Вертолеты классифицируют прежде всего по схеме несущей системы. По схеме с дополнительным компенсирующим винтом, предложенной Б. Н. Юрьевым во всем мире построено большое количество вертолетов, в частности машины, созданные под руководством генерального конструктора М. Л. Миля. Вертолеты, построенные по одновинтовой схемы отличаются простотой конструкции и системы управления. Есть у них, однако, и недостатки: увеличенные размеры из-за длинной хвостовой балки, на которой устанавливается компенсирующий винт, и потеря части мощности двигателей для привода этого винта. Ведь он только компенсирует реактивный момент несущего винта, не производя полезной работы. В вертолетах различных схем с двумя несущими винтами реактивный крутящий момент погашается без потери дополнительной мощности. Для этого несущие винты должны вращаться в противоположные стороны с одинаковой скоростью, взаимно уравновешивая крутящие моменты. У двухвинтовых вертолетов продольной схемы несущие винты расположены один за другим — тандем вдоль продольной оси фюзеляжа. Чтобы уменьшить влияние вращающихся винтов друг на друга, задний винт обычно располагают так, чтобы плоскость его вращения была несколько выше. А чтобы уменьшить размеры вертолета, винты иногда располагают с некоторым перекрытием плоскостей вращения. Вертолеты продольной двухвинтовой схемы строились в некоторых зарубежных странах. В Советском Союзе тяжелый вертолет такой схемы был создан под руководством генерального конструктора А. С. Яковлева. Вертолеты Як-24 выпускались серийно в разных модификациях. Главное достижение машин двухвинтовой продольной схемы — хорошая весовая отдача, большой объем фюзеляжей, удобный для размещения крупногабаритных грузов. Однако есть у них и свои недостатки: сложность конструкции трансмиссии и системы управления вертолетом, необходимость весьма точной синхронизации вращения винтов. В 40-х годах под руководством доктора технических наук И. П. Братухина в СССР строились двухвинтовые вертолеты поперечной схемы. У этих машин поперек фюзеляжа имеется специальная ферма или крыло, на котором устанавливаются два вращающихся в разные стороны несущих винта. Именно по такой схеме был построен огромный В-12. Вертолеты соосной схемы строятся в разных странах. В нашей стране по этой схеме сконструированы Ка-15, Ка-18, Ка-26, Ка-32, Ка-126 и другие вертолеты ОКБ, которым руководил главный конструктор Н. И. Камов. Вертолеты этой схемы имеют два винта, расположенных как бы на одной оси,— вал одного винта находится внутри полого вала второго винта. Винты вращаются с одинаковой скоростью в разные стороны. Чтобы предохранить лопасти верхнего и нижнего винтов от столкновения, их надо располагать один над другим. Особенно ценное качество соосных вертолетов — небольшие размеры и хорошая маневренность. Это делает их незаменимыми для корабельной авиации. Как и все двухвинтовые вертолеты, их отличает, однако, сложность конструкции и системы управления. Существуют также вертолеты с реактивным приводом несущего винта. У них не возникает проблемы гашения реактивного крутящего момента, так как силы сопротивления воздуха вращающемуся винту гасятся, уравновешиваются тягой реактивных двигателей или сопел, установленных на концах лопастей. Вертолеты этого типа бывают с компрессорным приводом — в этом случае к соплам на концах лопастей подводится сжатый воздух или газ от компрессоров или генератора газа, установленных в фюзеляже. Второй вариант — когда малогабаритные реактивные двигатели установлены непосредственно на концах лопастей, а к ним подводится через пустотелые лопасти топливо. Вертолеты этого типа имеют ряд преимуществ, но отличаются большой сложностью конструкции втулки и лопастей винта. Есть у них и другие недостатки. Благодаря чему вертолет летит в том или ином направлении, как он поворачивается? Постараемся представить себе основные силы, действующие на вертолет, чтобы понять, как управляется эта машина.

На рисунке 1 вы видите схему вертолета, поднимающегося вертикально вверх. Сила тяжести пытается прижать машину к земле, тяга несущего винта преодолевает ее действие и заставляет вертолет подниматься.

Попробуем наклонить на некоторый угол плоскость вращения несущего винта (обычно для этого наклоняют весь вертолет). Теперь сила тяги действует под углом к вертикали и разлагается на две составляющие: силу 1, направленную по вертикали вверх (она позволяет вертолету преодолевать силу тяжести машины и держаться в воздухе), и силу 2, направленную горизонтально (она позволяет вертолету преодолевать сопротивление воздуха и перемещаться в горизонтальном направлении). Так вертолет получает возможность перемещаться не только вверх и вниз, но и по горизонтали. Но как сделать, чтобы летчик мог перемещать вертолет именно в ту сторону, куда ему нужно? Из рисунка ясно, что для этого нужно наклонить вертолет в ту сторону, куда он должен лететь. Как это сделать в воздухе? Подъемная сила у вертолета создается лопастями несущего винта. Чем больше угол между горизонтом и передней кромкой лопасти, тем больше подъемная сила. Правда, как и в случае с крылом самолета, только в известных пределах: при так называемом критическом угле атаки наступает срыв воздушного потока и подъемная сила резко падает. Изменяя с помощью специального механизма угол установки лопастей (делая его различным у разных лопастей), можно получить разницу в подъемной силе лопастей и таким образом наклонить вертолет, «наклонить» силу тяги несущего винта в ту или иную сторону, а значит, и заставить вертолет перемещаться в нужном направлении. Остроумнейший механизм для выполнения этой сложной функции — автомат перекоса — изобрел Б. Н. Юрьев. Посмотрим, как он работает.

На рисунке 3 изображены автомат перекоса и втулка винта. Внутреннее неподвижное кольцо 12 автомата перекоса при помощи так называемой карданной подвески (на рисунке 3 видны оси 3 карданной подвески) крепится к кожуху вала. Наружное кольцо 2 автомата перекоса с помощью шарикоподшипников соединено с внутренним неподвижным кольцом и может вращаться. Тягами 4,6 и 11 наружное кольцо соединено с лопастями несущего винта и вращается вместе с ними и валом винта. Потянув тягу 7 с помощью ручки управления (одновременно подается вверх тяга 10), летчик наклоняет вперед неподвижное, а вместе с ним и подвижное кольца автомата перекоса- Тяга 4 подается вниз, лопасть 5 поворачивается относительно осевого шарнира 9, угол установки лопасти уменьшается, и подъемная сила также уменьшается. У двух других лопастей угол установки, наоборот, увеличивается (тяги 11 и 6 при наклоне кольца автомата перекоса подаются вверх). Разница в подъемной силе лопастей заставляет вертолет наклониться. Поскольку винт вращается, угол установки лопастей будет меняться периодически. Меньший угол будет каждый раз у той лопасти, которая в данный момент находится впереди, пока, воздействуя на ручку управления, летчик не изменит наклона колец автомата перекоса. Если же летчик воздействует на вторую ручку — рычаг общего шага,— опускается или поднимается тяга 8, а вслед за ней основание 1 автомата перекоса вместе с внутренним и наружным кольцами. Это вызывает общее изменение угла установки, одинаковое у всех лопастей, и соответственное изменение силы тяги винта, без наклона этой силы в ту или другую сторону.