Что такое "синхроптер"?

Постоянно когда натыкаюсь на какую то ранее мне совсем не известную тему — искренне удивляюсь этому. Ну как же так все это время я ДАЖЕ НЕ СЛЫШАЛ о таком ! А ведь это довольно известные темы. А уж сколько книг перечитано, сколько фильмов пересмотрено и сколько интернета не перелопачено ! А они все появляются и появляются.

Вот например синхроптер.

Сегодня вертолеты, построенные по схеме синхроптера, можно отнести к самым редким и наиболее интересными с конструктивной точки зрения машинами.  . Данная необычная схема была придумана Антоном Флеттнером в Германии в конце 1930-х годов. Впервые схема была применена на практике в вертолете Fl 265, который создавался по заказу Кригсмарине.

Синхроптеры можно было бы отнести к вертолетам поперечной схемы, поскольку валы двух их винтов расположены по бокам корпуса. Однако оси вращения этих винтов расположены под углом другу к другу, а плоскости вращения — пересекаются.

У синхроптеров, как у вертолетов соосной, продольной и поперечной схем, рулевой винт отсутствует. Несущие же винты вращаются синхронно в противоположные стороны, а их валы связаны друг с другом жесткой механической системой. Это гарантированно предотвращает столкновение лопастей при разных режимах и скоростях полета.

Направлением полета синхроптера управляют исключительно изменением угла установки лопастей винтов. При этом из-за перекрещивания плоскостей вращения винтов, а значит сложения подъемных сил в местах перекрещивания, возникает момент кабрирования, то есть подъема носовой части. Этот момент компенсируется системой управления. В целом же, считается, что синхроптером проще управлять в режиме висения и на скоростях больше 60 километров в час.

К достоинствам таких вертолетов относится экономия топлива за счет отказа от рулевого винта и возможность более компактного размещения агрегатов. Кроме того, синхроптерам характерна большая часть положительных качеств вертолетов соосной схемы. К недостаткам же относится необычайная сложность механической жесткой связи валов винтов и системы управления автоматами перекоса. В целом это делает вертолет дороже, по сравнению с классической схемой.

Свой первый полет вертолет Fl 265 совершил в мае 1939 года, всего было выпущено 6 таких машин. Его преемник — вертолет Fl 282 «Колибри», также построенный по схеме синхроптера, совершил первый полет в октябре 1941 года. Этих вертолетов выпустили уже побольше — около 24 экземпляров. В 1945 году Чарльз Каман, который является основателем компании Kaman Aircraft, построил первый американский синхроптер, получивший обозначение Kaman K-125. В дальнейшем компания Kaman Aircraft занималась выпуском серийных синхроптеров, и в настоящее время она является единственным серийным производителем вертолетов данного типа в мире.

В вертолетах, построенных по схеме синхроптера, втулки винтов располагаются на небольшом расстоянии, если сравнивать с диаметром самих винтов. При этом винты вращаются в противоположных направлениях, а оси вращения валов расположены под углом друг к другу, плоскости вращения винтов пересекаются. Синхронизация вращения винтов происходит за счет наличия жесткой механической связи между их валами, что гарантирует предотвращение столкновения крутящихся лопастей в полете. Считается, что использование данной схемы упрощает управление летательным аппаратом в режиме висения или полета на малой скорости, а также позволяет экономить горючее за счет отказа от передачи вращения на хвостовой винт.

Немецкие синхроптеры Fl 265 и Fl 282

Поработав над вариантами различных схем несущих винтов, немецкий конструктор Флеттнер создал собственную: два пересекающихся винта. Эту схему он впервые опробовал на своем вертолете Fl.265. Данная экзотическая схема стала основной для всех вертолетов Флеттнера в предвоенные и военные годы. В 1937 году был создан первый проект вертолета с перекрещивающимися несущими винтами противоположного вращения, а в 1938 году немецкий флот оформил заказ на постройку 6 таких вертолетов, получивших обозначение Fl.265. Это был одноместный летательный аппарат, с носовым креплением силовой установки, в роли которой использовался двигатель Bramo Sh-14А мощностью 119 кВт с охлаждающим вентилятором. Два перекрещивающихся несущих винта монтировались на наклонных стойках и были снабжены демпферами.

Первый опытный образец нового вертолета совершил полет в мае 1939 года. В августе того же года вертолет, выполненный по схеме синхроптера, совершил свой первый полет в режиме авторотации. Позднее данная машина попала в аварию, когда ее винты перехлестнулись между собой в полете. Но несмотря на это, следующая машина Fl.265-V2 прошла довольно широкомасштабные флотские испытания на Балтике и Средиземном море. При этом полеты совершались с палубы кораблей, и даже отрабатывалась посадка на подводную лодку. На испытаниях был потерян еще один вертолет. Несмотря на это машина была признана пригодной для использования в роли разведчика и противолодочного средства. Прорабатывалось и использование синхроптера вермахтом — для буксировки через речные преграды лодок и установки перекидных мостиков.

Хотя данный вертолет в целом показал себя довольно хорошо, без проблем мог войти и выйти из режима авторотации, некоторые сомнения вызывала уязвимость машины. По информации сайта airwar.ru, в Германии были проведены учебные бои с использованием синхроптера Fl.265 и истребителя Bf.109E. Результаты 20-минутного воздушного боя фиксировались на кинопулемет и не показали ни одного поражения вертолета, который мог легко уклониться от атаки, используя свою маневренность. В 1940 году решение о развертывании серийного выпуска Fl.265 было готово, но к этому моменту подоспел новый вертолет Флеттнера Fl.282, который был уже двухместным, и все внимание и работы были переключены на него.

Вертолет Fl.282 «Колибри» изначально задумывался двухместной машиной (пилот и наблюдатель), что существенно должно было повысить его достоинства в качестве разведывательного аппарата. При этом место наблюдателя находилось сразу за стойками винтов, а сидел он лицом назад. Такое его положение позволяло совершать полеты без пассажира, не нарушая центровки аппарата. Проект нового вертолета был готов к июлю 1940 года. Впервые в практике Флеттнера двигатель был размещен в средней части фюзеляжа. В результате использования такого решения летчик получал отличный обзор. Охлаждение двигателя происходило через открытую нижнюю часть фюзеляжа с помощью деревянного вентилятора. Запуск двигателя производился с помощью продувки цилиндров сжатым воздухом. При этом двигатель работал на трансмиссию, которая обеспечивала вращение двух независимых валов винтов, которые имели устройства отсоединения от мотора и тормоз. Используемые на вертолете два двухлопастных винта были синхронизированы таким образом, чтобы их лопасти оказывались параллельными при угле поворота 45 градусов. При этом угол установки винтов составлял 12 градусов в сторону от фюзеляжа и 6 градусов вперед.

«Колибри» оказался наиболее доведенным до ума и самым летающим вертолетом Третьего рейха. Данная машина смогла пройти полный комплекс испытаний. Основная часть этой работы легла на плечи пилота-испытателя Ганса Фуйстинга, который не только испытывал вертолет, но и подготовил на него 50 пилотов. При этом один из новичков погиб во время выполнения слепого полёта в условиях облачности. Причиной данной аварии признали превышение разрешенной скорости пикирования, которая для Fl.282 составляла 175 км/ч. В случае возникновения такой необходимости синхроптер мог садиться и в режиме авторотации без применения автомата управления шагом винтов, хотя во время совершения одной из таких посадок был поврежден хвост летательного аппарата.

Новый вертолет оказался довольно маневренной машиной и был устойчив в полете. На скорости полета 60 км/ч летчик мог позволить себе бросить управление. На меньших скоростях полета сказывалась некоторая продольная неустойчивость вертолета, особенно на скорости 40 км/ч. К небольшим недостаткам этого синхроптера можно было отнести и наличие небольшой вибрации на земле, которая исчезала сразу же после совершения взлета. Хотя конструкция некоторых узлов Fl.282 была на тот момент излишне тяжелой и сложной, в целом данный вертолет оказался хорошо продуманным летательным аппаратом. В ходе проведения испытаний один из образцов налетал 95 часов без замены каких-либо узлов. А установленный на синхроптер Fl.282 двигатель обладал ресурсом в 400 часов между переборками.

Успех испытаний «Колибри» позволил военным заказать сразу 1000 таких машин. Но бомбардировки союзников, которые вывели из строя заводы БМВ и «Флеттнера», расположенные в Йохаништале, позволили собрать всего 24 таких вертолета опытной серии. Из них после войны союзником досталось 3 таких машины. Вертолеты Fl.282-V15 и V23 были захвачены американцами, а третий достался СССР. В течение некоторого времени захваченная машина использовалась, как учебное пособие на кафедре вертолетостроения в МАИ.

Американская история синхроптера.

Вьетнам-эвакуация раненых Kaman HH-43В Huskie (1966 год)

Первый полёт прототипа Kaman HH был совершён в 1947 году. Серийное производство — с 1950 года, всего выпущено около 400 машин в различных модификациях. Вертолёт использовался в поисково-спасательных операциях, в том числе — в ходе Вьетнамской войны. В начале 1970-х годов выведен из эксплуатации.

Kaman K-MAX

Современный синхроптер K-Max

К современным моделям синхроптеров можно отнести разработку американской компании Kaman Aerospace — K-Max. В июне 2015 года как раз появилась информация о том, что компания готова возобновить выпуск своего синхроптера, об этом сообщает Aviation Week. Готовящаяся к открытию производственная линия предприятия будет использоваться для серийного выпуска как пилотируемых, так и беспилотных версий данного вертолета. Предполагается, что поставки первых синхроптеров новой сборки заказчикам будут осуществлены в 2017 году. По информации компании Kaman Aerospace, в настоящее время уже получены заказы от двух фирм.

В частности, заказ на две машины был размещен швейцарской компанией Rotex Hellicopters. В парке данной компании уже есть подобные машины, их швейцарцы используют для расчистки завалов. Вторым заказчиком этих необычных вертолетов выступила американская компания Helicopter Express, которая использует K-Max для тушения пожаров и перевозки грузов.

Производство синхроптеров K-Max, которые также известны как K-1200, осуществлялось компанией Kaman Aerospace с 1991 года по 2003 год. В 1994 году вертолет получил сертификат летной годности Федерального управления гражданской авиации США. За это время на предприятии было изготовлено примерно 40 данных летательных аппаратов, большую их часть купил Корпус морской пехоты армии (КМП) США. Помимо этого вертолеты были поставлены сухопутным войскам Колумбии и гражданским компаниям из Швейцарии, Германии, Перу и Новой Зеландии. Особенностью вертолета K-Max, как нетрудно догадаться, является поперечное расположение двух несущих винтов, плоскости вращения которых расположены под углом друг к другу и пересекаются. Вращение винтов синхронизировано и осуществляется в противоположных направлениях.

Синхроптер K-Max при длине 15,8 метра и высоте 4,14 метра оснащается винтами, диаметр которых составляет 14,7 метра. Собственная масса вертолета K-MAX составляет 2334 кг, а максимальная взлетная масса — 5443 кг. Вертолет в состоянии транспортировать до 2720 кг различных грузов, что больше веса самой машины. При этом K-Max может развивать в полете скорость до 185 км/ч и совершать перелеты на расстояние до 500 км. В настоящее время на базе данной машины создается грузовой беспилотник, испытания которого КМП США проводил, начиная с 2011 года, в Афганистане. В то же время базовые версии вертолета K-MAX предназначались для пожаротушения, использования на лесоразработках и для решения других задач.

Возобновленное производство вертолетов будет осуществляться на предприятиях компании Kaman Aerospace, расположенных в Джэксонвилле (штат Флорида) и Блумфилде (штат Коннектикут). Согласно оценкам предприятия-изготовителя, продажа первых 10 таких вертолетов позволит получить доход в размере от 75 до 85 миллионов долларов. При этом сообщается, что возобновление производства не потребует от компании существенных финансовых вложений и новые машины заказчики начнут получать с 2017 года.

По информации ЦАМТО, еще в марте 2007 года компании «Каман» и «Локхид Мартин» подписали соглашение о создании совместного предприятия по разработке беспилотника, созданного на базе синхроптера K-MAX. При этом «Локхид Мартин» выступила основным подрядчиком и интегратором систем управления машины, а компания «Каман» отвечала за выпуск платформы. Начиная с ноября 2011 года и по май 2014 года два беспилотных аппарата, созданных на базе K-MAX, довольно успешно испытывались в Афганистане. Всего они совершили там 2000 вылетов, проведя в воздухе 2150 часов. За это время с помощью беспилотных K-MAX американские военные доставили в интересах Корпуса морской пехоты США 2,04 миллиона килограммов различных грузов.

источники

http://www.airwar.ru/enc/oh/fl282.html

http://www.airwar.ru/enc/oh/fl265.html

https://nplus1.ru/news/2015/06/08/kaman

http://panzerbar.livejournal.com/2095959.html

http://topwar.ru/77499-sinhropter-vertolet-neobychnoy-konstrukcii.html

https://nplus1.ru/news/2015/06/24/helicopters