КартерВертолет - CarterCopter

КартерВертолет
РольЭкспериментальный состав автожир
ПроизводительCarter Aviation Technologies
Первый полет24 сентября 1998 г.[1]
Положение делРазбился 17 июня 2005 г.[2]
Количество построенных1
Разработан вКартер ПАВ

В КартерВертолет экспериментальное соединение автожир разработан Carter Aviation Technologies в Соединенных Штатах, чтобы продемонстрировать замедленный ротор технологии. 17 июня 2005 года CarterCopter стал первым винтокрылым аппаратом, достигшим mu-1 (μ = 1), равного отношения воздушной скорости к скорости конца ротора,[3] но разбился на следующем рейсе[2] и с тех пор не работает.[4] Его заменяет Личный воздушный транспорт Картера.

Дизайн и развитие

Внешние изображения
значок изображения Версия 1998 года
значок изображения Галерея из 10 фото
значок изображения Чертеж САПР

CarterCopter - это конфигурация толкателя автожир с крыльями и двухстворчатым хвостовым оперением, задуманный как прототип и демонстратор технологий.[5] Ротор представляет собой двухлопастную конструкцию и весит 55 фунтов (25 кг). обедненный уран на каждой вершине, и он установлен на наклонной мачте, что позволяет крылу сохранять оптимальную эффективность на всех скоростях.[6]Это полностью композитная конструкция.[7] с корпусом под давлением до 0,69 бар.

Ходовая часть трехколесного велосипеда убирается и имеет большой ход, позволяющий приземляться на скорости до 20 футов / сек без отскока. Самолет был модернизирован и перестроен после аварии (посадка с повышенным уровнем передачи) в 2003 году.[6]НАСА профинансировал разработку на 1 миллион долларов за счет трех исследовательских грантов, и самолету удалось достичь по крайней мере одной из пяти целей НАСА.[8]

Концепция

Концепт CarterCopter представляет собой автожир с необычно жестким, относительно тяжелым ротором, дополненным обычными крыльями. На небольшой скорости аппарат летает как автожир и может предварительно раскрутить ротор для вертикального взлета и очень короткого зависания (около 5 секунд),[9] и может приземляться более или менее вертикально. Несколько технических проблем затрудняют полет медленного ротора, но стабильность ротора достигается за счет сочетания расположения грузов на концах ротора перед центральной линией лопасти (вперед центр гравитации ) и центр подъема позади центральной линии отвала.[10]На высокой скорости (выше 100 миль в час) самолет летает в основном с использованием неподвижных крыльев, а ротор просто вращается. Ротор вращается с максимальной скоростью ниже воздушной скорости, а это означает, что удаляющаяся лопасть полностью останавливается. На вертолете это вызовет массовые снять диссимметрию и неразрешимые проблемы с управлением, но неподвижные крылья удерживают самолет в воздухе и устойчивы.

Низкая скорость вращения и плоское флюгирование ротора означают, что он вызывает небольшое сопротивление, и компания утверждает, что самолет потенциально сможет использовать преимущества неподвижных крыльев, а также автожиров, предоставляя почти все возможности вертолетов (за исключением парения). ), но с относительно простой механической системой. Carter Aviation также утверждает, что эта система безопаснее, чем типичный самолет с неподвижным крылом, и другие[нужна цитата ] отметили, что конструкция намного безопаснее, менее сложна и дешевле, чем вертолет, поворотный винт или Боинг Х-50 Стрекоза Усовершенствованный ротор / крыло.[11][12] CarterCopter должен быть способен развивать более высокие воздушные скорости, которые теперь достижимы только самолетами с неподвижным крылом, но также может приземлиться, как автожир, на любой небольшой площади в чрезвычайной ситуации.

Взлететь

При взлете пилот наклоняет верхний ротор ровно (нулевой угол атаки) и раскручивает его до очень высокой скорости (между 365 и 425 об / мин).[13] Затем ротор отсоединяется от двигателя, и угол атаки лопастей несущего винта внезапно увеличивается, так что транспортное средство подпрыгивает в воздухе. Несущего винта самолета достаточно импульс из-за тяжелых противовесов в наконечниках, которые могут парить ненадолго безопасно. Затем пилот подает полную мощность на задний пропеллер толкающего механизма, и машина начинает движение вперед. При этом воздух проходит через главный ротор, вращая его быстрее и создавая большую подъемную силу. Автомобиль поднимается в воздух, летая как автожир.

Крейсерская

Как только CarterCopter набирает скорость примерно 140 км / ч, его короткие легкие крылья обеспечивают большую часть подъемной силы. Затем пилот может сгладить угол атаки несущего винта, чтобы он производил очень небольшую подъемную силу, что значительно уменьшило индуцированное сопротивление создается ротором. Хотя ротор не используется на высокой скорости, ротор продолжает вращаться со скоростью примерно 80 об / мин, поскольку вращение удерживает ротор в растянутом состоянии, предотвращая чрезмерное колебание.[14][15]

Обычно вертолет или автожир не может лететь вперед с той же скоростью, что и скорость конца ротора, или выше. Это связано с тем, что низкая скорость отходящей лопасти ротора может вызвать стойло отступающего лезвия, в то время как продвигающаяся лопасть несущего винта будет двигаться со скоростью вдвое большей скорости самолета, производя неуправляемый полет из-за асимметрия подъемника.

Однако у CarterCopter фиксированные крылья обеспечивают подъемную силу, необходимую для удержания в воздухе. Поскольку ротор разгружен, аэродинамические силы на ротор очень незначительны. Это означает, что CarterCopter теоретически может летать намного быстрее, чем максимальная скорость ротора. Роторы по-прежнему будут хлопать при вращении из-за несимметричности подъемной силы между двумя сторонами транспортного средства, но Carter Aviation утверждает, что с этим можно справиться.

Заявленная теоретическая максимальная скорость самолета типа CarterCopter составляет около 500 миль в час (800 км / ч),[16] что будет примерно в два раза быстрее, чем вертолет рекорд скорости полета.[17]

Достижения

Внешний образ
значок изображения Схема и формула μ (Mu)

Двигатель прототипа был безнаддувным и, следовательно, ограничивался мощностью всего 320 л.с. (240 кВт), а самолет разгонялся до 173 миль в час (270 км / ч);[18] который все еще на ~ 40% быстрее, чем обычный автожир, но медленнее, чем гиродины 1950-х годов. Изготовленный на заказ автожир может развивать скорость до 168,29 км / ч (104,6 миль / ч),[19] и Картер говорит Личный воздушный транспорт Картера едет 200 миль в час (170 узлов; 320 км / ч).[20]

При весе 4000 фунтов CCTD может набирать высоту 750 футов в минуту.[6]

С 1999 по 2001 гг. Было зафиксировано 4 ДТП без смертельного исхода,[4][21][22][23] Картер заявляет о 10 несчастных случаях за 7 лет,[24] все без смертельного исхода.[25]

Летчик-испытатель Ларри Нил утверждал, что на CarterCopter сложно летать, потому что это комбинация вертолета, автожира и самолет.[26]

CarterCopter достиг максимального значения mu (mu - отношение скорости полета к скорости кончика винта).[10][27] 1.0 на короткое время 17 июня 2005 г., впервые какой-либо вертолетный самолет достиг этого уровня. Пилот CarterCopter утверждал, что здесь не было большой драмы, и mu 1 был достигнут случайно из-за нормальных колебаний оборотов ротора (при 107 об / мин).[4] и воздушная скорость транспортного средства; пилот описал его как «гладкий» без значительной вибрации.[28] Испытания проводились по контракту с армией США.[25] Картер говорит, что они повторили mu-1 с PAV в 2013 году.[20]

Однако в следующем испытательном полете в тот же день в 2005 году CarterCopter совершил жесткую посадку (разбился),[2] причинив значительные повреждения, но пилоты не пострадали. Авария была вызвана выходом из строя болтов гребного винта, повредившим провода, управляющие ротором. Пропеллер был разработан Картером и имел длину 8 футов. ятаган гребной винт регулируемого шага весом 15 фунтов[6] и имел тягу 1850 фунтов силы.[29][30] Первоначально считалось, что CarterCopter не подлежал ремонту; более поздняя проверка показала, что его можно отремонтировать, но вместо этого компания решила работать над небольшим открытым бескрылым демонстратором автожира.[31] Также позже, в 2005 году, с использованием уроков, извлеченных из CarterCopter, началось проектирование следующего составного самолета, Картер ПАВ,[32][33] который прилетел в 2011 году.[34]

Компания утверждает, что тестирование показало[35][нужна цитата ] что архитектура транспортного средства потенциально может превзойти вертолеты по всем параметрам, кроме продолжительного зависания, и должна быть намного дешевле в покупке и обслуживании. Компания также утверждает, что она также почти соответствует L / D неподвижного крыла Авиация общего назначения самолеты на крейсерской скорости[35] - но с почти вертикальным взлетом и посадкой. Тем не менее, никогда не демонстрировалась способность отталкиваться от прыжка с использованием накопленной энергии ротора с высоты более 16 футов с прикрепленным крылом.

НАСА Создал компьютерные модели несущего винта CarterCopter выше mu = 1 и скорости полета до 400 узлов.[36]

Характеристики

Данные из Авиационная неделя,[37]Американское вертолетное общество,[38]AeroNews,[29]Джейн,[4]CarterCopters.com[39]

Общие характеристики

  • Емкость: 5 включая летный экипаж
  • Размах крыльев: 32 футов (9,8 м)
  • Соотношение сторон: 13.4
  • Аэродинамический профиль: NACA 65 серии
  • Пустой вес: 2000 фунтов (907 кг)
  • Максимальный взлетный вес: 4200 фунтов (1905 кг)
  • Вместимость топливных баков: 800 фунтов (363 кг)
  • Электростанция: 1 клетчатый двигатель GM V-6, 350 л.с. (260 кВт) на взлете[40]
  • Диаметр несущего винта: 32 футов (9,8 м)
  • Площадь несущего винта: 804,35 квадратных футов (74,727 м2)
  • Пропеллеры: 2-лопастной картер ятаган гребной винт регулируемого шага, Диаметр 8 футов (2,4 м)

Спектакль

  • Крейсерская скорость: 120 узлов (140 миль / ч, 230 км / ч) на уровне моря
прогнозируемый: 400 миль / ч (644 км / ч) на высоте 50 000 футов (15240 м)
  • Классифицировать: 2200 миль (2500 миль, 4000 км) с запасом, 800 фунтов (363 кг) топливной нагрузки
1000 миль (1609 км) с запасом, 400 фунтов (181 кг) топливная нагрузка
  • Практический потолок: 10000 футов (3000 м) [4]
  • От подъема до сопротивления: 7 при 170 миль / ч (274 км / ч)

Смотрите также

Связанная разработка

Самолеты сопоставимой роли, конфигурации и эпохи

Рекомендации

  1. ^ «КартерКоптер». Американские самолеты. www.aerofiles.com. Доступ 5 октября 2008 г.
  2. ^ а б c Вероятная причина NTSB, 25 июля 2007 г. Дата обращения: 7 августа 2010 г.
  3. ^ Значение μ-1 и связанные с этим технические вопросы В архиве 2011-05-16 на Wayback Machine, Carter Aviation Technologies.
  4. ^ а б c d е Carter CarterCopter CC1 (США), Самолет - Винтокрылый - Гражданский Джейн - все самолеты мира, 28 июня 2007 г. Дата обращения: 19 февраля 2012 г.
  5. ^ «Демонстратор технологий CarterCopter». Архивировано из оригинал на 2009-12-26. Получено 2008-09-29.
  6. ^ а б c d О'Брайен, Кевин «Hognose». CarterCopter продвигается к Mu> 1.0 (часть 1) (Часть 2) Аэро-Новости, Апрель 2004 г. Дата обращения: 6 сентября 2011 г.
  7. ^ Flight International 10 - 16 апреля 2001 г. General Aviation, стр.28
  8. ^ Ховард, Скриппс. Gyroplane добавляет в путешествие по воздуху элементы научной фантастики Хроники Августы, 22 декабря 2000 г. Дата обращения: 25 сентября 2011 г. Зеркало
  9. ^ Генри Фаркас и Клавдий Климт. «Следующая большая вещь в авиации» Журнал SW Aviator. Дата обращения: 1 августа 2012.
  10. ^ а б Что такое барьер Мю-1? Flight Global, 12 июля 2005 г. Дата обращения: 18 января 2011 г.
  11. ^ БЕЗОПАСНЫЙ ДИЗАЙН В архиве 2011-05-16 на Wayback Machine, Пресс-релиз, июль 2009 г., Carter Aviation Technologies.
  12. ^ Премия Popular Mechanic's Design and Engineering 2000 В архиве 2011-07-08 в Wayback Machine, 14 декабря 2000 г., Carter Aviation Technologies.
  13. ^ Чарнов, Брюс Х. От автожира до автожира: удивительное выживание авиационной техники page 329. С 2003 г. Проверено в августе 2011 г. ISBN  978-1-56720-503-9
  14. ^ FAQ 3 В архиве 2009-11-24 на Wayback Machine Carter Aviation Technologies
  15. ^ Carter - CarterCopters LLC (США), Самолет - Производитель Джейн - все самолеты мира, 10 сентября 2008 г. Дата обращения: 19 февраля 2012 г.
  16. ^ ПРЕСС-РЕЛИЗ, 11 июня 1999 г. В архиве 8 июля 2011 г. Wayback Machine, Carter Aviation Technologies.
  17. ^ Мировые рекорды винтокрылых машин В архиве 2013-12-03 в Wayback Machine. Fédération Aéronautique Internationale (FAI). Обратите внимание на поиск в разделах «Вертолеты E-1» и «Скорость по прямому курсу 15/25 км».
  18. ^ Мудрый, Джефф. "Джей Картер-младший" Популярная наука, 2005. Дата обращения: 14 июля 2012. Журнал
  19. ^ Картье, Керри. "Часто задаваемые вопросы о автожирах В архиве 2008-05-02 в Wayback Machine." Ассоциация популярных винтокрылых машин, 14 февраля 2008. Дата обращения: 3 ноября 2010.
  20. ^ а б Джон Татро. "Carter Aviation повторяет историческую отметку - преодолевает барьер mu-1 В архиве 2013-11-11 в Wayback Machine " Картер, 8 ноября 2013 г. Проверено: 11 ноября 2013 г.
  21. ^ Июнь 2005 г. Встреча PRA 73 В архиве 2011-07-24 на Wayback Machine страница 4, веб-сайт PRA73, июль 2005 г. Проверено 7 августа 2010 г.
  22. ^ Вероятная причина NTSB, 6 апреля 2001 г. Дата обращения: 7 августа 2010 г.
  23. ^ "Группа восстанавливает прототип вертолета Картера " Аэро-Новости, 5 июня 2003 г. Дата обращения: 10 апреля 2014 г.
  24. ^ FAQ 19 В архиве 2009-11-24 на Wayback Machine Carter Aviation Technologies
  25. ^ а б Норрис, Гай. Картер претендует на рекорд Му, но терпит еще одну аварию Flight Global, 12 июля 2005 г. Дата обращения: 18 января 2011 г. Зеркало
  26. ^ Нил, Ларри. «Пилотный отчет: демонстратор технологий CarterCopters®» В архиве 2008-05-13 на Wayback Machine Ассоциация популярных винтокрылых машин / Carter Aviation, март / апрель 2002 г. Дата обращения: 14 июля 2012 г.
  27. ^ FAQ 5 В архиве 2009-11-24 на Wayback Machine Carter Aviation Technologies
  28. ^ Андерсон, Род. CarterCopter и его наследие Выпуск 83, Связаться с журналом, 30 марта 2006 г. Дата обращения: 11 декабря 2010 г. Зеркало
  29. ^ а б Тест ротора Аэро-Новости, 6 апреля 2005 г. Дата обращения: 3 января 2011 г.
  30. ^ Джефф Льюис и Клавдий Климт. CarterCopter и его наследие: высокоэффективные гребные винты Carter с полыми лопастями страницы 11-15. Выпуск 83, Связаться с журналом, 30 марта 2006 г. Дата обращения: 18 апреля 2015 г.
  31. ^ Архив 2005 г. В архиве 2011-06-14 на Wayback Machine Carter Aviation Technologies, 25 июля 2005 г. Дата обращения: 7 августа 2010 г.
  32. ^ Архив 2006 г. В архиве 2011-06-14 на Wayback Machine Carter Aviation Technologies, 2 января 2006 г. Дата обращения: 7 августа 2010 г. "В течение последних нескольких месяцев Картер проектировал новый самолет"
  33. ^ "Прототип CarterCopter в разработке В архиве 2014-12-24 на Wayback Machine " Texomas, 20 декабря 2006 г. Дата обращения: 26 января 2014 г.
  34. ^ Паур, Джейсон. Новый автожир - альтернатива летающим машинам В архиве 4 марта 2014 г. Wayback Machine Проводной (журнал), 21 января 2011 г. Дата обращения: 21 января 2011 г.
  35. ^ а б Данные летных испытаний CCTD В архиве 2008-10-02 на Wayback Machine Carter Aviation Technologies. Дата обращения: 7 августа 2010.
  36. ^ Флорос, Мэтью В. и Джонсон, Уэйн. «Анализ характеристик вертолетной конфигурации с замедленным ротором» В архиве 2011-10-17 на Wayback Machine Журнал Американское вертолетное общество
  37. ^ Уорик, Грэм. Картер летает на гибриде вертикального взлета и посадки Авиационная неделя, 26 января 2011 г. Дата обращения: 27 января 2011 г.
  38. ^ Мэтью В. Флорос и Уэйн Джонсон. Анализ устойчивости конструкции вертолета с замедленным ротором p5, Американское вертолетное общество, Июнь 2004 г. Дата обращения: 3 марта 2012 г.
  39. ^ "CarterCopter CCTD". Carter Aviation Technologies. Архивировано из оригинал 14 апреля 2012 г.. Получено 12 апреля 2012.
  40. ^ "Вы говорите, что хотите революции? В архиве 5 апреля 2012 г. Wayback Machine " AeroNews, 6 апреля 2005 г. Дата обращения: 15 сентября 2013 г.

внешняя ссылка