Войти

Крутящий момент истины

2725
0
+1
Ми-38 в пассажирской модификации
Многоцелевой вертолет Ми-38 в пассажирской модификации.
Источник изображения: http://www.russianhelicopters.aero/

Скоростной вертолет нужен разработчикам, а не пассажирам

Уровень совершенства любого летательного аппарата определяется аэродинамическим качеством, которое у транспортно-пассажирских вертолетов примерно в три раза меньше, чем у самолетов аналогичного назначения, и достигается на значительно меньших скоростях.

Крейсерская скорость и соответствующее ей аэродинамическое качество определяют топливную эффективность, дальность и как следствие себестоимость летного часа. Отечественный Ми-38 с коммерческой нагрузкой 3300 килограммов на крейсерской скорости 280 километров в час при стандартном резервном и аэронавигационном запасе топлива на 30 минут покрывает расстояние порядка 900 километров.

“Для пассажирского вертолета важнее всего не скорость, а практическая дальность полета и приемлемая стоимость авиабилетов”

Казалось бы, чем быстрее, тем эффективнее, однако дальнейшему увеличению скорости вертолетов препятствует ряд факторов.

Ее дальнейшее наращивание после достижения 280 километров в час сопровождается интенсивным ростом волнового сопротивления на лопастях несущего винта. Требуется значительное увеличение мощности силовой установки.

Кроме того, по мере возрастания скорости и полной аэродинамической силы на несущем винте возникают и расширяются зоны повышенных, критических и закритических углов атаки лопастей и связанное с этим явление срыва воздушного потока. Это приводит к увеличению напряжений в лопастях, шарнирных моментах и потребных усилий в цепях управления. Растет вибрация летательного аппарата, происходит его разбалансировка. Ухудшается управляемость. В результате интенсивно сокращается ресурс ключевых элементов конструкции, таких как лопасти, втулка, автомат перекоса.

С ростом скорости расширяющиеся зоны срыва воздушного потока приводят к отклонению вектора полной аэродинамической силы в поперечном отношении, увеличению боковой силы на винте и кренящего момента. Для парирования этих явлений требуются увеличение полной аэродинамической силы несущего винта и отклонение ее вектора в поперечном отношении. Соответственно возрастают нерациональные траты мощности двигателя.

Есть и конструктивный фактор ограничения скорости полета. По результатам исследований, выполненных в КБ Миля, затрата мощности силовой установки для преодоления индуктивного сопротивления несущего винта на средней скорости составляет 40 процентов и уменьшается до 13 процентов на максимальной. Потери мощности на преодоление вредного сопротивления ненесущих частей вертолета составляют 15–10 процентов на средних скоростях и 40–35 процентов – на максимальной. Профильные потери мощности на вращение лопастей несущего винта на висении составляют 22–27 процентов, а на максимальной скорости полета – 50 процентов и более. Исследования показали, что увеличение крейсерской скорости на 15 процентов требует 30-процентной прибавки мощности силовой установки, что неприемлемо для пассажирских модификаций.

У осуществляющих перевозки людей вертолетов с хорошими аэродинамическими формами максимум эквивалентного качества достигается на скоростях около 230–240 километров в час и составляет 5,5 единицы. Но оно интенсивно уменьшается с увеличением скорости.


Курс на Запад

К настоящему времени все ухищрения проектантов в части увеличения крейсерской скорости и соответствующих ей величин аэродинамического качества и дальности полета практически исчерпаны.

Тем не менее вертолетные фирмы США и Западной Европы продолжают дорогостоящие исследования и экспериментальные работы по возможности создания машин, рассчитанных на максимальные скорости до 500 километров в час. Так, компании "Сикорский" и "Пясецкий" (США), "Еврокоптер" (Западная Европа) намерены достичь на концепт-вертолетах Х2 максимальной скорости 480 километров в час, на S-97 - 400, Х-49А – 370, Х3 – 430.

Зачем-то к этой гонке подключилось и АО "Вертолеты России" с концепт-моделями перспективных скоростных вертолетов (ПСВ) Ка-92 и Ми-Х1. Для оправдания финансовых затрат используется безотказно срабатывающий аргумент – мол, американцы не дураки. Только на выполнение НИР и ОКР в течение ближайших пяти лет потребуется более десятка миллиардов рублей. На двух последних международных выставках вертолетной индустрии HeliRussia ответственные представители ОКБ Камова и Миля вдохновенно демонстрировали свои концепты.

Было объявлено о выборе на конкурсной основе проекта для дальнейшей разработки и внедрения в серийное производство. Но поединок между Ка-92 и Ми-Х1 так и не состоялся. Оба ПСВ оказались несбыточной мечтой. Однако вскоре появилось решение о том, что ОКБ Миля приступит к разработке проекта пассажирского скоростного вертолета В-37 классической одновинтовой схемы с взлетной массой 10 500 килограммов и крейсерской скоростью 350–370 километров в час.

По результатам продувки модели В-37 в аэродинамической трубе ЦАГИ и выполненным расчетам сообщалось, что на крейсерской скорости около 360 километров в час с нормальной коммерческой нагрузкой 2500 килограммов его дальность полета составит те же 900 километров, что и у Ми-38 с его 280 километрами в час. Возможно ли это?


Цифры не врут

На Ми-38 и В-37 несущие винты имеют лопасти из современных композиционных материалов со стреловидными законцовками и эффективными профилями ЦАГИ. На В-37 шасси по сравнению с предшественником убирается в полете. Это немного улучшит аэродинамическое качество, но приведет к увеличению массы пустого вертолета. Другими принципиальными или революционными новациями, чтобы опровергнуть выводы М. Л. Миля, проектанты не располагают.


Аэродинамические качества вертолета
Источник: vpk-news.ru / amazonaws.com

На В-37 могут быть установлены известные отечественные двигатели ТВ7-117В или ВК-2500П. Более приемлем для получения крейсерской скорости ТВ7-117В с мощностью максимального продолжительного режима работы 2000 лошадиных сил и удельным расходом топлива 0,22 кг/л.с. в час. Кстати сказать, такая силовая установка будет иметь более высокую относительную массу по сравнению с имеющейся у Ми-38.

Воспользовавшись известной формульной зависимостью, можем определить расход топлива машины с полетной массой 10 500 килограммов. При заявленных параметрах он составит 2,44 кг/км.

Отношение массы пустого Ми-38 к максимальной взлетной составляет 0,53. Если принять, что оно вполне приемлемо и для перспективного В-37, масса последнего будет равна 5565 килограммам. С учетом служебной нагрузки 280 килограммов (включая двух пилотов, масло, невырабатываемое топливо), резервного (200 кг) и стандартного аэронавигационного (300 кг) запасов топлива – 6345 килограммов. Тогда масса расходуемого в полете топлива и перевозимого груза будет равна 4155 килограммам.

Следовательно, дальность полета В-37 с заявленной платной нагрузкой 2500 килограммов, запасом топлива 1655 килограммов при его расходе 2,44 кг/км составит 678 километров вместо заявленных 900. Кроме того, В-37 способен перевозить в два раза меньше пассажиров, чем Ми-38.

За достижение крейсерской скорости 360 километров в час на вертолете В-37 придется дорого заплатить. Несущий винт окажется более нагруженным под воздействием аэродинамических и других сил по сравнению с Ми-38. Потребуется более тяжелая дорогостоящая трансмиссия, способная воспринимать увеличенные крутящие моменты, передаваемые несущему и рулевому винтам.

Возникает вопрос: для каких целей пассажирскому В-37 необходима крейсерская скорость 360 километров в час, требующая существенных материальных и финансовых затрат на ее реализацию? Например, в европейской части Крайнего Севера, в Сибири и на Дальнем Востоке расстояния между действующими аэродромами составляют 1200–1400 километров. Чтобы свободно перемещаться, приоритетное значение имеет не сама по себе высокая крейсерская скорость, а практическая дальность полета и приемлемая стоимость авиабилетов. Этого В-37 явно не сможет обеспечить. Тогда зачем он нужен?


Григорий Кузнецов, кандидат технических наук


Опубликовано в газете "Военно-промышленный курьер" в выпуске № 7 (671) за 22 февраля 2017 года

Права на данный материал принадлежат
Материал размещён правообладателем в открытом доступе
Оригинал публикации
  • В новости упоминаются
Хотите оставить комментарий? Зарегистрируйтесь и/или Войдите и общайтесь!
ПОДПИСКА НА НОВОСТИ
Ежедневная рассылка новостей ВПК на электронный почтовый ящик
  • Разделы новостей
  • Обсуждаемое
    Обновить
  • 02.11 19:22
  • 5362
Без кнута и пряника. Россия лишила Америку привычных рычагов влияния
  • 02.11 15:22
  • 1
Способен ли китайский танк «Тип 99» превзойти М1 «Абрамс» или российский Т-90? (The National Interest, США)
  • 01.11 21:17
  • 3
"Удары неизбежны". Пентагон нащупал "слабость" в российской обороне
  • 01.11 13:59
  • 0
Вашингтон берется за Босфор и Дарданеллы
  • 01.11 05:48
  • 1
На Западе оценили «революционную» ракету Ирана
  • 01.11 04:24
  • 1
Глава МИД Армении: у нас с Россией есть разногласия, но у стран крепкие экономические связи
  • 01.11 02:58
  • 1
Правительство Марокко близко к закупке самолетов ВТА C-390 "Миллениум"
  • 31.10 12:10
  • 0
Отчаяние Киева: удар по Беларуси
  • 31.10 08:52
  • 1
NYT: США готовятся к возможной войне с КНР, изучая опыт украинского конфликта
  • 31.10 08:39
  • 4
Даже с ограниченными возможностями Зеленский продолжает искать для Украины путь вперед (The New York Times, США)
  • 31.10 03:26
  • 1
В США рассказали о неожиданной роли бомбардировщика B-21
  • 31.10 03:16
  • 0
К вопросу о "мировой истории войн", и не только. Часть 3.
  • 31.10 01:16
  • 0
К вопросу о "мировой истории войн", и не только. Часть 2.
  • 31.10 00:07
  • 0
К вопросу о "мировой истории войн" :), и не только. Часть 1.
  • 30.10 17:52
  • 1
Российские подлодки класса "Борей" — пожалуй, лучшие на планете (The National Interest, США)