Гиродин - Gyrodyne

Эта статья про один класс винтокрылых машин. Информацию о компании с таким названием см. Gyrodyne Company of America. Для самолета см. Fairey FB-1 Гиродин. О гироскопическом устройстве, используемом для обеспечения ориентации на космических станциях, см. Гироскоп контрольного момента.
А Fairey FB-1 Гиродин

А гиродин это тип СВВП самолет с винт вертолета -подобная система, которая приводится в действие двигателем для взлета и посадки, а также включает один или несколько обычных пропеллеры для обеспечения тяги вперед во время крейсерский полет. Поднимать при прямом полете обеспечивается совмещением несущего винта, как у автожир, и обычные крылья. Гиродин - одна из ряда аналогичных концепций, которые пытаются обеспечить низкоскоростные характеристики вертолетов и обычные высокоскоростные самолеты с неподвижным крылом, включая конвертопланы и качели.

В ответ на запрос Королевского флота о вертолете Dr. Джеймс Аллан Джеймисон Беннетт спроектировал гиродин, будучи главным инженером Компания Cierva Autogiro. Гиродин задумывался как промежуточный тип винтокрылый аппарат, его ротор работает параллельно траектории полета, чтобы минимизировать осевой поток с одним или несколькими гребными винтами, обеспечивающими движение. Патент Беннета охватывал различные конструкции, что привело к некоторой путанице в терминологии - другие проблемы, включая товарный знак Gyrodyne Company of America и Федеральная авиационная администрация (FAA) классификация винтокрылых машин.

В последние годы родственная концепция была продвинута под названием вертолет. Первоначально используемый для продажи автожиров, построенных двумя разными компаниями, этот термин был принят для описания автожира. Агентство перспективных оборонных исследовательских проектов (DARPA) программа по развитию технологий винтокрылых машин с целью преодоления текущих ограничений вертолетов как по скорости, так и по полезной нагрузке.

Принцип работы

Если у обычного вертолета есть ротор с приводом, который обеспечивает как подъемную силу, так и прямую тягу, и способен СВВП По характеристикам автожир имеет свободно вращающийся ротор, который опирается на независимую тягу, обеспечивающую воздушную скорость вперед и удерживающую его вращение. Гиродин сочетает в себе аспекты каждого. Он имеет независимую систему тяги, как у автожира, но также может приводить в движение ротор, чтобы обеспечить вертикальный взлет и посадку; Затем он переключается на свободное вращение, как автожир во время крейсерского полета.[1][2]

В вертолете крутится лопасти втянуть воздух через диск ротора; чтобы получить прямую тягу, диск ротора наклоняется вперед, так что воздух также выдувается назад. У автожира диск ротора, напротив, наклонен назад; поскольку основная тяга движет аппарат вперед, воздух проходит через диск ротора снизу, заставляя его вращаться и создавать подъемную силу. Гиродин может переключаться между этими двумя режимами полета.

Обычно гиродин также имеет фиксированные крылья, которые обеспечивают некоторую подъемную силу во время полета вперед, позволяя разгрузить ротор. Компьютерное моделирование предложило оптимальное распределение подъемной силы 9% для несущего винта и 91% для крыла.[3] Однако, если ротор нагружен слишком слабо, он может стать подверженным неконтролируемым колебаниям.[4]

История

В Британия, Доктор Джеймс Аллан Джеймисон Беннетт, Главный инженер компании Cierva Autogiro, в 1936 году спроектировал винтокрылый аппарат промежуточного типа, который он назвал «гиродин» и который был передан правительству Великобритании в ответ на Министерство авиации Технические характеристики. В 1939 году Беннет получил патент от Патентное ведомство Великобритании, закрепленного за компанией Cierva Autogiro. 23 августа 1940 г. Компания Autogiro Америки, лицензиаты компании Cierva Autogiro Company, Ltd. подали соответствующую заявку на патент в Соединенные Штаты. 27 апреля 1943 года американской компании Autogiro Company of America был выдан патент № 2317340. Патенты описывают гиродин как:

винтокрылый самолет промежуточного типа, в дальнейшем именуемый «гиродин», между вертолетом (с ротором, свободным для авторотации и полным осевым потоком вверх через диск несущего винта), с одной стороны, и чистым вертолетом (с с приводом от ротора, и общий осевой поток вниз через диск ротора), с другой стороны, то есть со средним осевым потоком через диск ротора, по существу, нулевым при высокой скорости движения вперед.[5]

Концепция Беннета описывала ротор с приводом от вала с противовращающим моментом и движущей силой для поступательного полета, обеспечиваемой одним или несколькими пропеллерами, установленными на коротких крыльях. Если тяга обеспечивается гребными винтами на крейсерских скоростях, мощность будет передаваться на ротор только для преодоления перетаскивание профиля ротора, работая более эффективно, чем ротор свободного хода автожир в Автоматический поворот. Беннетт описал этот режим полета гиродина как «промежуточное состояние», требующее подачи энергии как на ротор, так и на двигательную установку.

Ранняя разработка

Компания Cierva Autogiro Company, Ltd, проектное исследование гиродина C.41 до Второй мировой войны было обновлено и построено Fairey Aviation как FB-1 Гиродин начиная с 1945 года. Разработкой Фэйри первоначально руководил Беннетт, а затем его преемник Др. Джордж С. Хислоп. Джордж Б.Л. Эллис и Фредерик Л. Ходжесс, инженеры компании Cierva Autogiro Company, Ltd. до Второй мировой войны, присоединились к Беннету в Fairey Aviation. Первый прототип Fairey Gyrodyne разбился во время испытательного полета, в результате чего погиб экипаж. Второй прототип Gyrodyne был перестроен как Джет Гиродин и позже использовалась для разработки системы привода ротора реактивного двигателя для транспортного составного автожира Rotodyne. На конце каждого короткого крыла были обращенные назад пропеллеры, которые обеспечивали как управление рысканием, так и движение вперед в полете. Jet Gyrodyne совершил полет в 1954 году и совершил настоящий переход от вертикального полета к горизонтальному в марте 1955 года.

В Фэйри Ротодин Y в 1959 г.

Это привело к прототипу Фэйри Ротодин, который был разработан, чтобы объединить эффективность самолета в крейсерском режиме с СВВП способность вертолета выполнять короткие расстояния авиалайнер обслуживание от центров городов до аэропортов. У него были короткие крылья, несущие два Napier Eland турбовинтовые двигатели для поступательного движения и до 40%[нужна цитата ] веса самолета в прямом полете. Ротор приводился в движение наконечники форсунок для взлета и посадки и поступательного полета до 80 миль / ч. Несмотря на значительный коммерческий и военный интерес к прототипу Type Y Rotodyne для воздушного транспорта во всем мире, британские заказы не поступали, и в 1962 году финансовая поддержка британского правительства была прекращена. Westland Helicopters не увидели веских причин для дальнейших инвестиций, и проект был остановлен. С окончанием программ Fairey Aviation разработка гиродинов была остановлена, хотя несколько подобных концепций продолжали развиваться.

Подобные разработки

В 1954 г. Макдоннелл XV-1 разрабатывался как винтокрылый аппарат с головными соплами для обеспечения возможности вертикального взлета. Самолет также имел крылья и пропеллер, установленный в задней части фюзеляжа между двумя хвостовыми балками с двумя небольшими несущими винтами, установленными на конце для управления рысканием. Второй прототип XV-1 стал первым в мире винтокрылым аппаратом, который 10 октября 1956 года превысил 200 миль в час в горизонтальном полете. Больше не было построено, и проект XV-1 был прекращен в 1957 году.

Составной автожир

В 1998 г. Carter Aviation Technologies успешно управлял своим самолетом-демонстратором технологий. Самолет представляет собой составной автожир с высокоинерционным несущим винтом и крыльями, оптимизированными для высокоскоростного полета. В 2005 году самолет продемонстрировал полет на МУ-1, при этом кончик несущего винта имел скорость, равную скорости полета самолета вперед, без каких-либо вибраций или проблем с управлением. Высокоинерционный ротор позволял летательному аппарату зависать на короткое время во время посадки, даже если ротор отключен от двигателя, а коробка передач с предварительным вращением позволяет ротору ускоряться для прыжкового взлета в стиле автожира.

Вертолет

В 1954 г. KYB построил самолет, названный Вертолет. Вертолет был Cessna 170 B с уменьшенными до упоров крыльями и ротором, приводимым в действие прямоточными воздушно-реактивными двигателями.

Изображение базовой линии Вертолет GBA-DARPA концепт, показывающий его свободно вращающийся ротор, который снабжен встроенными реактивными форсунками, на которые подается перепускной воздух от двух газотурбинных двигателей Williams.

DARPA финансировал проект под названием Heliplane по разработке концепции гиродина примерно в 2007 году.[6][7] Самолет, разработанный для проекта, будет использовать несущий винт для вертикального взлета и посадки и зависания, а также массивные крылья для обеспечения большей части необходимой подъемной силы в крейсерском режиме, сочетая в себе большую грузоподъемность, топливную эффективность и высокую крейсерскую скорость самолетов с неподвижным крылом. с возможностью зависания вертолета. Проект представлял собой «… многолетнюю четырехэтапную программу стоимостью 40 миллионов долларов. Groen Brothers Aviation работает над первой фазой этой программы, рассчитанной на 15 месяцев… (она) объединяет «автожир»… с самолетом бизнес-класса. Команда использовала Адам A700, в класс сверхлегких самолетов …"[8] Были проблемы с шумом наконечника струи, и в 2008 году программа была отменена.[9]

Один отраслевой журнал описывает постепенную эволюцию традиционных вертолетов как «медленную» и лишенную революционных шагов, а нетрадиционные соединения все еще не получили широкого распространения.[10]

Товарный знак

Основная статья: Gyrodyne Company of America

«Гиродин» получил статус товарный знак компании Gyrodyne of America в 1950 году.[11] Компания не участвовала в разработке гиродинов, а вместо этого произвела беспилотный вертолет с газотурбинным двигателем и дистанционно пилотируемым вертолетом. коаксиальные роторы, для ВМС США, обозначенный как QH-50 DASH.

Примеры


Рекомендации

Примечания
  1. ^ Руководство по полетам на винтокрыле: только для автожиров, FAA-H-8083-21 FAA, 2000.[1] "«Гиродин» - это гибридный винтокрылый аппарат, способный парить и при этом лететь на авторотации. Первым успешным примером этого типа самолетов был British Fairy Rotodyne, сертифицированный в транспортной категории в 1958 году. В 1960-х и 1970-х годах популярность автожиров возросла с получением сертификата. Маккаллох J-2 и Умбау. Последний становится Воздух и космос 18А."
  2. ^ Электронный свод федеральных правил (e-CFR) Название 14. Аэронавтика и космос Глава I. ФЕДЕРАЛЬНОЕ АВИАЦИОННОЕ УПРАВЛЕНИЕ, ДЕПАРТАМЕНТ ТРАНСПОРТИРОВКИ Подраздел A. ОПРЕДЕЛЕНИЯ И ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ Часть 1. ОПРЕДЕЛЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ. Раздел 1.1. Общие определения. Институт правовой информации, Школа права Корнелла. (получено 4 апреля 2020 г.) ".Gyrodyne означает винтокрылый аппарат, роторы которого обычно приводятся в движение двигателем для взлета, зависания и посадки, а также для полета вперед через часть его диапазона скоростей, и чьи средства движения, обычно состоящие из обычных пропеллеров, не зависят от системы винта."
  3. ^ Ё, Хёнсу; Джонсон, Уэйн. "Оптимальная конструкция составного вертолета В архиве 2014-06-01 на Wayback Machine "стр. T111-3-4. ADA517226 Прямая ссылка, 1 МБ
  4. ^ Х.А. Тейлор; Fairey Aircraft с 1915 года, Putnam, 1974, с.408.
  5. ^ Беннетт, Джеймс А.Дж. Патент США 2317340: Вертолет.. 27 апреля 1943 г. Проверено 26 августа 2009 г.
  6. ^ Бюджетная смета Министерства обороны на 2008/2009 финансовый год, DARPA, февраль 2007 г., стр. 239, заархивировано оригинал на 2014-10-09.
  7. ^ Вертолет, Управление тактических технологий, Агентство перспективных оборонных исследовательских проектов, получено 27 августа 2009.[мертвая ссылка ]
  8. ^ Маккенна, Джеймс Т. (февраль 2007 г.), «На шаг впереди», Ротор и крыло, п. 54.
  9. ^ «Darpa делает еще один шанс на высокоскоростной вертикальный взлетно-посадочный ящик», Авиационная неделя и космические технологии, 26 февраля 2013 г., получено 2 августа 2014.
  10. ^ Маккенна, Джеймс Т (август 2007 г.), «Ретроспектива 40 лет: сила и видение», Ротор и крыло, Авиация сегодня, архив из оригинал 21 мая 2014 г., получено 8 июн 2014.
  11. ^ Торговая марка США 71571611
Библиография
  • "Фейри Гиродин". J.A.J. Беннетт. Журнал Королевского авиационного общества, 1949 г., т. 53
  • «Аэродинамика вертолета». Альфред Гессоу И Гарри С. Майерс младший Издательская компания Фредерика Ангара, Нью-Йорк. 1952 г., переиздано в 1962 г.
  • «Основы аэродинамики вертолетов». Дж. Гордон Лейшман, Cambridge University Press, Нью-Йорк, 2000 г., переиздано в 2005 г.
  • «Основы вертолетостроения». Джейкоб Шапиро, Temple Press Ltd., Лондон, 1955.
  • "Развитие Autogiro: техническая перспектива ": Дж. Гордон Лейшман: Университет Хофстра, Нью-Йорк, 2003.
  • От автожира до автожира: удивительное выживание авиационной техники: Брюс Х. Чарнов, 2003.

внешняя ссылка

СМИ, связанные с Gyrodynes в Wikimedia Commons