სპორტული თვითმფრინავებისა და ვერტმფრენების ძრავების დიზაინი. როგორ მუშაობს ვერტმფრენი? წარმოება OJSC Rybinsk Motors-ში
დღეს ადამიანებმა გამოიგონეს მრავალი სხვადასხვა ტიპის ტექნოლოგია, რომელსაც შეუძლია არა მხოლოდ გზებზე გადაადგილება, არამედ ფრენაც. თვითმფრინავებმა, ვერტმფრენებმა და სხვა თვითმფრინავებმა შესაძლებელი გახადეს საჰაერო სივრცის შესწავლა. ვერტმფრენის ძრავები, რომლებიც საჭირო იყო შესაბამისი მანქანების ნორმალური მუშაობისთვის, ძალზე ძლიერია.
მოწყობილობის ზოგადი აღწერა
ამჟამად, ასეთი ერთეულების ორი ტიპი არსებობს. პირველი ტიპი არის დგუშიანი ძრავები ან მეორე ტიპი არის ჰაერის ამოსუნთქვის ძრავები. გარდა ამისა, სარაკეტო ძრავას შეუძლია ვერტმფრენის ძრავის როლიც. თუმცა, ის ჩვეულებრივ არ გამოიყენება, როგორც მთავარი, მაგრამ მოკლედ შედის აპარატის მუშაობაში, როდესაც საჭიროა დამატებითი სიმძლავრე, მაგალითად, დაშვების ან აფრენის დროს.
ადრე მათ ხშირად იყენებდნენ ვერტმფრენებზე დასაყენებლად. მათ ჰქონდათ ერთი ლილვის დიზაინი, მაგრამ მათ საკმაოდ ძლიერად დაიწყეს ჩანაცვლება სხვა ტიპის აღჭურვილობით. ეს განსაკუთრებით შესამჩნევი გახდა მრავალძრავიან ვერტმფრენებზე. ამ ტიპის ტექნოლოგიაში ყველაზე ფართოდ გამოიყენება ორლილოვანი ტურბოპროპული ვერტმფრენის ძრავები ე.წ. თავისუფალი ტურბინით.
ორმაგი ლილვის ერთეულები
ასეთი მოწყობილობების გამორჩეული თვისება ის იყო, რომ ტურბო დამტენს არ ჰქონდა პირდაპირი მექანიკური კავშირი მთავარ როტორთან. ორმაგი ლილვის ტურბოპროპის ერთეულების გამოყენება საკმაოდ ეფექტურად ითვლებოდა, რადგან მათ შესაძლებელი გახადეს ვერტმფრენის ენერგეტიკული სტრუქტურის სრულად გამოყენება. საქმე ის არის, რომ ამ შემთხვევაში აღჭურვილობის მთავარი როტორის ბრუნვის სიჩქარე არ იყო დამოკიდებული ტურბო დამტენის ბრუნვის სიჩქარეზე, ამან შესაძლებელი გახადა ოპტიმალური სიხშირის არჩევა თითოეული ფრენის რეჟიმისთვის ცალკე. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, ორლილოვანი ტურბოპროპული ვერტმფრენის ძრავა უზრუნველყოფდა ელექტროსადგურის ეფექტურ და საიმედო მუშაობას.
რეაქტიული პროპელერის მართვა
ვერტმფრენები ასევე იყენებენ რეაქტიულ პროპელერს. ამ შემთხვევაში, წრეწირის ძალა გამოყენებული იქნება უშუალოდ პროპელერის პირებზე, მძიმე და რთული მექანიკური ტრანსმისიის გამოყენების გარეშე, რომელიც მთელ პროპელერს აიძულებს ბრუნვას. ასეთი წრეწირის ძალის შესაქმნელად გამოიყენება ან ავტონომიური რეაქტიული ძრავები, რომლებიც განლაგებულია როტორის პირებზე, ან მიმართავენ გაზის გადინებას (შეკუმშული ჰაერი). ამ შემთხვევაში, გაზი გამოვა სპეციალური საქშენების ხვრელების მეშვეობით, რომლებიც განლაგებულია თითოეული დანის ბოლოს.
რაც შეეხება რეაქტიული დისკის ეკონომიურ მუშაობას, აქ ის მექანიკურს ჩამოუვარდება. თუ თქვენ აირჩევთ ყველაზე ეკონომიურ ვარიანტს მხოლოდ რეაქტიულ მოწყობილობებს შორის, მაშინ საუკეთესოა ტურბორეაქტიული ძრავა, რომელიც მდებარეობს პროპელერის პირებზე. თუმცა, ასეთი მოწყობილობის კონსტრუქციულად შექმნა ძალიან რთული აღმოჩნდა, რის გამოც ასეთ მოწყობილობებს ფართო პრაქტიკული გამოყენება არ მიუღიათ. ამის გამო ვერტმფრენის ძრავების ქარხნებმა მასობრივი წარმოება არ დაიწყეს.
ტურბოშაფტის მოწყობილობების პირველი მოდელები
პირველი ტურბო ლილვის ძრავები შეიქმნა ჯერ კიდევ 60-70-იან წლებში. აღსანიშნავია, რომ მაშინ ასეთი აღჭურვილობა სრულად აკმაყოფილებდა არა მხოლოდ სამოქალაქო ავიაციის, არამედ სამხედრო ავიაციის ყველა საჭიროებას. ასეთმა ერთეულებმა შეძლეს უზრუნველყონ პარიტეტი და ზოგიერთ შემთხვევაში უპირატესობა კონკურენტების გამოგონებებზე. ტურბო ლილვის შვეულმფრენის ძრავების ყველაზე მასიური წარმოება მიღწეული იქნა TV3-117 მოდელის შეკრებით. აღსანიშნავია, რომ ამ მოწყობილობას ჰქონდა რამდენიმე განსხვავებული მოდიფიკაცია.
გარდა ამისა, პოპულარული გახდა D-136 მოდელიც. ამ ორი მოდელის გამოშვებამდე იწარმოებოდა D-25V და TV2-117, მაგრამ იმ დროისთვის ისინი კონკურენციას ვეღარ უწევდნენ ახალ ძრავებს და ამიტომ მათი წარმოება შეჩერდა. თუმცა, შეიძლება ითქვას, რომ საკმაოდ ბევრი მათგანი იქნა წარმოებული და ისინი ჯერ კიდევ დამონტაჟებულია საჰაერო ტრანსპორტის იმ ტიპებზე, რომლებიც საკმაოდ დიდი ხნის წინ გამოვიდა.
აღჭურვილობის გრადაცია
80-იანი წლების შუა ხანებში გაჩნდა საჭიროება ვერტმფრენის ძრავის დიზაინის გაერთიანება. პრობლემის გადასაჭრელად, გადაწყდა, რომ ყველა ტურბოლილვისა და ტურბოპროპის ძრავა, რომელიც იმ დროისთვის ხელმისაწვდომი იყო, საერთო ზომის დიაპაზონში მოეყვანა. ეს წინადადება მთავრობის დონეზე მიიღეს და ამიტომ გაჩნდა დაყოფა 4 კატეგორიად.
პირველ კატეგორიას მიეკუთვნება მოწყობილობები 400 ცხ.ძ. ს., მეორე - 800 ლ. ს., მესამე - 1600 ლ. თან. ხოლო მეოთხე - 3200 ლ. თან. გარდა ამისა, დაშვებული იქნა ვერტმფრენის გაზის ტურბინის ძრავის კიდევ ორი მოდელის შექმნა. მათი სიმძლავრე 250 ცხ.ძ. თან. (0 კატეგორია) და 6000ლ. თან. (კატეგორიის 5). გარდა ამისა, ითვლებოდა, რომ ამ მოწყობილობების თითოეულ კატეგორიას შეეძლო ენერგიის გამომუშავება 15-25% -ით.
Შემდგომი განვითარება
ახალი მოდელების შემუშავებისა და მშენებლობის სრულად უზრუნველსაყოფად CIAM-მა ჩაატარა საკმაოდ ვრცელი კვლევითი სამუშაოები. ამან შესაძლებელი გახადა სამეცნიერო და ტექნიკური საფუძვლის (NTR) მოპოვება, რომლის მიხედვითაც ამ ტერიტორიის განვითარება წარიმართება.
ეს NTZ მიუთითებდა, რომ მომავალი თაობების ვერტმფრენის ძრავების მუშაობის პრინციპი უნდა ეფუძნებოდეს ბრეიტონის თერმოდინამიკური ციკლის მარტივ პრინციპს. ამ შემთხვევაში პერსპექტიული იქნება ახალი აგრეგატების განვითარება და მშენებლობა. რაც შეეხება ახალი მოდელების დიზაინს, მათ უნდა ჰქონდეთ ერთლილოვანი გაზის გენერატორი და დენის ტურბინა დენის ლილვის წინ გამომავალი გაზის გენერატორის მეშვეობით. გარდა ამისა, დიზაინი ასევე უნდა მოიცავდეს ჩაშენებულ გადაცემათა კოლოფს.
სამეცნიერო და ტექნიკური ფონის ყველა მოთხოვნის შესაბამისად, ომსკის დიზაინის ბიუროში დაიწყო მუშაობა ისეთი ვერტმფრენის ძრავის მოდელის წარმოებაზე, როგორიცაა TV GDT TV-0-100, ამ მოწყობილობის სიმძლავრე უნდა ყოფილიყო 720 ცხ.ძ. . ს., და გადაწყდა მისი გამოყენება ისეთ მანქანაზე, როგორიცაა Ka-126. თუმცა, 90-იან წლებში ყველა სამუშაო შეჩერდა, იმისდა მიუხედავად, რომ იმ დროს მოწყობილობა საკმაოდ მოწინავე იყო და ასევე ჰქონდა სიმძლავრის გაზრდის შესაძლებლობა ისეთ ინდიკატორებზე, როგორიცაა 800-850 ცხ.ძ. თან.
წარმოება OJSC Rybinsk Motors-ში
ამავდროულად, Rybinsk Motors OJSC ასწორებდა ძრავის ისეთ მოდელს, როგორიცაა ტელევიზორი GDT RD-600V. მოწყობილობის სიმძლავრე 1300 ლიტრი იყო. ს., და იგეგმებოდა მისი გამოყენება ისეთი ტიპის ვერტმფრენისთვის, როგორიც არის Ka-60. ასეთი განყოფილების გაზის გენერატორი დამზადდა საკმაოდ კომპაქტური დიზაინის მიხედვით, რომელიც მოიცავდა ოთხსაფეხურიან ცენტრიდანულ კომპრესორს. მას ჰქონდა 3 ღერძული და 1 ცენტრიდანული საფეხური. ასეთი აგრეგატის მიერ მოწოდებული ბრუნვის სიჩქარე 6000 rpm-ს აღწევდა. შესანიშნავი დამატება იყო ის, რომ ასეთი ძრავა დამატებით აღჭურვილი იყო მტვრისა და ჭუჭყისგან დაცვით, ასევე სხვა უცხო ობიექტების შეღწევისგან. ამ ტიპის ძრავამ გაიარა მრავალი განსხვავებული ტესტი და მისი საბოლოო სერტიფიცირება დასრულდა 2001 წელს.
გარდა ამისა, აღსანიშნავია, რომ ამ ძრავის დახვეწის პარალელურად, სპეციალისტები მუშაობდნენ TVD-1500B ტურბოპროპის ძრავის შექმნაზე, რომლის გამოყენებაც ან-38 ვერტმფრენებზე იყო დაგეგმილი. ამ მოდელის სიმძლავრე მხოლოდ 100 ცხ.ძ. თან. უფრო მაღალი და ამით შეადგენდა 1400 ლ. თან. რაც შეეხება გაზის გენერატორს, მისი განლაგება და აღჭურვილობა იგივე იყო, რაც RD-600V მოდელზე. მათი განვითარების, შექმნისა და კონფიგურაციის დროს დაიგეგმა, რომ ისინი საფუძვლად დაედო ძრავების ოჯახს, როგორიცაა ტურბოლილვები და ტურბოპროპები.
მოტოციკლი ვერტმფრენის ძრავით
დღეს, სხვადასხვა ტიპის აღჭურვილობის წარმოება საკმაოდ ფართოდ განვითარდა. ეს ეხება თითქმის ყველა ინდუსტრიას, მათ შორის მოტოციკლების წარმოებას. თითოეული მწარმოებელი ყოველთვის ცდილობდა, რომ მისი ახალი მოდელი უფრო უნიკალური და ორიგინალური ყოფილიყო, ვიდრე მისი კონკურენტები. ამ სურვილის გამო, Marine Turbine Technologies-მა ახლახან გამოუშვა პირველი მოტოციკლი, რომელიც ვერტმფრენის ძრავით იკვებებოდა. ბუნებრივია, ამ ცვლილებამ დიდად იმოქმედა როგორც მანქანის სტრუქტურულ ნაწილზე, ასევე მის ტექნიკურ მახასიათებლებზე.
აღჭურვილობის პარამეტრები
ბუნებრივია, უნიკალური ტექნიკური პარამეტრები აქვს მოტოციკლის მახასიათებლებს, რომელსაც აქვს ვერტმფრენის ძრავა. გარდა იმისა, რომ ამგვარმა ინოვაციამ შესაძლებელი გახადა მოტოციკლის თითქმის წარმოუდგენელ 400 კმ/სთ-მდე აჩქარება, არის სხვა თვისებებიც, რომელთა ყურადღების მიქცევაც ღირს.
პირველ რიგში, ამ მოდელის საწვავის ავზის მოცულობა 34 ლიტრია. მეორეც, აღჭურვილობის წონა საკმაოდ საგრძნობლად გაიზარდა და შეადგენს 208,7 კგ-ს. ამ მოტოციკლის სიმძლავრე 320 ცხენის ძალაა. მაქსიმალური სიჩქარე, რაც შეიძლება მიღწეული იყოს ასეთ მანქანაზე, არის 420 კმ/სთ, ხოლო რგოლების ზომა 17 ინჩი. ბოლო, რაც აღსანიშნავია, არის ის, რომ ვერტმფრენის ძრავის მუშაობამ დიდად იმოქმედა აჩქარების პროცესზე, რის გამოც აღჭურვილობა რამდენიმე წამში აღწევს თავის ლიმიტს.
პირველ ასეთ ქმნილებას, რომელიც Marine Turbine Technologies-მა აჩვენა მსოფლიოს, ერქვა Y2K. აქვე შეგვიძლია დავამატოთ, რომ 100 კმ/სთ-მდე ზუსტი აჩქარების დრო მხოლოდ წამნახევარი სჭირდება.
ყოველივე ზემოაღნიშნულის შესაჯამებლად, შეგვიძლია ვთქვათ, რომ ვერტმფრენის ძრავების შექმნის ინდუსტრიამ გრძელი გზა გაიარა და ტექნოლოგიის ამჟამინდელმა განვითარებამ შესაძლებელი გახადა პროდუქტების გამოყენება თუნდაც ისეთ აღჭურვილობაში, როგორიცაა მოტოციკლები.
შვეულმფრენის მთავარი როტორის პირები ისე უნდა იყოს აგებული, რომ საჭირო ამწევი ძალის შექმნისას მათ გაუძლოს ყველა დატვირთვას. და ისინი არა მხოლოდ გაუძლებდნენ, არამედ ექნებოდათ უსაფრთხოების ზღვარი ყველა სახის გაუთვალისწინებელ შემთხვევებზე, რომლებიც შეიძლება მოხდეს ფრენის დროს და ადგილზე ვერტმფრენის მოვლის დროს (მაგალითად, ქარის მკვეთრი აფეთქება, ჰაერის ზევით ნაკადი, მკვეთრი მანევრი, პირების ყინვა, პროპელერის არასწორად ბრუნვა ძრავის გაშვების შემდეგ და ა.შ.).
ვერტმფრენის მთავარი როტორის შერჩევის ერთ-ერთი დიზაინის რეჟიმი არის ვერტიკალური ასვლის რეჟიმი გაანგარიშებისთვის არჩეულ ნებისმიერ სიმაღლეზე. ამ რეჟიმში, პროპელერის ბრუნვის სიბრტყეში ტრანსლაციის სიჩქარის არარსებობის გამო, საჭირო სიმძლავრე უფრო დიდია.
იცოდნენ დაახლოებით შემუშავებული ვერტმფრენის წონა და დაადგინეს ტვირთის ზომა, რომლის აწევაც ვერტმფრენს მოუწევს, ისინი იწყებენ პროპელერის შერჩევას. პროპელერის არჩევა დამოკიდებულია პროპელერის დიამეტრის და მისი ბრუნვის რაოდენობაზე წუთში, რომლის დროსაც საპროექტო დატვირთვა შეიძლება აიწიოს ვერტიკალურად პროპელერის მიერ მინიმალური სიმძლავრის დახარჯვით.
ცნობილია, რომ მთავარი როტორის ბიძგი პროპორციულია მისი დიამეტრის მეოთხე სიმძლავრისა და მხოლოდ ბრუნების რაოდენობის მეორე სიმძლავრის, ანუ მთავარი როტორის მიერ შემუშავებული ბიძგი უფრო დამოკიდებულია დიამეტრზე, ვიდრე რიცხვზე. რევოლუციების. აქედან გამომდინარე, უფრო ადვილია მოცემული ბიძგის მიღება დიამეტრის გაზრდით, ვიდრე რევოლუციების რაოდენობის გაზრდით. ასე, მაგალითად, დიამეტრის 2-ჯერ გაზრდით, ვიღებთ ბიძგს 24 = 16-ჯერ მეტს, ხოლო ბრუნების რაოდენობის გაორმაგებით, ვიღებთ ბიძგს მხოლოდ 22 = 4-ჯერ მეტს.
იცოდეთ ძრავის სიმძლავრე, რომელიც დამონტაჟდება ვერტმფრენზე როტორის სამართავად, ჯერ აირჩიეთ როტორის დიამეტრი. ამისათვის გამოიყენება შემდეგი თანაფარდობა:
როტორის დანა მუშაობს ძალიან რთულ პირობებში. მასზე მოქმედებს აეროდინამიკური ძალები, რომლებიც ახვევენ მას, ახვევენ მას, ჭრიან და აშორებენ კანს. ასეთი აეროდინამიკური ძალების "წინააღმდეგობისთვის", დანა უნდა იყოს საკმარისად ძლიერი.
წვიმაში, თოვლში ან ღრუბლებში ყინვისთვის ხელსაყრელი პირობებით ფრენისას დანის მუშაობა კიდევ უფრო რთული ხდება. წვიმის წვეთები, რომლებიც ჭრიან დანას უზარმაზარი სიჩქარით, აფერხებენ საღებავს. როდესაც პირებზე ყინვა ჩნდება, წარმოიქმნება ყინულის წარმონაქმნები, რომლებიც ამახინჯებენ მის პროფილს, ხელს უშლიან მის მოძრაობას და ამძიმებენ მას. ვერტმფრენის ადგილზე შენახვისას ტემპერატურის, ტენიანობის და მზის სხივების უეცარი ცვლილებები დამანგრეველ გავლენას ახდენს დანაზე.
ეს ნიშნავს, რომ დანა არ უნდა იყოს მხოლოდ ძლიერი, არამედ უნდა იყოს იმუნური გარე გარემოს გავლენისგან. მაგრამ თუ მხოლოდ ეს! მაშინ დანა შეიძლება მთლიანად ლითონის დაფარვა, ანტიკოროზიული ფენით და პრობლემა მოგვარებულიყო.
მაგრამ არის კიდევ ერთი მოთხოვნა: დანა, გარდა ამისა, მსუბუქიც უნდა იყოს. ამიტომ, იგი კეთდება ღრუ, დანის დიზაინი დაფუძნებულია ლითონის სპარსზე, ყველაზე ხშირად ცვლადი კვეთის ფოლადის მილზე, რომლის ფართობი თანდათან ან ეტაპობრივად მცირდება ფესვის ნაწილიდან დანის ბოლომდე. .
შპარი, როგორც დანის ძირითადი გრძივი ძალის ელემენტი, შთანთქავს ათვლის ძალებს და ღუნვის მომენტს. ამ კუთხით, დანის შუბის მოქმედება მსგავსია თვითმფრინავის ფრთების სპარის. თუმცა, დანის სპარი ასევე ექვემდებარება ცენტრიდანულ ძალებს როტორის ბრუნვის შედეგად, რაც არ არის თვითმფრინავის ფრთების შუბლის შემთხვევაში. ამ ძალების გავლენის ქვეშ, დანა სპარი ექვემდებარება დაძაბულობას.
ფოლადის მილტუჩები შედუღებულია ან მოქლონებულია სპარზე, რათა მიამაგროს განივი ძალის ნაკრები - დანის ნეკნები. თითოეული ნეკნი, რომელიც შეიძლება იყოს ლითონის ან ხის, შედგება კედლებისა და თაროებისგან. ლითონის გარსი აწებება ან შედუღება ხდება ლითონის თაროებზე, პლაივუდის გარსაცმები წებოვანი ან შედუღებული ხის თაროებზე, ან პლაივუდის გარსი წებდება თითზე და ტილოს გარსი იკერება კუდზე, როგორც ნაჩვენებია. პროფილის მშვილდის ნაწილში ნეკნიანი ფლანგები მიმაგრებულია წინა სტრინგზე, ხოლო კუდის ნაწილში - უკანა სტრინგზე. სტრინგები ემსახურება როგორც დამხმარე გრძივი სიძლიერის ელემენტებს.
კანი, რომელიც ფარავს ნეკნების ფლანგებს, ქმნის დანას პროფილს ნებისმიერ მონაკვეთში. ყველაზე მსუბუქი თეთრეულის საფარია. ამასთან, იმისათვის, რომ თავიდან იქნას აცილებული პროფილის დამახინჯება ნეკნებს შორის მდებარე ადგილებში ქსოვილის საფარის გადახრის შედეგად, პირის ნეკნები უნდა განთავსდეს ძალიან ხშირად, დაახლოებით 5-6 სმ ერთმანეთისგან, რაც ხდის დანა უფრო მძიმე. დანის ზედაპირი ცუდად დაჭიმული ქსოვილის საფარით გამოიყურება ღეროვანი და აქვს დაბალი აეროდინამიკური თვისებები, რადგან მისი წევა მაღალია. ერთი რევოლუციის დროს იცვლება ასეთი დანის პროფილი, რაც ხელს უწყობს ვერტმფრენის დამატებითი ვიბრაციის გამოჩენას. ამიტომ ქსოვილის საფარი გაჟღენთილია დოპით, რომელიც გაშრობისას ძლიერად ჭიმავს ქსოვილს.
პლაივუდის ტყავის დამზადებისას მატულობს პირის სიმტკიცე და ნეკნებს შორის მანძილი შეიძლება გაიზარდოს 2,5-ჯერ ქსოვილით დაფარულ პირებთან შედარებით. წინააღმდეგობის შემცირების მიზნით, პლაივუდის ზედაპირი შეუფერხებლად მუშავდება და პრიალდება.
კარგი აეროდინამიკური ფორმები და დიდი სიძლიერე შეიძლება მიღწეული იყოს ღრუ ლითონის დანის დამზადებით. მისი წარმოების სირთულე მდგომარეობს ცვლადი განივი კვეთის სპარის დამზადებაში, რომელიც ქმნის პროფილის მშვილდს. დანის პროფილის კუდის ნაწილი დამზადებულია ლითონის ფურცლის გარსაცმისგან, რომლის წინა კიდეები შედუღებამდეა შუბლზე, ხოლო უკანა კიდეები მოქლონებულია.
ვერტმფრენის როტორის დანის პროფილი შეირჩევა ისე, რომ შეტევის კუთხის გაზრდისას, ნაკადის შეჩერება ხდება შეტევის მაქსიმალურ კუთხით. ეს აუცილებელია იმისათვის, რომ თავიდან იქნას აცილებული ნაკადის შეჩერება უკან დახევის პირზე, სადაც შეტევის კუთხეები განსაკუთრებით მაღალია. გარდა ამისა, ვიბრაციის თავიდან ასაცილებლად, პროფილი ისე უნდა შეირჩეს, რომ შეტევის კუთხის შეცვლისას წნევის ცენტრის პოზიცია არ შეიცვალოს.
დანის სიძლიერისა და მუშაობისთვის ძალიან მნიშვნელოვანი ფაქტორია წნევის ცენტრისა და პროფილის სიმძიმის ცენტრის შედარებითი პოზიცია. ფაქტია, რომ მოხრისა და ბრუნვის კომბინირებული მოქმედების ქვეშ, დანა ექვემდებარება თვითაღგზნებულ ვიბრაციას, ანუ ვიბრაციას მუდმივად მზარდი ამპლიტუდით (ფლტერი). ვიბრაციის თავიდან ასაცილებლად, დანა უნდა იყოს დაბალანსებული აკორდთან მიმართებაში, ანუ სიმძიმის ცენტრის პოზიცია აკორდზე ისე უნდა იყოს უზრუნველყოფილი, რომ თავიდან აიცილოს თვითმმართველობის მზარდი ვიბრაცია. დაბალანსების ამოცანა დგება იმის უზრუნველსაყოფად, რომ აშენებული პირის პროფილის სიმძიმის ცენტრი იყოს წნევის ცენტრის წინ.
როტორის პირის მკაცრი ოპერაციული პირობების გათვალისწინებისას უნდა აღინიშნოს, რომ წვიმის წვეთებით დანის ხის ტყავის დაზიანების თავიდან აცილება შესაძლებელია მისი წინა კიდის გასწვრივ ლითონის ფურცლის გამაგრებით.
დანის ყინულის წინააღმდეგ ბრძოლა უფრო რთული ამოცანაა. თუ ფრენის დროს ყინულის ისეთი სახეობები, როგორიცაა ყინვა და ყინვა, არ წარმოადგენს დიდ საფრთხეს ვერტმფრენისთვის, მაშინ მინის ყინული, თანდათანობით და შეუმჩნევლად, მაგრამ უკიდურესად მყარად იზრდება დანაზე, იწვევს დანის წონას, მისი პროფილის დამახინჯებას და, საბოლოო ჯამში, ამწევი ძალის დაქვეითებამდე, რაც იწვევს ვერტმფრენის კონტროლისა და სტაბილურობის მკვეთრ დაკარგვას.
თეორია, რომელიც არსებობდა ერთ დროს, იმის შესახებ, რომ ყინული ფრენისას ფრქვეული პირების მოძრაობით იშლებოდა, უსაფუძვლო აღმოჩნდა. დანის გაყინვა იწყება ჯერ ფესვის ნაწილიდან, სადაც დანის დახრილობა მისი დარტყმის მოძრაობის დროს მცირეა. შემდგომში, ყინულის ფენა იწყებს უფრო და უფრო გავრცელებას დანის ბოლოსკენ, თანდათან ქრება. ცნობილია შემთხვევები, როდესაც ყინულის სისქე ფესვის ნაწილზე აღწევდა 6 მმ-ს, ხოლო დანა ბოლოში - 2 მმ-ს.
გაყინვის თავიდან ასაცილებლად ორი გზა არსებობს.
პირველი გზა- ეს არის ამინდის პროგნოზის გულდასმით შესწავლა ფრენის არეალში, გზაზე შემხვედრი ღრუბლების თავიდან აცილება და ყინულისგან თავის დაღწევის მიზნით ფრენის სიმაღლის შეცვლა, ფრენის შეჩერება და ა.შ.
მეორე გზა- პირების აღჭურვა ყინვის საწინააღმდეგო მოწყობილობებით.
ამ მოწყობილობების მთელი სპექტრი ცნობილია ვერტმფრენის პირებით. როტორის პირებიდან ყინულის მოსაშორებლად, შეგიძლიათ
გამოყენებული უნდა იყოს სპირტის გამწმენდი, რომელიც სპირტს ასხურებს პროპელერის წინა კიდეზე. ეს უკანასკნელი წყალთან შერევისას აქვეითებს გაყინვის წერტილს და ხელს უშლის ყინულის წარმოქმნას.
ყინულის ამოღება შესაძლებელია როტორის პირებიდან ჰაერით, რომელიც ტუმბოს როტორის წინა კიდეზე დადებულ რეზინის კამერაში. გასაბერი კამერა არღვევს ყინულის ქერქს, რომლის ცალკეული ნაწილები შემდეგ აშორებს პროპელერის პირებს შემომავალი ჰაერის ნაკადით.
თუ როტორის პირის წინა კიდე დამზადებულია ლითონისგან, მაშინ მისი გაცხელება შესაძლებელია ელექტროენერგიით ან თბილი ჰაერით, რომელიც გადის როტორის წინა კიდეზე გაყვანილ მილსადენში.
მომავალი გვიჩვენებს, ამ მეთოდებიდან რომელი უფრო ფართოდ გამოიყენება.
მთავარი როტორის აეროდინამიკური მახასიათებლებისთვის დიდი მნიშვნელობა აქვს მთავარი როტორის პირების რაოდენობას და სპეციფიკურ დატვირთვას როტორის მიერ გატარებულ ფართობზე. თეორიულად, როტორის პირების რაოდენობა შეიძლება იყოს ნებისმიერი, ერთიდან უსასრულოდ დიდ რაოდენობამდე, იმდენად დიდი, რომ საბოლოოდ გაერთიანდეს სპირალურ ზედაპირზე, როგორც ეს იყო ლეონარდო და ვინჩის პროექტში ან ი.ბიკოვის ვერტმფრენ-ველოსიპედში. .
თუმცა, არსებობს პირების გარკვეული რაოდენობა, რომელიც ყველაზე ხელსაყრელია. პირების რაოდენობა არ უნდა იყოს სამზე ნაკლები, რადგან ორი პირით ხდება დიდი გაუწონასწორებელი ძალები და პროპელერის ბიძგის რყევები. ნაჩვენებია მთავარი როტორის ბიძგების ცვლილება მისი საშუალო მნიშვნელობის გარშემო ერთი როტორის შემობრუნების დროს ერთპირიანი და ორპირიანი პროპელერებისთვის. სამფრთიანი პროპელერი პრაქტიკულად ინარჩუნებს ბიძგის საშუალო მნიშვნელობას მთელი რევოლუციის განმავლობაში.
როტორის პირების რაოდენობა ასევე არ უნდა იყოს ძალიან დიდი, რადგან ამ შემთხვევაში თითოეული პირი მუშაობს წინა პირის მიერ შეწუხებულ ნაკადში, რაც ამცირებს მთავარი როტორის ეფექტურობას.
რაც უფრო მეტი პროპელერის პირია, მით უფრო დიდ ნაწილს იკავებს ისინი გაწმენდილი დისკის ფართობზე. შვეულმფრენის როტორის თეორიაში დანერგილია შევსების ფაქტორი o კონცეფცია, რომელიც გამოითვლება მთლიანი ფართობის თანაფარდობით.
ვერტმფრენის მთავარი როტორის დიზაინის მუშაობის რეჟიმისთვის (ციცაბო ასვლა), შევსების ფაქტორის ყველაზე ხელსაყრელი მნიშვნელობა არის 0,05-0,08 (საშუალო მნიშვნელობა 0,065).
ეს დატვირთვა საშუალოა. მსუბუქი დატვირთვა არის დატვირთვა 9-12 კგ/მ2 დიაპაზონში. ასეთი ტვირთის მატარებელი ვერტმფრენები მანევრირებადია და აქვთ მაღალი კრუიზის სიჩქარე.
საერთო დანიშნულების ვერტმფრენებს აქვთ საშუალო დატვირთვა 12-დან 20 კგ/მ2-მდე. და ბოლოს, დიდი დატვირთვა, რომელიც იშვიათად გამოიყენება, არის დატვირთვა 20-დან 30 კგ/მ2-მდე.
ფაქტია, რომ მიუხედავად იმისა, რომ მაღალი სპეციფიური დატვირთვა შვეულმფრენს უქმნის დიდ დატვირთვას, ძრავის გაფუჭების შემთხვევაში, ასეთი ვერტმფრენი სწრაფად დაეშვება თვითბრუნვის რეჟიმში, რაც მიუღებელია, რადგან ამ შემთხვევაში უსაფრთხოების დაცვა წარმოშობა კომპრომეტირებულია.
იმისთვის, რომ ვერტმფრენს ჰქონდეს მაღალი შესრულების მახასიათებლები და იყოს ეფექტური მანქანა, რომელიც ადვილად მართავს, ის უნდა აკმაყოფილებდეს მთელ რიგ მოთხოვნებს. ეს მოთხოვნები შეიძლება დაიყოს ზოგად ყველა თვითმფრინავისთვის (AC) და სპეციალურად, რაც დამოკიდებულია საბრძოლო გამოყენების დანიშნულებაზე და მახასიათებლებზე.
ზოგადი მოთხოვნები მოიცავს:
- - მინიჭებული ფრენის შესრულების მონაცემების, საკმარისი სტაბილურობისა და კონტროლირებადი მახასიათებლების მიღება ყველაზე დაბალი ენერგიის ხარჯებით;
- - სტრუქტურის საკმარისი (მაგრამ არა გადაჭარბებული) სიმტკიცე და სიმტკიცე, რაც უზრუნველყოფს საოპერაციო დატვირთვების შეწოვას ნარჩენი დეფორმაციების გარეშე და საშიში ვიბრაციების არარსებობა;
- - მაღალი საბრძოლო გადარჩენის უნარი, ანუ თვითმფრინავის უნარი გააგრძელოს მისიის შესრულება მტრის სასიკვდილო იარაღზე ზემოქმედების შემდეგ;
- - დიზაინის საიმედოობა, რაც დამოკიდებულია მის სრულყოფილებაზე, დამზადების ხარისხზე, საოპერაციო პირობებზე;
- - დიზაინის დამზადების შესაძლებლობა, ანუ წარმოების პროცესების ფართო მექანიზაციისა და ავტომატიზაციის შესაძლებლობა, მაღალი ხარისხის პროცესების გამოყენება (ჭედურობა, მოძრავი, შედუღება და ა.შ.), ნაწილებისა და შეკრებების სტანდარტიზაციის მაღალი ხარისხი;
- - სტრუქტურის მინიმალური წონა, რაც უზრუნველყოფილია მასალების რაციონალური არჩევანით, დენის სქემებით, ასევე არსებული დატვირთვების გარკვევით;
- - გამოყენების სიმარტივე, უზრუნველყოფილი საკმარისი რაოდენობის ოპერაციული კონექტორებით, ლუქებით შემოწმებისთვის და აღჭურვილობაზე მუშაობისთვის, კომპონენტებისა და სისტემების მინიმალური რაოდენობა, რომლებიც საჭიროებენ კორექტირებას და ეფექტური კონტროლის საშუალებების გამოყენებით;
- - შენარჩუნების უნარი, ანუ დაზიანებული ნაწილების სწრაფად და იაფად აღდგენის შესაძლებლობა, რაც უზრუნველყოფილია ძირითადი ნაწილებისა და ელემენტების ურთიერთშემცვლელობით და მოდულური სტრუქტურების ფართო გამოყენებით;
- - ფრენის უსაფრთხოება უზრუნველყოფილია აღჭურვილობის საიმედოობით, კარგი აეროდინამიკური მახასიათებლებით, სპეციალური ავტომატიზაციის გამოყენებით, რომელიც ხელს უწყობს პილოტირებას და სახიფათო ფრენის პირობების მოახლოების სიგნალს.
ამ მოთხოვნებიდან ბევრი წინააღმდეგობრივია. ვერტმფრენების დიზაინის დროს ეს წინააღმდეგობები დაძლეულია კომპრომისული გადაწყვეტილებების მიღებით ან ფუნდამენტურად ახალი დიზაინის შემუშავებით.
საავიაციო ტექნოლოგიების მზარდი სირთულის და ფრენის უსაფრთხოების დონის მზარდი მოთხოვნების გამო, მნიშვნელოვნად გაიზარდა JTA-სთვის ერგონომიული მოთხოვნების მნიშვნელობა. ერგონომიული მოთხოვნები დამოკიდებულია თვითმფრინავის, მისი კაბინის, საკონტროლო ბერკეტების, ხელსაწყოების და სხვა აღჭურვილობის ადაპტირებაზე ადამიანის ფიზიოლოგიურ და ფსიქოლოგიურ შესაძლებლობებზე, როგორც თვითმფრინავის, ისე პილოტის შესაძლებლობების ყველაზე ეფექტური გამოყენებისთვის. ამ მხრივ ძალიან მნიშვნელოვანია ფუნქციების სწორი განაწილება JIA ავტომატიზაციასა და პილოტს შორის.
ერგონომიული მოთხოვნები მოიცავს ჰიგიენურ, ანთროპომეტრულ, ფიზიოლოგიურ და ფსიქოფიზიოლოგიურ მოთხოვნებს LA ჰიგიენური მოთხოვნების შესაბამისად, მიკროკლიმატის სტანდარტებთან და ადამიანზე მავნე გარემო ფაქტორების ზემოქმედების შეზღუდვით (ხმაური, ვიბრაცია, ტემპერატურა და ა.შ.). ანთროპომეტრიული მოთხოვნები განსაზღვრავს სალონის ზომას, ბრძანების მართვის ბერკეტებს, მათ მდებარეობას ადამიანის სიმაღლის, კიდურების სიგრძის შესაბამისად და ა.შ. ფიზიოლოგიური მოთხოვნები განსაზღვრავს საკონტროლო ძალების სიდიდეს ადამიანის სხეულის შესაძლებლობების შესაბამისად. ფსიქოფიზიოლოგიური მოთხოვნები ახასიათებს თვითმფრინავისა და ინსტრუმენტების ადაპტირებას ადამიანის სენსორული ორგანოების მახასიათებლებთან.
გარდა ზემოთ ჩამოთვლილი ზოგადი მოთხოვნებისა, ვერტმფრენებს ექვემდებარება სპეციალური მოთხოვნები, რომლებიც ასახავს მათი დიზაინის სპეციფიკას, ფრენის რეჟიმებს, ამწეების შექმნის მეთოდებს, მართვას და ა.შ.
სპეციალური მოთხოვნები მოიცავს:
- - ვერტიკალური აფრენისა და დაშვების უზრუნველყოფა, მოცემულ სიმაღლეზე ცურვა;
- - ელექტროსადგურის უკმარისობის შემთხვევაში მთავარი როტორის (RO) თვითბრუნვის რეჟიმში უსაფრთხო დაშვების უზრუნველყოფა;
- - დასაშვები ვიბრაციის დონე.
სამხედრო ვერტმფრენის შემუშავებისას მას ექვემდებარება სპეციალური მოთხოვნები, რომლებიც განისაზღვრება მისი დანიშნულებითა და საბრძოლო გამოყენების პირობებით, ე.წ. ტაქტიკურ-ტექნიკური მოთხოვნებით (TTT). მათ დაადგინეს ფრენის მახასიათებლები, რომლებიც აუცილებელია დაკისრებული საბრძოლო მისიების ეფექტურად შესასრულებლად: მაქსიმალური სიჩქარე, ფრენის დიაპაზონი, ჭერი, ტვირთამწეობა, ეკიპაჟი, საჭირო აღჭურვილობა და იარაღი. TTT შემუშავებულია მეცნიერებისა და ტექნოლოგიების განვითარების ამჟამინდელი დონისა და მათი განვითარების უშუალო პერსპექტივების გათვალისწინებით.
ვერტმფრენების კლასიფიკაცია დიზაინის მახასიათებლების მიხედვით
ვერტმფრენი არის თვითმფრინავი, რომელშიც ამწე და ბიძგი წინა ფრენისთვის იქმნება ერთი ან რამდენიმე მბრუნავი პროპელერის პირებით. თვითმფრინავის ფრთისგან განსხვავებით, NV პირები შემოდის შემომავალი ნაკადით არა მხოლოდ წინ ფრენისას, არამედ ადგილზე მუშაობისას. ეს უზრუნველყოფს ვერტმფრენს უმოძრაოდ ფრენის, აფრენისა და ვერტიკალურად დაშვების უნარს.
ვერტმფრენების დაბადებისა და განვითარების დროს გამოსცადეს სხვადასხვა დიზაინის დიდი რაოდენობა, უმარტივესიდან რთულ კომბინირებულ თვითმფრინავებამდე. შედეგად, წარუმატებელი კონსტრუქციები გაუქმდა და იდენტიფიცირებული იქნა ამჟამად გამოყენებული ვერტმფრენის კონსტრუქციები.
ამ სქემებს შორის განსხვავების მთავარი კრიტერიუმია როტორების რაოდენობა და მდებარეობა. შვეულმფრენების რაოდენობის მიხედვით, ვერტმფრენები შეიძლება იყოს ერთროტორიანი, ორროტორიანი ან მრავალროტორიანი. თანამედროვე ვერტმფრენები აშენებულია მხოლოდ ერთი როტორული და ორროტორიანი დიზაინის გამოყენებით.
ერთი როტორიანი დიზაინი გამოირჩევა შედარებით დაბალი წონით და დიზაინისა და მართვის სისტემის უდიდესი სიმარტივით. ამასთან, ასეთი ვერტმფრენის ბიძგების ბრუნვის დასაბალანსებლად საჭიროა კუდის როტორი, რომელიც მოიხმარს ელექტროსადგურის სიმძლავრის 10%-მდე. იგი დამონტაჟებულია გრძელ სხივზე, რაც ზრდის ვერტმფრენის ზომასა და წონას და საფრთხეს უქმნის მოქმედ პერსონალს.
ერთროტორიანი ვერტმფრენის მინუსი არის ასევე დასაშვები განლაგების ვიწრო დიაპაზონი, რადგან მისი დაბალანსება შესაძლებელია იმ პირობით, რომ მასის ცენტრი მდებარეობს HB ლილვის ღერძის მახლობლად.
ორროტორიანი შვეულმფრენების პროპელერები ბრუნავენ საპირისპირო მიმართულებით, ამიტომ მათი რეაქციის მომენტები აბალანსებს ერთმანეთს დამატებითი ენერგიის მოხმარების გარეშე.
გრძივი შვეულმფრენები ყველაზე გავრცელებულია ორ როტორან ვერტმფრენებს შორის რიგი უპირატესობების გამო:
- - დიდი კომფორტული ფიუზელაჟი;
- - დასაშვები განლაგების შედარებით ფართო დიაპაზონი NV-ს შორის ბიძგის გადანაწილების შესაძლებლობის გამო;
- - კარგი გრძივი სტაბილურობა და კონტროლირებადი.
ამასთან, გრძივი სქემას აქვს მრავალი სერიოზული უარყოფითი მხარე:
- - რთული და გრძელი გადაცემათა კოლოფი პროპელებზე სიმძლავრის გადასაცემად და მათი ბრუნვის სინქრონიზაციისთვის, რათა თავიდან იქნას აცილებული პირების შეჯახება;
- - ვიბრაციის გაზრდილი დონე;
- - კომპლექსური კონტროლის სისტემა;
- - წინა ჰაერის აფეთქების ნეგატიური გავლენა უკანა ჰაერის ამომფრქვეველის მუშაობაზე, რაც იწვევს ენერგიის მნიშვნელოვან დანაკარგებს და გადაცემათა კოლოფების დიზაინისა და სადესანტო ტექნიკის გართულებას საჰაერო ხომალდის თვითბრუნვის რეჟიმში; მავნე ზემოქმედების შესამცირებლად, უკანა NV მდებარეობს წინაზე უფრო მაღლა.
განივი შვეულმფრენები ორ როტორიან განივი შვეულმფრენებს აქვთ მრავალი დადებითი თვისება:
- - კომფორტული გამარტივებული თვითმფრინავის ტიპის ფიუზელაჟი;
- - სალონის დატვირთვისა და გადმოტვირთვის სიმარტივე;
- - როტორების ხელსაყრელი ურთიერთგავლენა.
განივი დიზაინის სერიოზული მინუსი არის სპეციალური დიზაინის საჭიროება პროპელერებისთვის, რომელსაც აქვს მაღალი წევა და მასა. წევის შესამცირებლად, ეს დიზაინი შეიძლება გაკეთდეს ფრთის სახით.
განივი დიზაინის ნაკლოვანებები ასევე მოიცავს განლაგების ვიწრო დიაპაზონს და NV-ის სინქრონიზაციისთვის ხანგრძლივი გადაცემის საჭიროებას, სტაბილურობისა და კონტროლის უზრუნველყოფის სირთულეებს.
ორ როტორიანი კოაქსიალურ ვერტმფრენებს აქვთ ყველაზე მცირე ზომები. კოაქსიალური ვერტმფრენის NV-ები განლაგებულია ერთმანეთის ზემოთ და არ საჭიროებს ბრუნვის სინქრონიზაციას, რაც მნიშვნელოვნად ამარტივებს და აადვილებს გადაცემას. დიზაინის აეროდინამიკური სიმეტრია ამარტივებს პილოტირებას და დამიზნებას.
ამასთან, კოაქსიალურ დიზაინს აქვს გარკვეული უარყოფითი მხარეები:
- - კომპლექსური კონტროლის სისტემა;
- - არასაკმარისი მიმართულების სტაბილურობა;
- - მნიშვნელოვანი ვიბრაციები;
- - საპირისპირო მიმართულებით მბრუნავ NV პირებს შორის შეჯახების საფრთხე;
- - NV თვითბრუნვის რეჟიმში დაშვების სირთულე.
საბჭოთა დიზაინერებმა შეძლეს გაუმკლავდნენ სირთულეებს ამ დიზაინის ექსპერიმენტული ვერტმფრენების შემუშავება და მათი მასობრივი წარმოება.
ორროტორან ვერტმფრენში გადაკვეთილი პროპელერებით, HB ღერძი განლაგებულია ფიუზელაჟის გვერდებზე და დახრილია გარედან. სიმძლავრის დანაკარგების გამო, რომელიც დაკავშირებულია NV-ის დახრილობასთან და ძალიან რთული კონტროლის სისტემასთან, ასეთი სქემა არ გავრცელებულა.
ნებისმიერი დიზაინის ვერტმფრენების ფრენის სიჩქარე შემოიფარგლება საჰაერო ძალების გარშემო ნაკადის პირობებით. ფრენის სიჩქარის მატებასთან ერთად, პირების წვერებზე გავლენას ახდენს ჰაერის შეკუმშვა და შედის ნაკადის გაჩერების რეჟიმში, რაც იწვევს ძლიერ ვიბრაციას და ენერგიის მოხმარების მკვეთრ ზრდას. ამიტომ, ჩვეულებრივი შვეულმფრენების მაქსიმალური ჰორიზონტალური ფრენის სიჩქარე არ აღემატება 320-340 კმ/სთ-ს.
ფრენის სიჩქარის შემდგომი გაზრდისთვის აუცილებელია NV-ის განტვირთვა. ამ მიზნით ვერტმფრენზე დამონტაჟებულია ფრთა.
დამატებითი ბიძგი ვერტმფრენის ფრენის მიმართულებით შეიძლება შეიქმნას პროპელერით (გაწევით ან უბიძგებით) ან ტურბორეაქტიული ძრავით. ასეთი კომბინირებული თვითმფრინავის სიჩქარემ შეიძლება მიაღწიოს 500 კმ/სთ და მეტს. დიზაინის სირთულის მიუხედავად, კომბინირებული ვერტმფრენები პერსპექტიულია.
ამჟამად, ჩვენს ქვეყანაში და მთელ მსოფლიოში ყველაზე გავრცელებული ვერტმფრენები არიან ისეთები, რომლებიც დამზადებულია ერთი როტორის დიზაინის გამოყენებით კუდის როტორით.
ვერტმფრენის ძირითადი ნაწილები, მათი დანიშნულება და განლაგება
შვეულმფრენების წარმოების განვითარების პროცესში წარმოიშვა თანამედროვე ვერტმფრენის საკმაოდ გარკვეული გარეგნობა.
შვეულმფრენის ძირითადი ნაწილია ფიუზელაჟი, რომელიც განკუთვნილია ტვირთის, ეკიპაჟის, აღჭურვილობის, საწვავის და ა.შ. გარდა ამისა, ეს არის ელექტრობაზა, რომელზეც შვეულმფრენის ყველა სხვა ნაწილია მიმაგრებული და მათგან ტვირთი გადადის. ფიუზელაჟი არის თხელკედლიანი გამაგრებული სტრუქტურა. ფიუზელაჟის ცენტრალური ნაწილი, როგორც წესი, არის ტვირთის განყოფილება, წინა ნაწილი არის ეკიპაჟის სალონი.
კუდის სხივი 8 და ბოლო სხივი 6 არის ფიუზელაჟის გაგრძელება და შექმნილია ვერტმფრენის კუდის როტორისა და კუდის მოსათავსებლად.
ძრავები 1 (ჩვეულებრივ, ორი გაზის ტურბინის ძრავა) დამონტაჟებულია ფიუზელაჟის ცენტრალური ნაწილის ჭერის პანელზე, რომლის გამომავალი ლილვები დაკავშირებულია მთავარ გადაცემათა კოლოფთან.
ძირითადი გადაცემათა კოლოფი ანაწილებს ძრავებიდან მომდინარე სიმძლავრეს ვერტმფრენებს შორის. ძრავის სიმძლავრის მთავარი მომხმარებელია გადაცემათა კოლოფის მთავარ ლილვზე დამონტაჟებული NV. იგი შექმნილია ვერტმფრენის ფრენისთვის საჭირო ბიძგის შესაქმნელად, ასევე გრძივი და გვერდითი კონტროლისთვის.
NV-ის ძირითადი ნაწილებია: ბუჩქი 2 და მასზე დამაგრებული პირები 3, რომლებიც უშუალოდ ქმნიან ამწეს.
როდესაც NV ბრუნავს, რეაქტიული ბრუნი მოქმედებს ვერტმფრენზე, რომელიც ცდილობს მის საპირისპირო მიმართულებით მოქცევას. ამ მომენტის დასაბალანსებლად გამოიყენება კუდის როტორი 5, მისი მოძრაობა ხორციელდება ძირითადი გადაცემათა კოლოფიდან ლილვებისა და გადაცემათა კოლოფების მეშვეობით. გარდა ამისა, კუდის როტორი გამოიყენება ვერტმფრენის მიმართულების მართვისთვის.
სადესანტო ხელსაწყო უზრუნველყოფს ვერტმფრენის შემობრუნებას სტაციონარული და დედამიწის ზედაპირზე მოძრაობისას, ასევე დატვირთვის შემცირებას დაშვებისას.
ყველაზე გავრცელებულია სამსაყრდენი შასის დიზაინი ცხვირის ბორბალით: ძირითადი საყრდენები 9 მდებარეობს უკან. ვერტმფრენის მასის ცენტრი, წინა 12 - ფიუზელაჟის ცხვირის ქვეშ. მაღალსიჩქარიან ვერტმფრენებზე სადესანტო მექანიზმის უკან დახევა შესაძლებელია ფრენისას.
კუდი შექმნილია ვერტმფრენის სტაბილურობის გასაზრდელად. იგი შედგება სტაბილიზატორი 7 და კილისაგან, რომლის როლს ჩვეულებრივ ასრულებს სპეციალურად პროფილირებული ბოლო სხივი.
ორ-როტორიანი კოაქსიალური ვერტმფრენის განლაგება კომპაქტურია პროპელერების უფრო მცირე დიამეტრის და კუდის როტორის არარსებობის გამო კუდის და ბოლო ბუმებით. ამასთან, NV-ის კოაქსიალური განლაგება ზრდის ვერტმფრენის სიმაღლეს, ხოლო არასაკმარისი მიმართულების სტაბილურობა მოითხოვს საკმაოდ მძლავრი ვერტიკალური კუდის დამონტაჟებას.
განათლების ფედერალური სააგენტო
დამატებითი პროფესიული განათლების სახელმწიფო საგანმანათლებლო დაწესებულება
საავიაციო ინდუსტრიის მენეჯმენტისა და ინოვაციების ინსტიტუტი
ვ.ვ. ანჟელიკა
ვერტმფრენის დიზაინი
დონის როსტოვი
UDC 629.7 (075)
D 81
დ 81 დუდნიკ ვ.ვ. ვერტმფრენის დიზაინი. – Rostov n/d: გამომცემლობა IUI AP, 2005. – 158 გვ.
ISBN 5-94596-015-2
სახელმძღვანელოში ასახულია: ძირითადი ერთეულებისა და სისტემების აგების შემადგენლობა, მიზანი, სტრუქტურა და პროცესი; ერთეულების კონსტრუქციულ-ძალა და კინემატიკური დიაგრამები, ნაწილების კონსტრუქციები და ერთეულების ერთეულები.
პროფესიული გადამზადების პროგრამის სტუდენტებისთვის „ვერტმფრენის ინჟინერიის“ მიმართულებით, ასევე პრაქტიკოსებისთვის.
გამოქვეყნებულია მენეჯმენტისა და ინოვაციების ინსტიტუტის სარედაქციო და საგამომცემლო საბჭოს გადაწყვეტილებით
საავიაციო ინდუსტრია
სამეცნიერო რედაქტორი:
ტექნიკურ მეცნიერებათა დოქტორი, პროფესორი ი.ვ
ISBN 5-94596-015-2
© Dudnik V.V., 2005 © გამომცემლობა IUI AP, 2005 წ.
შესავალი
IN ამ დღეებში ძნელი წარმოსადგენია კაცობრიობა თვითმფრინავების გარეშე. თვითმფრინავებს შორის ღირსეული ადგილი უკავია ვერტმფრენებს - ჰაერზე მძიმე თვითმფრინავებს, რომლებიც იყენებენ მთავარ როტორს ჰაერში გადაადგილებისთვის. ვინაიდან შვეულმფრენების წარმოება არის შედარებით ახალგაზრდა საქმიანობის სფერო, აქტიური ცვლილებებია დანაყოფების დიზაინისა და წარმოების ტექნოლოგიაში. ბოლო წლებში დაიწყო ინოვაციების გამოყენება, როგორიცაა სუპერკრიტიკული გადაცემის ლილვები, აქტიური ხმაურისა და ვიბრაციის ამომრთველები, მრავალდახურული პირის შპრიცები, მონოკოკის ფიუზელაჟები, კუდის ბუმის ქედები და მრავალი სხვა. სამწუხაროდ, რუსეთი, რიგი მიზეზების გამო, ჩამორჩა ზოგიერთი ინოვაციის გამოყენებას. ამის შესაბამისად, აუცილებელია ვიბრძოლოთ, რომ მაქსიმალურად გამოვიყენოთ გლობალური ვერტმფრენების ინდუსტრიაში დაგროვილი გამოცდილება.
IN ეს სახელმძღვანელო ცდილობს შეავსოს ხარვეზები თანამედროვე ტექნოლოგიების გაშუქებაში, ამიტომ მათ ცოტა მეტი ყურადღება ექცევა.
მე-5 და მე-8 თავები დაიწერა ოლეინიკ ნიკოლაი ივანოვიჩთან ერთად.
1. ზოგადი ინფორმაცია შვეულმფრენების შესახებ
1.1. ვერტმფრენის კლასიფიკაცია
IN ამჟამად მსოფლიოში რამდენიმე ათეული ტიპის ვერტმფრენი იწარმოება. მათ აქვთ სხვადასხვა დანიშნულება, ზომები და მახასიათებლები, მაგრამ ვერტმფრენის კლასიფიკაციის მთავარი კრიტერიუმი მისი ასაფრენი წონაა. წონის კლასიფიკაციის შესახებ რამდენიმე მოსაზრება არსებობს. ხშირად ის დადგენილია კონკრეტული სახელმწიფოს საკანონმდებლო აქტებით. ამრიგად, რუსეთის სამოქალაქო ავიაციაში, ვერტმფრენები იყოფა ოთხ კლასად, მათი მაქსიმალური ასაფრენი წონის მიხედვით.
1 კლასი - 10 ტ ან მეტი,
მე-2 კლასი - 5-დან 10 ტ-მდე,
3 კლასი - 2-დან 5 ტონამდე,
მე-4 კლასი – 2ტ-მდე.
პრაქტიკაში, ვერტმფრენები ხშირად იყოფა ულტრამსუბუქად, მსუბუქად, საშუალოდ და მძიმედ. აქ არის გაყოფის ერთ-ერთი ვარიანტი.
700 კგ-მდე - ულტრა მსუბუქი; 700-5000 კგ – მსუბუქი; 5000-15000 კგ – საშუალო;
15000 კგ-ზე მეტი - მძიმე.
მსოფლიოში ყველაზე მძიმე ვერტმფრენი იყო საბჭოთა Mi-12 ვერტმფრენი (105 ტ), ხოლო წარმოების მანქანებს შორის - Mi-26 (56 ტ).
ამ სერიისგან გარკვეულწილად განცალკევებით დგანან უპილოტო ვერტმფრენები, რომლებიც გამოიყენება დაზვერვის, გარემოს მონიტორინგისა და სოფლის მეურნეობის დამუშავებისთვის, რომელთა ასაფრენი წონა მერყეობს 80-დან 1000 კგ-მდე.
გარდა ამისა, ვერტმფრენები დანიშნულების მიხედვით იყოფა:
მგზავრი; საბრძოლო; ტრანსპორტი; სასოფლო-სამეურნეო;
ძებნა და გადარჩენა და სხვა.
ბორტზე ძრავების არსებობა საშუალებას აძლევს თვითმფრინავებს კლასიფიცირდეს ძრავების რაოდენობით - ერთი, ორი და სამი ძრავით, ხოლო ტიპის მიხედვით - დგუში და გაზის ტურბინა.
კიდევ ერთი მნიშვნელოვანი მახასიათებელია ვერტმფრენის განლაგება. ვერტმფრენის დიზაინი განსაზღვრავს როტორის ბრუნვის დაბალანსების მეთოდს. ამჟამად გამოიყენება ერთი და ორმაგი ხრახნიანი სქემები. საბჭოთა კავშირსა და შეერთებულ შტატებში შემუშავებულმა სამმა და ოთხხრახნიანმა დიზაინებმა ფართო გამოყენება არ ჰპოვა.
ერთი როტორის დიზაინი - ვარაუდობს ერთი მთავარი როტორის და მოწყობილობის არსებობას, რომელიც ანაზღაურებს მთავარი როტორის რეაქტიულ ბრუნვას. კუდის როტორი ჩვეულებრივ გამოიყენება როგორც მოწყობილობა რეაქტიული ბრუნვის კომპენსაციისთვის, მაგრამ ზოგიერთ შემთხვევაში სხვა მექანიზმებიც გამოიყენება (სურათი 1a, b).
ორმაგი როტორის დიზაინი ითვალისწინებს ორი როტორის არსებობას, რომლებიც ბრუნავს სხვადასხვა მიმართულებით. ასეთი ხრახნების რეაქტიული მომენტები ურთიერთკომპენსირებულია. თავის მხრივ, ტყუპ-როტორული ვერტმფრენები, როტორების მდებარეობიდან გამომდინარე, შეიძლება ჰქონდეთ:
∙ კოაქსიალური სქემა - საწინააღმდეგო მბრუნავი როტორები განლაგებულია ერთმანეთის ზემოთ (სურათი 1c);
∙ გრძივი სქემა - ერთმანეთთან სინქრონიზებული ხრახნები მოთავსებულია ერთმანეთის წინ მცირე გადახურვის ზონით (სურათი 1დ);
∙ განივი დიაგრამა - პროპელერები განლაგებულია ფიუზელაჟის მარჯვნივ და მარცხნივ (სურათი 1დ);
∙ სქემა გადამკვეთი ხრახნებით - ბრუნვის ორი ღერძი დახრილია ერთმანეთის მიმართ კუთხით (სურათი 1e).
IN ამჟამად რუსეთში სჭარბობს ვერტმფრენები Kamov და Mil. პირველი თვითგანვითარებული ვერტმფრენები ყაზანის ვერტმფრენის ქარხანაში გამოჩნდა. უკრაინაში მსუბუქი ვერტმფრენების შემუშავების მცდელობები მიმდინარეობს. მთავარი ევროპული ვერტმფრენების მწარმოებლები არიან კონსორციუმი - Eurocopter, რომელიც შედგება ფრანგული კორპორაციის Eurocopter Franz-ისგან და გერმანული Eurocopter Deutschland-ისა და AgustaWestland-ისგან, რომელიც შედგება იტალიური კომპანიისგან.
პანია აგუსტა და ინგლისური ვესტლენდი. Boeing, Sikorsky და Bell კორპორაციები ყველაზე დიდია აშშ-ში. კომპანიები პოლონეთიდან და სამხრეთ აფრიკიდან ბოლო წლებში ძალიან აქტიურები არიან ბაზრის ამ სექტორში. კომპანიები, როგორიცაა აშშ, ბელგია, იტალია და კანადა, წარმატებით მოქმედებენ ულტრამსუბუქი ვერტმფრენების კლასში. იაპონური ფირმები Yamaha და Fuji აქტიურად ახორციელებენ უპილოტო სასოფლო-სამეურნეო ვერტმფრენების პოპულარიზაციას.
გარდა ამისა, უნდა აღინიშნოს, რომ ჩრდილოეთ ამერიკის კონტინენტზე სხვა მბრუნავი ფრთიანი თვითმფრინავები - ერთ და ორადგილიანი გიროპლანები - ძალიან პოპულარულია. მათ წარმოებაში რამდენიმე კომპანიაა ჩართული.
მსოფლიოში ვერტმფრენების მწარმოებლების აბსოლუტური უმრავლესობა იყენებს ერთი როტორის დიზაინს. ამ პრინციპების მიხედვით აშენებული თვითმფრინავები კომპანია Mil-ის მიერ არის შექმნილი. კოაქსიალური გამოიყენება კამოვის ვერტმფრენებზე და ზოგიერთ უცხოურ უპილოტო საფრენ აპარატზე. განივი დიზაინი ამჟამად გამოიყენება მხოლოდ Bell tiltrotor თვითმფრინავზე, რომელიც შემუშავებულია დამოუკიდებლად და კომპანია Agusta-სთან თანამშრომლობით. გრძივი დიზაინი გამოიყენება Boeing-ის სატრანსპორტო ვერტმფრენებით. გადაჯვარედინებული ხრახნებიანი სქემა ძალიან რთულია და გამოიყენება მხოლოდ კამანის მიერ (აშშ).
1.2. ვერტმფრენების დამზადება
ახალი ვერტმფრენის შექმნის ან არსებულის მოდიფიცირების პროცესი საკმაოდ რთულია და შედგება რამდენიმე ეტაპისგან (სურათი 2). ვერტმფრენის დიზაინის ან მოდიფიკაციის დაწყების გადაწყვეტილების მისაღებად, მოთხოვნების "კრიტიკული" მასა უნდა დაგროვდეს. ეს მოთხოვნები შემუშავებულია სხვადასხვა სერვისების მიერ:
∙ ინჟინერია - ეფუძნება სხვა კომპანიების განვითარებას და განსახორციელებლად მომზადებულ ჩვენს საკუთარ კვლევით სამუშაოებს;
∙ მარკეტინგი - ეფუძნება ბაზრის მიმდინარე და სამომავლო საჭიროებების ანალიზს;
∙ ოპერაცია - მოქმედი ორგანიზაციების კომენტარებისა და წინადადებების ანალიზზე დაყრდნობით;
∙ სტილისტი (დიზაინერი) - ეფუძნება დიზაინის მიმდინარე ტენდენციების ანალიზს, ვერტმფრენის მიმზიდველი გარეგნობის შესაქმნელად.
ნახაზი 1. როტორის სხვადასხვა განლაგება.
a – ერთი როტორის კონფიგურაცია კუდის როტორით (Mi-28 ვერტმფრენი, რუსეთი), b – ერთროტორიანი კონფიგურაცია NOTAR სისტემით (MD500, აშშ), c – კოაქსიალური (Ka-50, რუსეთი), d – გრძივი ( CH-47, აშშ) , d – განივი (BA609, აშშ-იტალია), f – დიაგრამა გადამკვეთი ხრახნებით (K-MAX, აშშ).
მოთხოვნები ხშირად ეწინააღმდეგება ერთმანეთს, ამიტომ მათი მნიშვნელობის, აქტუალობისა და ღირებულების გაანალიზების შემდეგ შემუშავებულია კომპრომისული ვარიანტი, რომელიც საუკეთესოდ მოერგება ყველა სერვისს. მის საფუძველზე ტარდება წინასწარი დიზაინი, რომლის დროსაც ხდება აეროდინამიკური და სხვა გამოთვლები, განისაზღვრება ზოგადი გეომეტრია და აღჭურვილობის შემადგენლობა, მიიღება გადაწყვეტილებები ყველაზე მნიშვნელოვან ტექნიკურ გადაწყვეტილებებზე და შემუშავებულია თვითმფრინავის განლაგება. წინასწარი სამუშაოების დასრულების შემდეგ ხორციელდება დეტალური დიზაინი. ამ ეტაპზე შემუშავებულია ნაწილების, შეკრებებისა და შეკრებების სამგანზომილებიანი მოდელები, ხორციელდება მათი სიძლიერის გამოთვლები, რის საფუძველზეც მიიღება გადაწყვეტილება სტრუქტურული ელემენტების შემსუბუქების ან გაძლიერების შესახებ. საბოლოო სამგანზომილებიანი მოდელის საფუძველზე დგება სამუშაო დოკუმენტაცია. საავიაციო წარმოების კომპიუტერიზაციის მაღალი ხარისხის გათვალისწინებით, ზოგჯერ მწარმოებლები იყენებენ გამარტივებულ დოკუმენტაციის სისტემას, რომელშიც, მაგალითად, ნაწილის ნახაზი აჩვენებს ზოგად ხედს, მაგრამ არ აქვს განზომილებიანი მონაცემები. ასეთი ნახაზის მომხმარებლებს ყოველთვის შეუძლიათ მიიღონ საჭირო ინფორმაცია შემუშავებული კომპიუტერული მოდელისგან, რომელიც მდებარეობს კორპორატიულ ქსელში. დიზაინის შედეგები გადადის წარმოებაში, სადაც ჯერ პროტოტიპი მზადდება, შემდეგ კი ნამდვილი ვერტმფრენი. თუ თვითმფრინავის მოდიფიკაცია არ ითვალისწინებს მნიშვნელოვან ცვლილებებს, პროტოტიპის დამზადების ეტაპი შეიძლება არ იყოს.
ფრენის და სტატიკური ტესტები ადასტურებს გამოთვლების სისწორეს. უნდა აღინიშნოს, რომ დიზაინის შემდგომი ყოველი ეტაპი იწვევს დიზაინის ნაწილობრივ ცვლილებას გამოვლენილი ხარვეზების აღმოფხვრის გამო. მთელი ამ სამუშაოს შედეგია სერთიფიკატი, რომელიც ამტკიცებს თვითმფრინავის ექსპლუატაციას მსოფლიოს კონკრეტულ ქვეყანაში. სერთიფიკატის მისაღებად საჰაერო ხომალდი უნდა შეესაბამებოდეს მოცემულ ტერიტორიაზე მოქმედი ფრენისუნარიანობის სტანდარტებს. როგორც წესი, არსებობს ცალკე წესები სამოქალაქო და
სამხედრო ვერტმფრენები. ეს დოკუმენტები არეგულირებს ინდიკატორებს, რომლებიც უნდა აკმაყოფილებდეს მთელ მოწყობილობას ან მის ცალკეულ ერთეულებს. მაგალითად, მითითებულია, რამდენ ქარს უნდა გაუძლოს ვერტმფრენმა კონკრეტულ რეჟიმში.
სურათი 2. ვერტმფრენის შექმნის პროცესის გამარტივებული დიაგრამა.
ფრენის ხანგრძლივობა ან რა ხმაურის დონე არ შეიძლება აღემატებოდეს აფრენის წონას. სტანდარტების მნიშვნელოვანი ნაწილი სიძლიერის სტანდარტებია. ისინი განიხილავენ მოწყობილობის ჩატვირთვის სხვადასხვა ვარიანტს ფრენისას, აფრენისა და დაფრენისას, პარკირებისა და აეროდრომის გარშემო გადაადგილებისას. შესაბამისად, ყველა შემთხვევა იყოფა ფრენად, სადესანტო და მიწაზე.
დღესდღეობით, ვერტმფრენი ყველაზე მრავალმხრივი თვითმფრინავია. ბევრ ქვეყანაში მას უწოდებენ " ვერტმფრენი", რომელიც ჩამოყალიბდა ორი ბერძნული სიტყვისგან, ითარგმნა როგორც "სპირალი" და "ფრთა". ვერტმფრენი, რომელიც დიდხანს ცურავს ერთ ადგილას, შეუძლია იფრინოს ნებისმიერი მიმართულებით მოხვევის გარეშეც კი. და მას ასევე არ სჭირდება სპეციალური ასაფრენი ბილიკები, რადგან მას შეუძლია ვერტიკალურად აფრენა "გარბენის" გარეშე და ვერტიკალური დაშვება "გარბენის" გარეშე. ამის წყალობით, ვერტმფრენები ფართოდ გამოიყენება რთულად მისადგომ ადგილებში ტრანსპორტირებისთვის, ხანძარსაწინააღმდეგო, სანიტარული და სამაშველო სამუშაოებისთვის.
ვერტმფრენსა და თვითმფრინავს შორის მთავარი განსხვავება ისაა, რომ ის აჩქარების გარეშე აფრინდება და ვერტიკალურ მდგომარეობაში მაღლა დგება. ვერტმფრენს არ აქვს ფრთები, სამაგიეროდ აქვს დიდი პროპელერი განთავსებული სახურავზე და პატარა პროპელერი კუდზე. ვერტმფრენის მთავარი უპირატესობა მანევრირებაა. მას შეუძლია ჰაერში დიდხანს იფრინოს და, გარდა ამისა, საპირისპიროდ იფრინოს. დასაფრენად ვერტმფრენს არ სჭირდება აეროდრომი: მას შეუძლია ნებისმიერ ბრტყელ უბანზე დაჯდომა, თუნდაც მთებში.
მეოცე საუკუნის დასაწყისში ფრანგი პ.კორნუ იყო მსოფლიოში პირველი, ვინც ვერტმფრენი დაფრინდა. მან მოახერხა ფრენა 150 სანტიმეტრის სიმაღლეზე, ანუ თავის გამოგონებაში ჩამოიხრჩო სადღაც ზრდასრული მამაკაცის მკერდის დონეზე. მაშინ ეს ფრენა მხოლოდ 20 წამს გაგრძელდა. პოლ კორნუმ გადაწყვიტა, რომ სიმაღლე ძალიან მაღალი იყო და ის ბევრ რისკზე მიდიოდა, ამიტომ შემდგომში ავიდა მხოლოდ დამცავი ბადით - ლაგამზე.
დიზაინის მთავარი ელემენტი, რომელიც ვერტმფრენს აფრინდება და შემდეგ აფრინდება ცაში, არის მისი დიდი პროპელერი. ის მუდმივად აგროვებს ჰაერს თავისი პირებით, რის გამოც ვერტმფრენი დაფრინავს. ამავდროულად, კუდის როტორი ხელს უშლის ამ მფრინავი ფრინველის სხეულის მობრუნებას მთავარი როტორის ბრუნვის საპირისპირო მიმართულებით. ეს ვერტმფრენის დიზაინი 1940-იან წლებში რუსმა ინჟინერმა გამოიგონა.
როდესაც ვერტმფრენის მთავარი როტორი ბრუნავს, წარმოიქმნება რეაქციის ძალა, რომელიც ტრიალებს მას საპირისპირო მიმართულებით. ამ ძალის დაბალანსების მეთოდიდან გამომდინარე, არსებობს ერთ-როტორიანი და ორტორტიანი ვერტმფრენები. ერთ როტორან ვერტმფრენებში რეაქციის ძალა გამოირიცხება დამხმარე კუდის როტორით, ხოლო ორ როტორულ ვერტმფრენებში, იმის გამო, რომ როტორები ბრუნავენ საპირისპირო მიმართულებით.
ვერტმფრენების ტიპები.
თავდასხმის ვერტმფრენების მთავარი დანიშნულებაა მტრის სახმელეთო სამიზნეების დამარცხება. ეს არის საუკეთესო სამხედრო ვერტმფრენები, რის გამოც ასეთ მანქანებს თავდასხმის შვეულმფრენებსაც უწოდებენ. მათი იარაღი შედგება მართვადი ტანკსაწინააღმდეგო და საავიაციო რაკეტებისგან, მძიმე ტყვიამფრქვევებისგან და მცირე კალიბრის თოფებისგან.
თავდასხმის შვეულმფრენს შეუძლია ერთ ბრძოლაში გაანადგუროს დიდი რაოდენობით მტრის აღჭურვილობა და ცოცხალი ძალა. Eurocopter Tiger თავდასხმის ვერტმფრენი ემსახურება საფრანგეთის, ესპანეთის, გერმანიისა და ავსტრალიის ჯარებს.
რუსული კა-50 ვერტმფრენი ითვლება ერთ-ერთ ყველაზე მანევრირებად თავდასხმის შვეულმფრენად მსოფლიოში. მსოფლიოში ფართოდ არის ცნობილი შავი ზვიგენის მეტსახელით. ეს ვერტმფრენი აღჭურვილია ორი დიდი პროპელერით და მისი კუდი თვითმფრინავს ჰგავს. შავი ზვიგენის ვერტმფრენი ასრულებს ყველაზე რთულ აერობატიკას და შეუძლია ჰაერში 12 საათამდე ფრენა. თანამედროვე ავტომატიზაციის წყალობით, Ka-50-ს მხოლოდ ერთი პილოტი აკონტროლებს.
1983 წელს აშშ-ს არიზონას შტატში შეიქმნა თავდასხმის ვერტმფრენი AN-64 Apache. მის შეიარაღებაში შედიოდა ავტომატური სწრაფი სროლის ქვემეხი და 16 მართვადი ტანკსაწინააღმდეგო რაკეტა. Apache ვერტმფრენს შეუძლია საათში სამას კილომეტრამდე სიჩქარის მიღწევა და 6 კილომეტრის სიმაღლეზე ფრენა. ეს ვერტმფრენი სრულყოფილად მანევრირებს როგორც სიბნელეში, ასევე უმძიმეს ამინდის პირობებში. Apache ვერტმფრენი დღესაც არის მთავარი ვერტმფრენი, რომელსაც აშშ-ს არმია იყენებს.
სატრანსპორტო შვეულმფრენის გამოყენება შესაძლებელია როგორც მგზავრების, ასევე ტვირთის გადასაზიდად. სხვა ტიპის ვერტმფრენებს მიეკუთვნება სპეციალური სამაშველო ვერტმფრენი და მსუბუქი ორადგილიანი კვლევითი ვერტმფრენი.
.
ვერტმფრენის მთავარი როტორი: ფრენისთვის გამოიყენება ერთი ან მეტი (ჩვეულებრივ ორი) მთავარი როტორი. მისი პირები (8 ცალამდე) თვითმფრინავის ფრთების მსგავსად მოქმედებს და ბრუნვისას ქმნის აუცილებელ ამწევ ძალას. თავდაპირველად, პირები დამზადებულია ლითონისგან, ხოლო გასული საუკუნის ორმოცდაათიანი წლების ბოლოდან ისინი მზადდება ბოჭკოვანი მინასგან.
დამხმარე როტორი ემსახურება რეაქციის ძალის აღმოფხვრას, რომელიც ატრიალებს ვერტმფრენს საპირისპირო მიმართულებით, როდესაც მთავარი როტორი ბრუნავს. ზოგჯერ, პროპელერის ნაცვლად, კუდის ბუმზე შეიძლება დამონტაჟდეს რეაქტიული საქშენი. ვერტმფრენის ძრავა აამოძრავებს მთავარ და დამხმარე ხრახნებს როტაციაში. ეს ჩვეულებრივ არის დგუში ან რეაქტიული ძრავა.
პილოტი კაბინაში ვარის საკონტროლო საჭე (საჭე), რომელსაც მფრინავი აბრუნებს მისთვის საჭირო მიმართულებით გასაფრენად. საჭე ფრენის დროს ცვლის პროპელერის პირების დახრილობას, წრის ერთი ნაწილი, რომელსაც პროპელერი აღწერს, მეორეზე დაბლა დაიწევს და ვერტმფრენი იფრინავს ამ მიმართულებით.
ფიუზელაჟი მოიცავს კაბინას, სამგზავრო ან სატვირთო განყოფილებას და ძრავის განყოფილებას. შასი - ვინაიდან ვერტმფრენს არ სჭირდება „სირბილი“ აფრენისა და დაფრენისთვის, ძალიან ხშირად ბორბლიანი შასი იცვლება უფრო მოსახერხებელი თხილამურებით.
