logo
4 Разд_3 (Тимченко)

3.11. Выбор двигателя

Силовой установкой (СУ) вертолета осуществляется преобразование энергии сгорания топлива в механическую работу вращения НВ и РВ, привода различных агрегатов и аппаратуры. Основная часть мощности СУ (до 85...90%) расходуется на привод НВ.

Привод силовой установки может быть механическим или реактивным. Реактивный привод здесь не рассматривается, так как он пока не нашел широкого применения в вертолетостроении.

При механической передаче вращение от двигателя к несущему винту и другим элементам осуществляется с помощью трансмиссии.

На современных легких вертолетах с механическим приводом несущего винта силовые установки комплектуются в основном поршневыми или газотурбинными двигателями (см. подразд. 2.1, 2.2).

В состав типовой СУ легкого вертолета входят:

Двигатель(и) и системы СУ:

  1. система запуска двигателя;

  2. внешняя система питания двигателя топливом (баки, насосы подкачки, трубопроводы, краны-фильтры, заправочные устройства);

  3. системы охлаждения (для поршневых двигателей);

  4. системы всасывания воздуха (с учетом ПЗУ);

  5. системы выхлопа (с учетом ЭВУ);

  6. системы управления двигателями;

  7. системы крепления двигателя и его капотов;

Основные требования к силовой установке легкого вертолета:

  1. малый удельный вес СУ;

  2. простота изготовления и ремонта;

  3. легкий монтаж и демонтаж двигателя;

  4. удобный подход к двигателю во время эксплуатации;

  5. нормальное охлаждение двигателя на всех режимах полета в расчетное время года (возможность регулирования охлаждения; уменьшение затрат мощности на охлаждение);

  6. амортизация вибраций и колебаний двигателя преимущественно его системой крепления;

  7. прочность силовых узлов и элементов крепления двигателя в расчетных случаях нагружения согласно нормам прочности.

Особенности силовой установки вертолета предопределяются схемой, компоновкой, типом и конструкцией двигателя.

При выборе двигателя должны учитываться следующие показатели:

Малые масса двигателя и удельный расход топлива (а также минимальные шум и эмиссия) особенно важны для вертолета, так как потребная энерговооруженность вертолета больше, а следовательно, и его силовая установка относительно тяжелее, чем у самолета. При этом дальность, вследствие меньшего аэродинамического качества несущей системы вертолета и более ограниченного запаса топлива, также существенно меньше. Для справки: у вертолета Сикорский S-65 аэродинамическое качество  = 4,5; у вертолета Боинг-Вертол V-114 ‑  = 3,9. У современных дозвуковых самолетов аэродинамическое качество  = 15…18, у сверхзвуковых самолетов ‑  = 8...12.

Вертолеты с одним двигателем примерно на 1/3 дешевле при покупке и примерно настолько же дешевле в эксплуатации. Однако вертолеты с двумя двигателями ГТД более безопасны, рассчитаны в основном для полётов над водоёмами, горами и населенными пунктами, а также в условиях ограниченной видимости. Вертолёты с двумя ПД в данное время созданы в единичных экземплярах.

Для полётов в зимнее время года, в облаках, по приборам необходима противообледенительная система, которая только на некоторых легких вертолётах может устанавливаться как дополнительная опция.

Требование создания вертолета с большим статическим потолком приводит к необходимости применения двигателя большей высотности и, как правило, большей мощности.

Ошибка в определении (занижении) мощности двигателя может привести к сезонности применения вертолета (вертолет будет способен висеть и взлетать вертикально только зимой).