Akademik

Преобразуемый аппарат

Преобразуемый аппарат: винтокрылый летательный аппарат, несущая система которого в зависимости от режима полёта изменяет свои функции или способ создания подъёмной силы. Например, на П. а. с поворотными в продольной плоскости винтами на концах крыла винты из несущих на вертолётных режимах (вертикальный взлёт, разгон, торможение, вертикальная посадка) после их поворота становятся тянущими воздушными винтами на режимах полёта по-самолётному. Исследовалась схема одновинтового П. а., у которого после вертикального взлёта и разгона по-вертолётному несущий винт останавливается и превращается в самолётное крыло. Могут быть и другие конструктивные компоновки, например, со складыванием лопастей остановленного винта (или винтов) назад по потоку.
Силовая установка П. а. в зависимости от его компоновки и типа движителя может быть такой же, как у вертолёта (турбовинтовой двигатель), комбинированной (турбовинтовой двигатель и турбореактивный двигатель), преобразуемой (турбовинтовой двигатель в турбореактивный двигатель, и наоборот, полностью или частично, в зависимости от режима полёта). Наиболее близка к широкому практическому использованию компоновка П. а. с двумя поворотными несущетянущими винтами на концах крыла.
По сравнению с вертолётом П. а. имеет большую скорость и дальность полёта, но меньшую весовую отдачу. В зависимости от нагрузки на несущий винт П. а. делятся на аппараты с тяжелонагруженными (иногда их причисляют к самолёт вертикального взлёта и посадки) и легконагруженными винтами (называемыми также преобразуемыми вертолётами или вертолётами-самолётами). Винт П. а. должен работать на двух различных режимах — на вертолётном и самолётном. На вертолётном режиме необходим винт большого диаметра с небольшими круткой лопастей и нагрузкой на ометаемую поверхность, а на самолётном — винт меньшего диаметра с большими круткой и нагрузкой. Так как получить винт, хорошо работающий на обоих режимах, не представляется возможным, выбираются компромиссные параметры винта в соответствии с предполагаемыми условиями эксплуатации и назначением П. а. Окружные скорости, необходимые для получения максимального кпд винта на обоих режимах, различны. Поэтому при переходе с одного режима на другой приходится существенно изменять обороты двигателя. Двигатели могут быть установлены как в фюзеляже, так и на концах крыльев и поворачиваться вместе с винтами. Крыло П. а. — обычного самолётного типа с проходящим через него синхронизирующим валом. Для того чтобы избежать задевания лопасти за крыло (на самолётном режиме), оно может быть установлено с обратной стреловидностью.
Построенные и летавшие в 60-е гг. П. а. ХС-142А (США) и CL-84 (Канада) имели тяжелонагруженые винты самолётного типа. Чтобы избежать значительных потерь тяги при обдувке крыла потоком от винтов на режиме висения, крыло на П. а. этого типа делают поворачивающимся вместе с винтами. Такая схема создаёт проблемы в области аэродинамики на вертикальных и переходных режимах. Для продольного и путевого управления на переходных режимах в хвостовой части устанавливаются устройства, создающие тягу (рулевые винты, реактивные сопла). Кроме того, используется отклонение аэродинамических поверхностей, расположенных в потоке от винтов. Поперечное управление осуществляется дифференциальным изменением тяги винтов. Большая нагрузка на винт у П. а. этого типа не позволяет совершать посадку на режиме авторотации, а также на неподготовленные площадки. П. а. с тяжелонагруженными винтами могут совершать взлёт (посадку) и по-самолётному. При этом они перевозят значительно большую нагрузку. На самолётных режимах управление П. а. обоих типов производится обычными аэродинамическими рулями.
П. а. с легконагруженными винтами — XV-3, XV-15 фирмы «Белл» (США, 1954—1975) имеют винты вертолётного типа с циклическим управлением лопастей. В связи с тем, что потеря тяги винтов от обдувки крыла у легконагруженных винтов значительно меньше, чем у тяжелонагруженных (вследствие меньшей относительной площади обдувки), на эти П. а. устанавливаются неподвижные крылья. Для уменьшения при взлёте эффекта обдувки крыла устанавливаются отклоняемые вниз закрылки, элероны и носок крыла. Управление П. а. на вертолётных режимах полностью соответствует управлению вертолётом поперечной схемы.
В конце XIX в. стали появляться первые патенты и проекты П. а., получивших в конце 1930-х гг. за рубежом название «конвертопланы». Первыми были предложены П. а. с поворотными винтами. В начале 20-х гг. появились проекты П. а. с поворотным крылом. В 30-е гг. была предложена схема П. а. с останавливаемым в полёте несущим винтом, который превращался в крыло. В 50—70-е гг. построен ряд экспериментальных П. а. с поворотными винтами (например, Белл XV-15) и поворотными крыльями, а в 80-х гг. начались работы по созданию П. а. практического назначения (по схеме с поворотными винтами) — V-22 фирмы «Белл» (США) — опытная серия.