Главная / На Досуге / Почему вертолёты не умеют летать так же высоко, как самолёты

Вчера, 07:50

Почему вертолёты не умеют летать так же высоко, как самолёты

386

В горах./ Фото: scalemania.ru

Вертолёт изначально создавался для работы, которую не в состоянии выполнить самолёты: он может взлетать с небольшой площадки, зависать над землёй и выполнять роль небольшого воздушного грузовика. Впрочем, ограничения у него тоже есть, и не все они очевидные, например, вертолёт не может летать на слишком большой высоте.

1. Воздух как опора

Лопасть несущего винта./ Фото: youtube.com

Несмотря на принципиальные различия между ними, самолёт и вертолёт летают при помощи крыла, только работает оно по-разному. В случае с самолётом крыло используется, чтобы планировать: проще говоря, оно скользит по воздушному потоку, а тот уже обеспечивает подъёмную силу. В свою очередь, вертолётный винт состоит из нескольких лопастей, но форму лопасти имеют такую же, как и крыло самолёта. Правда, принцип здесь совершенно другой – вертолёту не требуется разгон, ему не нужен набегающий поток воздуха, вместо этого вращается сам несущий винт. Вертолёт должен с большой скоростью раскрутить лопасти и «оттолкнуться» ими от воздуха, то есть он самостоятельно создаёт воздушный поток и подъёмную силу.

Воздушный поток./ Фото: aviapix.ru

Чем быстрее вращается винт, тем с большей скоростью проходит через него воздушный поток, и тем больше скорость и грузоподъёмность вертолёта. Впрочем, это работает лишь в обычных условиях, когда вертолёт находится в пределах своей рабочей высоты, но если высота увеличивается сверх всякой меры, ситуация меняется очень быстро. Причина этому – снижение плотности воздуха: уже на высоте около 3 тысяч метров над уровнем моря плотность уменьшается примерно на четверть, а к пяти тысячам всё становится ещё хуже. Через винт проходит гораздо меньше воздуха, чем требуется для его нормальной работы, подъёмная сила падает сама по себе, а запаса тяги перестаёт хватать, даже если на малых высотах он был очень большим.

Аэродинамика крыла./ Фото: youtube.com

С самолётом всё работает гораздо проще: при помощи двигателей он поддерживает постоянную скорость, а набегающий поток воздуха создаёт подъёмную силу. Вертолёт же делает всё сам за счёт мощности своего двигателя, и когда плотность воздуха падает, нагрузку на силовую установку приходится увеличивать. Бесконечно это продолжаться не может – у двигателя есть свои пределы, и это накладывает очень большие ограничения.

2. Возможности техники

Механика сложная и хрупкая./ Фото: pikabu.ru

Силовую установку вертолёта невозможно сделать слишком мощной. Используя современные технологии, удалось построить компактные газотурбинные двигатели и нарастить их мощность, но дальше всё упирается в технические ограничения: вес двигателя растёт, рабочая температура увеличивается, а нагрузка на механику выходит за грань разумного. Повышенная нагрузка на узлы и агрегаты приведёт лишь к дополнительному износу и риску поломок, а сделать их прочнее без наращивания массы не так уж просто.

Наклон лопастей регулируется./ Фото: rusvipavia.ru

Впрочем, мощность двигателя – это не единственное препятствие на пути пилота, который собрался подняться повыше. Во время подъёма неизбежно придётся увеличивать угол атаки (наклон лопастей винта) и наращивать скорость его вращения, а это уже чревато серьёзными проблемами. Если пилот переусердствует, появятся побочные эффекты – это будут как минимум опасные для вертолёта вибрации, как максимум – срыв воздушного потока с лопастей, потеря управления и падение. У каждого вертолёта есть весьма жесткий рабочий диапазон, и выход из него обычно не приводит ни к чему хорошему. Когда плотность воздуха падает, пилот может в некоторой степени компенсировать это, но всему есть предел – будь то скорость вращения винта, наклон лопастей или же мощность двигателя.

3. Потолок и рекорды

Вертолёт имеет ограничения по высоте./ Фото: d-r.su

Сама конструкция вертолёта – это главная причина, по которой его потолок находится гораздо ниже, чем обычно летает самолёт, тем более если речь заходит о пассажирских авиалайнерах. Интересно, что в отличие от самолёта, вертолёт имеет два «потолка». Первый – это его максимальная высота, на которую он взбирается во время полёта, к тому же с увеличением скорости он сможет использовать набегающий поток воздуха. Второй потолок – это максимальная высота для зависания на одном месте, и эта цифра куда меньше, поскольку вертолёту приходится полагаться только на собственный двигатель.

Вертолёт не может забраться слишком высоко./ Фото: mtsprout.nl

Большая часть лёгких вертолётов способна зависать в воздухе на высоте в 3-4 километра, а лететь они могут 5-6 километров. И разумеется, эта высота считается от уровня моря, а не от поверхности земли в какой-то конкретной местности, откуда и происходит очень интересное ограничение. В гористой местности на вертолётах летать очень сложно, и чем выше расположены горы, тем сложнее ситуация. Конечно, всё зависит от конкретного случая, но даже у самых низких гор предгорья расположены на высоте от 200 до 600 метров над уровнем моря. По этой причине вертолётная площадка на высоте 1-2 километра накладывает серьёзные ограничения на полёты, а тем более на спасательные миссии. Снять туристов с горы бывает попросту невозможно даже в хорошую погоду и при наличии места для посадки.

Облегчённый вертолёт для полёта на большой высоте./ Фото: wikipedia.org

Конечно, бывали случаи, когда вертолёты забирались на куда большую высоту, чем заявлено в характеристиках, но это исключения из правил. Одни вертолёты тестировали в рамках программы испытаний, другие заставляли работать под экстремальными нагрузками в чрезвычайных ситуациях, над третьими же ставили эксперименты ради рекордов.

«Леклерк»: что из себя представляет самый дорогой танк Европейского Союза

Хоть возможности вертолётов и ограничены, они способны на многое, особенно если к этому добавить современные технологии. Яркий тому пример – американский ударный вертолёт «Апач», который уже полвека состоит на вооружении, до сих пор модифицируется и не собирается на пенсию.