Вертолёт, 2006 №2

Для экспериментальных исследований аэродинамических характеристик аппарата был построен специальный испытательный стенд с тензометрическими датчиками и весами. Полученные результаты использовались для проектирования последующей модификации аппарата массой 28 кг с двигателем мощностью 10 кВт и подъемной силой 560 Н. Его летные испытания были проведены в 2003 году.

Проектирование ЛА, имеющих в своей конструкции систему «винт в кольце», велось в начале 90-х годов по заказу НПК «Экотранс» (Тюмень). В рамках хоздоговорных НИР были выполнены работы по аэродинамическому проектированию несущей и движительной винтовых систем аэростатического комбинированного ЛА конструкции А.И. Филимонова. Аппарат представлял собой гибрид самолета, аэростата и вертолета с сильно развитой центральной частью корпуса в виде тора, внутренняя полость которого заполнялась легким газом.

На основании полученных результатов был спроектирован и построен на Тюменском судоремонтном заводе малоразмерный летный вариант аппарата. Его испытания проходили в 1995 году. Аппарат совершал полеты с работающей винтовой несущей системой, однако не смог выйти на расчетный самолетный режим из-за недостатка мощности.

В 1995 году по заказу коммерческого предприятия велось проектирование тяжелых многовинтовых летающих платформ, предназначенных для выполнения крановых операций в строительных работах. Несущие винты устанавливались с перекрытием в едином кольцевом обтекателе, внутренняя полость которого заполнялась легким газом, что обеспечивало аэростатическую разгрузку аппарата. На данную конструкцию был оформлен патент (№ 208014, авторы Л.Г. Крицкий, О.А. Завалов, В.И. Шайдаков).

В начале 90-х годов аспирант кафедры A.В. Зорин под научным руководством B.И. Шайдакова принимал участие в аэродинамическом проектировании автожира, создаваемого в ОСКБЭС МАИ. Автожир «Авиатика-МАИ 890А» разрабатывался на базе серийно выпускаемого самолета «Авиатика-890». Конструкция аппарата позволяла своими силами смонтировать вместо крыльев автожирную приставку, представляющую собой двухлопастный винт с общим горизонтальным шарниром и непосредственным управлением в поперечном канале. Продольное и путевое управление осуществлялось с помощью самолетных рулей.

Для выполнения аэродинамических расчетов на базе обобщенной дисковой вихревой теории были разработаны специальные методы, позволяющие исследовать все аэродинамические характеристики авторотирующего винта. С их помощью определены ЛТХ автожира в различных условиях полета, аэродинамические нагрузки, действующие на НВ, характеристики устойчивости и управляемости. Проектные данные автожира: взлетная масса — 350 кг, максимальная скорость — 130 км/ч, дальность полета — 300 км, потолок — 3000 м. К 1995 г. успешно прошли летные испытания аппарата.

В 1998 году начались проектные работы над сельскохозяйственным автожиром МАИ-205, предназначенным для выполнения авиационно-химических работ.

Основные параметры автожира: взлетная масса — 500 кг, максимальная скорость — 120 км/ч, потолок — 2000 м. В 2000–2001 гг. проведены летные испытания автожира.

Приход в 1995 году на преподавательскую работу академика РАН М.Н. Тищенко внес живую струю в проектно-конструкторскую деятельность кафедры. Под его руководством по заказу ОАО «Роствертол» конструкторы, аэродинамики и динамики кафедры вместе со специалистами МВЗ им. М.Л. Миля приступили к разработке эскизного проекта легкого многоцелевого вертолета Ми-60 МАИ. В процессе работы над проектом была изготовлена модель вертолета и проведены ее экспериментальные исследования в аэродинамической трубе Т-1. Полученные зависимости коэффициентов сопротивления, подъемной силы и момента тангажа корпуса вертолета положены в основу расчета балансировочных и летно-технических характеристик ЛА. Расчеты велись с использованием методов и программ, разработанных на базе обобщенной дисковой вихревой теории винта. Максимальная скорость полета вертолета составляет 210 км/ч. В случае отказа одного из двигателей вертолет может продолжать полет со скоростью 60-130 км/ч на высотах до 2000 м либо найти подходящую площадку и совершить безопасную посадку.

Изготовлен полноразмерный технический макет вертолета, экспонировавшийся на международном авиасалоне МАКС-2001, выполнены исследования аэродинамических и динамических свойств вертолета, а также характеристик его управляемости. В 1998 году заведующим кафедрой стал канд. техн. наук доцент Ю.М. Игнаткин — воспитанник кафедры, высококвалифицированный специалист в области аэродинамики вертолета. С 1992 года он ведет научное направление по расчетно-экспериментальным исследованиям новых перспективных несущих винтов со специальными законцовками лопастей. В дозвуковых и трансзвуковых аэродинамических трубах МАИ, а также на оборудовании кафедры проведены продувки различных типов законцовок, изучены физические процессы формирования сходящих с них вихревых образований, что позволяет искать пути совершенствования геометрических форм лопастей с высокими аэродинамическими характеристиками. Работы ведутся совместно с кафедрой аэродинамики МАИ и ОАО «Камов».

Кроме исследований в области квазилинейных дисковых вихревых теорий НВ, на кафедре ведутся разработки его нелинейных математических моделей в режимах осевой обдувки. В 1988–1995 гг. на базе нелинейной лопастной теории НВ рассматривалась модель вихревого следа по схеме Лэндгриба — с концевыми вихревыми жгутами и внутренними дискретными вихревыми пеленами. Для этого разработаны математические методы по определению размеров ядер концевых вихревых жгутов, в которые сворачивается периферийная часть вихревых пелен, а также по определению их скоростей перемещения под действием самоиндукции вследствие их искривленности. Показано, что в своем движении концевые вихри отстают от движения внутренних вихревых пелен, что приводит к сильной деформации всей вихревой структуры. При этом наблюдается быстрое поджатие отходящего от винта вихревого следа. Все это находится в полном соответствии с известными экспериментальными данными. Из расчетов следует, что дискретность и нелинейность вихревого следа оказывают заметное влияние на распределенные по лопасти аэродинамические нагрузки, особенно в концевых сечениях лопастей из- за влияния концевого вихря от впереди идущей лопасти. Влияние нелинейности на интегральные аэродинамические характеристики НВ менее заметно.

Автожир МАИ-205

Полноразмерный технический макет вертолета Ми-60 МАИ

В последние годы на базе обобщенной дисковой вихревой теории на кафедре велись разработки математической модели НВ в режимах осевой обдувки. Было показано, что решение сводится к рассмотрению системы кольцевых вихрестоков, распределенных по поверхности активного диска. Закон распределения по диску НВ погонной интенсивности вихрей и стоков находится в зависимости от исходного закона циркуляции Г(г) и определяется из решения интегрального уравнения.

…В заключение следует сказать, что кафедра бережно хранит заветы своего первого научного руководителя академика Бориса Николаевича Юрьева, который говорил: «Преподаватель только тогда отвечает своему основному назначению, когда находится на переднем крае науки». Следуя этому завету, коллектив кафедры проводит большую работу по внедрению новейших научных разработок в учебный процесс, создавая на их основе учебные пособия и включая их в тематику курсового и дипломного проектирования. Это позволяет выпускать грамотных, высококвалифицированных специалистов, подготовленных к требованиям сегодняшнего дня.

МНЕНИЕ

Борис Слюсарь: «Мы уверены в своих силах»