Двухвинтовая (соосная) схема вертолета

При двухвинтовой схеме вертолетов обеспечивается взаимное уравновешивание реактивных моментов несущих винтов (НВ) вращением их в противоположных направлениях. Поэтому вертолеты выполняются без рулевого винта, и мощность силовой установки используется для привода несущих винтов в большей степени, чем у одновинтовых вертолетов (примерно на 8 – 10%). В этом заключается основное преимущество двухвинтовой схемы вертолетов перед одновинтовой. Расположение двух несущих винтов может быть различным. Существуют следующие схемы: соосная, продольная, поперечная, с перекрещивающимися винтами.

В соосной схеме несущие винты располагаются один под другим и оси обоих винтов совпадают. При этом вал верхнего несущего винта проходит внутри полого вала нижнего. Плоскости вращения НВ находятся на таком расстоянии одна от другой, чтобы исключить схлестывание (касание или столкновение) лопастей верхнего и нижнего винтов на всех режимах полета и маневрах вертолета.

Основными преимуществами вертолетов соосной схемы являются:
- сравнительно малые их габариты;
- высокая массовая отдача;
- простота конструкции (исключая несущую систему);
- аэродинамическая симметрия, которая обеспечивает простоту пилотирования вертолета. Малый разнос масс обеспечивает вертолету высокую маневренность.

Недостатком схемы является взаимное влияние несущих винтов, приводящее к снижению их общей тяги по сравнению с тягой таких же, но изолированно работающих винтов. Это объясняется неблагоприятным влиянием на работу нижнего винта струи воздуха, отбрасываемой верхним. Необходимость значительного увеличения расстояния между плоскостями вращения несущих винтов при увеличении их диаметра также затрудняет широкое развитие вертолетов этой схемы в направлении увеличения грузоподъемности. Кроме того, у вертолетов соосной схемы более сложные трансмиссия (передача) к несущим винтам и управление ими, чем у одновинтовых.

Продольное и поперечное управление вертолетами соосной схемы обеспечивается, как и у одновинтовых, соответствующим наклоном результирующей аэродинамической силы несущих винтов. Путевое управление обеспечивается различным изменением шага (угла установки лопастей) верхнего и нижнего НВ. При этом их реактивные моменты становятся различными (одновременно могут отклоняться рули направления по вращению винта с большим шагом). Вертолет поворачивается в сторону большего реактивного момента. Такое управление, когда общий шаг несущих винтов изменяется на различную величину, называется дифференциальным. Оно широко применяется и в других двухвинтовых схемах. Нижний несущий винт менее эффективен и поэтому к.п.д. несущей системы в целом меньше, чем у двухвинтовых вертолетов других схем. Из-за короткого фюзеляжа усложняется обеспечение достаточной путевой устойчивости. Соосная схема с успехом применяется для вертолетов малой и средней грузоподъемности. Наибольшего развития эта схема достигла в нашей стране, где под руководством Н. И. Камова построен целый ряд вертолетов соосной схемы.