Если внимательно посмотреть на разные вертолёты, то иногда можно заметить любопытную деталь. У одних хвостовой (или рулевой) винт открыт и хорошо виден, а у других он спрятан внутрь хвостовой балки. Такая конструкция называется фенестрон или веерный хвост.
Само слово происходит от французского fenêtre или «окно», потому что винт как будто находится в круглом окне хвоста.
Но зачем вообще понадобилось прятать винт? Ведь это усложняет конструкцию и ограничивает размер пропеллера. Чтобы понять это, сначала нужно разобраться, зачем рулевой винт нужен вообще.
Главный винт вертолёта вращается с огромной скоростью. По закону сохранения момента импульса возникает реакция. Фюзеляж стремится вращаться в противоположную сторону.
Этот эффект легко представить. Если попытаться резко раскрутить большой пропеллер, то сама конструкция будет пытаться повернуться в обратную сторону.
Чтобы компенсировать этот момент, используется рулевой винт, создающий боковую тягу. Он буквально толкает хвост в обратную сторону, не давая корпусу вертолёта вращаться.
Таким образом винт выполняет две задачи:
- компенсирует вращающий момент главного ротора
- позволяет пилоту управлять поворотом вертолёта (рысканьем)
В обычном случае это открытый пропеллер на конце хвостовой балки. Фенестрон устроен иначе. Винт находится внутри кольцевого канала, встроенного в хвост. Фактически это канальный вентилятор - пропеллер, работающий внутри трубы.
Такая конструкция выглядит необычно, но имеет ряд важных преимуществ.
Открытый хвостовой винт вращается со скоростью несколько тысяч оборотов в минуту и практически невидим в движении. В истории авиации было немало случаев, когда люди случайно заходили в опасную зону и получали тяжёлые травмы. Фенестрон значительно снижает этот риск. Винт закрыт корпусом и к нему сложнее случайно приблизиться.
Поэтому такая схема особенно полезна для санитарных вертолётов, спасателей и работы в городских условиях.
Вертолёты довольно шумные машины. Понятно, что основной винт испускает очень громкий звук. Но рулевой винт тоже делает огромный вклад в общую картину.
Когда лопасть движется через воздух, на её концах образуются вихри. Они создают характерный резкий «хлопающий» звук. Фенестрон уменьшает этот эффект. Канал подавляет вихри и используется больше узких лопастей. Например, у фенестрона может быть 8–18 маленьких лопастей, тогда как обычный хвостовой винт имеет всего 2–4. Это распределяет нагрузку и снижает шум.
При этом кажется, что канал мешает работе винта. Но в аэродинамике происходит обратное. Когда винт работает в канале, уменьшаются потери энергии на краях лопастей. Воздух не может «утекать» в стороны, и тяга становится более направленной.
Этот принцип вообще широко применяется в технике. Канальные вентиляторы, турбовентиляторные двигатели или судовые винты. При некоторых режимах такой винт может быть даже эффективнее, чем открытый.
Открытый хвостовой винт может пострадать от веток, камней, мусора или ударов о препятствия. Кольцевой канал работает как защитный кожух, уменьшая риск повреждений.
Но если всё так здорово, то почему бы не ставить такой винт абсолютно на все вертолёт? По той причине, что как обычно есть недостатки.
Канал ограничивает размер винта. А чем больше винт - тем легче ему создавать тягу. Потому и диапазон применения связан с параметрами вертолёта. Сам кольцевой корпус добавляет некоторый вес и требуется более сложная аэродинамическая форма хвоста. Всё это выливается или в новые ограничения, или в издержки.
Поэтому на многих вертолётах по-прежнему используют классический открытый рулевой винт.
Не забывайте ставить лайки статье! Это важно для развития проекта.
Канал проекта в Telegram с эксклюзивными материалами!