статью
Рейтинг автора
4,8
Материал подготовил
Максим Коновалов
Наш эксперт
Написано статей
127
А как считаете Вы?
Напишите в комментариях, что вы думаете – согласны
ли со статьей или есть что добавить?
Добавить комментарий