Koaxiális rotorok
Koaxiális séma - egy helikopter (vagy repülőgép-csavarok ) felépítésére szolgáló séma, amelyben párhuzamosan elhelyezett propellerpár ellentétes irányban forog egy közös geometriai tengely körül .
Forgószárnyas járműveken lehetővé teszi egy pár forgórész reaktív momentumainak kölcsönös kompenzálását , miközben fenntartja a hajtások legsűrűbb elrendezését.
Ezt a konfigurációt a legszélesebb körben a sorozatgyártású Kamov helikopterek képviselik .
Leírás
A koaxiális rotorok lehetővé teszik a szükséges tolóerő elérését a hordozórendszer (lapátok) viszonylag kis átmérőjével , mivel a söpört terület jól kihasználható , és az alsó rotor oldalról szívja be a további levegőt. A koaxiális rotorral rendelkező helikopter viszonylag kis méretű és meglehetősen kompakt, ami leegyszerűsíti a karbantartást, tárolást, szállítást és kiterjeszti a hatókörét. A kis méretek, csökkentve a tömegkülönbséget, kis tehetetlenségi nyomatékot hoznak létre , ezért a helikopter nagy forgási szögsebességgel és nagy manőverezőképességgel rendelkezik .
A szimmetrikus elrendezés minimális légcsavartávolsággal leegyszerűsíti a repülést viharos szélviszonyok között, ami különösen hasznos hajóról vagy hegyvidéki terepen végzett munka során. A terjedelmes farok gém hiánya megkönnyíti az alacsony magasságban történő repülést, javítja a repülés biztonságát durva terepen, és egyszerűsíti a kényszerleszállást. Leegyszerűsíti az átállást a főrotorok önforgási módjára és a helikopteres repülések képzésére.
A farokrotor hajtásveszteségének kiküszöbölése lehetővé teszi a főrotorok átmérőjének csökkentését , mivel a motor teljesítménye javul. A légcsavarlapátok hosszának csökkentése a helikopter szerkezetének súlyának csökkenéséhez és a súlyvisszatérítési együttható (a hasznos teher és a repülési tömeg arányának) növekedéséhez vezet. Elvileg egy koaxiális helikopteren alacsonyabb rezgésszintet lehet biztosítani, ha a légcsavarokból származó terhelések ellentétes fázisúak. A rezgések szintjének csökkentését elősegíti a rotorok kisebb átmérője, a nagyobb lapátok száma és a teljes törzsön áthaladó erőtengelyek hiánya is .
A klasszikus farokrotor -sémához képest azonban a koaxiális séma műszakilag és szerkezetileg sokkal összetettebb. Az egymásba átmenő két koaxiális tengely jelenléte és a csavarok ciklikus menetemelkedésének szabályozása bonyolítja a sebességváltó tervezését , növeli a gyártási és üzemeltetési költségeket. A koaxiális helikopterek biztonságos üzemeltetése érdekében a lapátok nem ütközhetnek össze semmilyen manőver során, de a nagy légcsavartávolság emellett nehezebbé teszi a szerkezetet, és jelentősen megnöveli a helikopter magasságát, ami különösen észrevehető csuklós lapátokkal rendelkező légcsavarok használatakor.
A hordozórendszer magas elhelyezkedése, a helikopter súlypontja, a légcsavar rugalmas tengelye és a lapátok csuklós rögzítése miatt a földrezonancia probléma megoldása bonyolultabbá válik .
A pengék libbenésének is van néhány jellemzője . A koaxiális helikoptereken nehéz kiküszöbölni a fordított rezgéseket. A felső rotor áramlásában működő alsó rotor kisebb hatásfokú. [egy]
Előnyök és hátrányok
A koaxiális séma előnyei:
- minimális teljes méret, mivel a koaxiális légcsavarok lapátjai rövidebbek, mint a hasonló osztályú farokrotorral rendelkező helikopterek fő lapátjai. Más rendszerekhez képest minimális kifutópályát igényel;
- sebességváltó tömörsége . Gyakorlatilag az egész sebességváltó egyetlen tengely mentén helyezkedik el ;
- viszonylag könnyű kezelhetőség. Az összes kezelőszerv a sebességváltó mellett található, és manőverek végrehajtása során a motorok további teljesítménye nem kerül felhasználásra;
- jobb stabilitás nagy sebességű egyenes vonalú mozgás során a csökkent vibráció miatt;
- kisebb számú kritikusan sérülékeny alkatrész, mint például az egyrotoros helikopterek farokkerete és farokrotora;
- nagyobb tolóerő -tömeg arány a hagyományos rendszerhez képest - legalább 20% lebegő üzemmódban. A farokrotoron nincs teljesítményveszteség , ráadásul az alsó csavar nem működik teljesen a felső csavar légáramában, hanem további levegőt szív be;
- a séma aerodinamikai szimmetriája. Egy koaxiális eszköz szinte azonos hatékonysággal repülhet bármilyen irányba;
- a rezgések csökkentése, amit a rotorok kisebb méretei elősegítenek;
- a kezelő személyzet biztonsága. A farokrotor hiánya csökkenti a sérülés esélyét.
Hibák:
- a rotorok hatásfokának romlása a különböző repülési módok közötti kölcsönös hatásuk miatt a hossz- és keresztirányú sémákhoz képest;
- a helikopter viszonylag nagy magassága a csavarok közötti nagy távolság miatt, ez viszont növeli az aerodinamikai ellenállást , ami hátrányosan befolyásolja a maximális vízszintes sebességet;
- a lapátok átfedésének valószínűsége kritikus repülési módokban (bár az átfedés megközelítőleg ugyanazokban a repülési módokban fordulhat elő, mint a klasszikus séma farokgémmel rendelkező főrotor esetében);
- valamivel nagyobb siklási sebesség autorotációs módban , vagyis a rotorok önforgása a szembejövő légáram hatására;
- nehezebben biztosítható az iránystabilitás a benne rejlő rövid törzsrendszer miatt, így a legtöbb koaxiális helikopter kidolgozott függőleges farokkal rendelkezik ;
- a gyártás, a javítás és a karbantartás összetettsége [2]
A helikoptermérnökségben
A koaxiális rotor már jóval a farokrotorral ellátott helikopter létrehozásának ötlete előtt ismert volt: például 1754-ben az "orosz tudomány atyja", Mihail Lomonoszov egy koaxiális csavarral ellátott mechanizmus alkalmazását javasolta egy meteorológiai szonda felemeléséhez. , a mechanizmust egy tekercsrugó hajtotta.
- A repülőgép rotorjainak koaxiális elrendezésére vonatkozó első szabadalmat 1859-ben az angol Henry Bright adta ki.
- Franciaországban Poton de Amercourt koaxiális helikoptermodellt épített gőzgéppel 1860 - ban . [3]
- Igor Sikorsky 1900-ban tette meg első lépéseit a helikopteriparban koaxiális légcsavarral rendelkező pilóta nélküli helikopterek prototípusaival. [négy]
- 1914 -ben a dán Jacob Ellehammer megtervezte koaxiális helikopterét.
- Stefan Petrozi Ausztriában több koaxiális pilóta nélküli, villanymotoros helikoptert épített 1917 és 1920 között . A helikopter csak lebegő üzemmódban lehetett.
- Az argentin Raul Pescara 1919-1920 - ban koaxiális helikoptert épített ; a helikopternek 4 csavarja volt, a csavarpárok egymással ellentétes irányban forogtak, mint kétsík [5] . Az 1920-as évek elején Raul Peteras-Pescara egy koaxiális helikopteren dolgozott, melyben először használt lengőlemezt a helikopter irányítására .
- 1930- ban az olasz Corradino d'Ascanio épített egy koaxiális helikoptert, amelyet szervolapátokkal vezérelnek, hasonló megoldást alkalmaznak a Kaman HH-43 Huskie-nál is .
- 1930 és 1936 között készült el az első koaxiális, lengőlemezes helikopter , a francia Louis Breguet és René Doran építette. Az első teljesen irányított helikopter a Laboratory Gyroplane amelyet Charles Breguet és René Doran épített 1936 -ban [6]7] .
- Az amerikai Stanley Hiller 18 évesen megépítette az első koaxiális helikoptert , az XH-44 -et teljesen fém ultramerev acéllapátokkal. Hiller 1944-ben repült először ezen a helikopteren. A tervezés annyira sikeresnek bizonyult, hogy Hiller maga is gyakran bizonyította stabilitását a kezelőszervek elengedésével és a karok kinyújtásával az ablakokon. [nyolc]
- 1945-1946 között. az amerikai Bendix Helicopters [9] több prototípust épített (K, L és J modell) [10] , amelyek koaxiális sémája lehetővé tette a farok gém és empennage nélküli repülését.
A Szovjetunióban a Jakovlev-csapat 1944-ben foglalkozott először a koaxiális helikopterekkel ; valamivel később, 1945-ben, N. I. Kamov vezette lelkes csapat fogott hozzá a munkához (érdemes megjegyezni, hogy még az Orosz Birodalomban a helikopter első két prototípusát Igor Sikorsky (az ország első sikeres helikopterének alkotója) készítette. a klasszikus V-300-as séma) elkészült (1900) a koaxiális séma szerint [6] ). Jakovlev „ Joke ” helikoptere 1947. december 20-án [11] , a Kamov Ka-8 helikoptere pedig valamivel korábban, 1947. november 12-én [12] emelkedett először a levegőbe . Azonban a Kamov tervezőiroda számára a koaxiális séma lett a fő, a Kamov helikopterek a mai napig az egyetlen koaxiális sémával rendelkező tömeggyártású helikopterek a világon.
A Szovjetunióban az első másodpilótát a Jakovlev Tervezőirodában építették, "Product Sh"-nak vagy "Joke-nak" hívták, az első repülésre 1947 -ben került sor .
- Az első Kamov Ka-8 "Irkutian" helikopter szintén 1947-ben emelkedett a levegőbe;
- Ka-10 "Irkutian" - a Ka-8 továbbfejlesztése (1949);
- Ka-15 - az első nagy sorozatban gyártott koaxiális helikopter (1953);
- Ka-18 "Baby" (1956);
- Ka-27 - tengeralattjáró-elhárító helikopter (1956);
- Ka-25 (1961);
- Ka-26 (1965);
- Sikorsky S-69 / XH-59 (1973);
- Ka-29 (1976);
- Ka-32 (1980);
- Ka-28 (1982);
- Ka-50 "Fekete cápa" (1982);
- Ka-126 (1988);
- Ka-37 (1993);
- Ka-32A1 (1995);
- Ka-52 "Aligátor" (1997);
- Ka-226 (a Ka-26 korszerűsítése; 1997);
- Ka-115 "Moskvichka" (projekt a 90-es évek közepe ) ;
- Ka-137 "Pepelats" (1999);
- Berkut-VL (a 2000-es évek projektje)
- Breguet Aviation : en: Breguet-Dorand Gyroplane Laboratoire - koaxiális helikopter prototípus, 30s;
- Sikorsky X2 (első repülés - 2008; projekt lezárása 2011-ben);
- Sikorsky S-97 Raider (első repülés – 2015)
A repülőgépgyártásban
Az egyszerűsített koaxiális sémát széles körben használják a legegyszerűbb és legkisebb helikoptermodelleknél. Ebben a modellben a propellerek egymástól függetlenül vezérelhetők a forgási sebességgel, ami biztosítja a modell stabilitását forgásban és forgásban. Az előre-hátra repülést leggyakrabban egy kis, harmadik vízszintes farokrotor biztosítja, amely beállítja a menetemelkedést.
Ez a típusú modell sokkal stabilabb, mint a klasszikus minta, így ideális kezdőknek és/vagy beltéri repüléshez. Ennek a rendszernek azonban vannak hátrányai:
- a legtöbb ilyen modell fix lépéssel rendelkezik, ami nagymértékben leegyszerűsíti a modellt, de rontja a modell irányíthatóságát a pálya mentén;
- képtelenség a szabadban repülni szeles időben.
Jegyzetek
- ↑ K. N. Laletin. A ka-26 helikopter gyakorlati aerodinamikája, oktatóanyag archív másolata 2016. október 11-én a Wayback Machine -nél - Moszkva, " Közlekedés ", 1974
- ↑ A Ka-26 helikopter gyakorlati aerodinamikája / K.N. Laletin. - M . : "Transport", 1974. 2016. október 11-i archív példány a Wayback Machine -nél
- ↑ Early Helicopter Technology archiválva : 2011. augusztus 21.
- ↑ A Helikopteres repülés története Archiválva : 2014. július 13.
- ↑ A világ összes helikoptere . Letöltve: 2011. november 12. Az eredetiből archiválva : 2017. január 17.. (határozatlan)
- ↑ 12 Gyroplane Laboratoire . http://www.aviastar.org.+ Letöltve: 2012. április 4. Az eredetiből archiválva : 2012. június 10. (Orosz)
- ↑ A Helikopterrepülés története (eng.) (nem elérhető link) . Letöltve: 2012. szeptember 4. Archiválva az eredetiből: 2012. június 19.
- ↑ Hiller Xh-44-r helikopter . http://www.aviastar.org.+ Letöltve: 2012. április 4. Az eredetiből archiválva : 2012. november 20.. (Orosz)
- ↑ Bendix Model K Helikopter - Fejlesztési előzmények, fotók, rajzok, műszaki adatok . www.aviastar.org . Letöltve: 2022. május 31. Az eredetiből archiválva : 2022. május 31. (határozatlan)
- ↑ Bendix Model J helikopter - fejlesztéstörténet, fotók, műszaki adatok . www.aviastar.org . Letöltve: 2022. május 31. Az eredetiből archiválva : 2021. április 19. (határozatlan)
- ↑ Jakovlev EG . Letöltve: 2018. június 8. Az eredetiből archiválva : 2016. október 13. (határozatlan)
- ↑ Ka-8 helikopter . http://www.aviastar.org.+ Letöltve: 2012. április 4. Az eredetiből archiválva : 2012. március 16.. (Orosz)
Linkek