Винтокрыл - Википедия - Rotorcraft

An AS332 вертолет правительственной авиационной службы Гонконга проводит демонстрацию водяной бомбы

А винтокрылый аппарат или же винтокрылый самолет это летательный аппарат тяжелее воздуха, который генерирует поднимать с помощью поворотных крыльев или лопастей ротора, которые вращаются вокруг мачты. Несколько лопастей ротора, установленных на одной мачте, называются ротор. В Международная организация гражданской авиации (ИКАО) определяет винтокрылый аппарат как «поддерживаемый в полете реакцией воздуха на один или несколько несущих винтов».[1]

Винтокрылые летательные аппараты обычно включают воздушные суда, в которых один или несколько несущих винтов обеспечивают подъемную силу на протяжении всего полета, например вертолеты, автожиры, и гиродины. Составные винтокрылые летательные аппараты дополняют ротор дополнительными тяговыми двигателями, гребными винтами или статическими подъемными поверхностями.

Классы винтокрылых машин

Вертолет

Основная статья: Вертолет

Вертолет - это винтокрылый аппарат, роторы которого приводятся в движение двигателем (ами) на протяжении всего полета, чтобы вертолет мог взлетать вертикально, зависать, лететь вперед, назад и в стороны, а также приземляться вертикально. Вертолеты имеют несколько различных конфигураций одного или нескольких несущих винтов.

Вертолеты с одним приводным от вала несущим несущим несущим винтом требуют каких-то противодействующих устройств, таких как хвостовой винт, веер, или же НОТАР, за исключением некоторых редких примеров вертолетов, использующих наконечник струи двигательная установка, которая почти не создает крутящего момента.

Автожир

Основная статья: Автожир
Зарегистрированный в Германии автожир

Автожир (иногда называемый гирокоптером, автожиром или ротапланом) использует ротор без двигателя, который приводится в движение аэродинамическими силами в состоянии Автоматический поворот развивать подъемник и двигатель пропеллер, похожий на самолет, чтобы обеспечить тягу. Хотя по внешнему виду он похож на ротор вертолета, ротор автожира должен пропускать воздух вверх и через диск ротора для создания вращения. Ранние автожиры напоминали самолеты с неподвижным крылом того времени, с крыльями, расположенным спереди двигателем и пропеллером в конфигурации трактора, чтобы тянуть самолет по воздуху. Автожиры последних моделей имеют двигатель и винт, расположенный сзади, в толкающей конфигурации.

Автожир был изобретен в 1920 году. Хуан де ла Сьерва. Автожир с толкающим винтом впервые испытал Этьен Дормуа с его Buhl A-1 Автожир.

Гиродин

Основная статья: Гиродин
Прототип Fairey Rotodyne[2]

Ротор гиродина обычно приводится в движение его двигателем для взлета и посадки - парящего, как вертолет, - с противовращающим моментом и движущей силой для полета вперед, обеспечиваемой одним или несколькими пропеллерами, установленными на коротких или коротких крыльях. По мере увеличения мощности воздушного винта ротору требуется меньшая мощность для обеспечения тяги вперед, что приводит к уменьшению углов наклона и колебаниям лопастей винта. На крейсерских скоростях, когда большая часть или вся тяга обеспечивается гребными винтами, ротор получает мощность, достаточную только для преодоления профильного сопротивления и поддержания подъемной силы. Эффект заключается в том, что винтокрылый аппарат работает более эффективно, чем ротор свободного хода автожира при авторотации, сводя к минимуму неблагоприятные последствия срыва лопастей вертолетов на более высоких скоростях полета.

Роторный змей

Основная статья: Роторный змей

Роторный змей или гироглайдер - это винтокрылый летательный аппарат без двигателя. Как автожир или вертолет, для полета он использует подъемную силу, создаваемую одним или несколькими наборами роторов. В отличие от вертолета, автожиры и роторные воздушные змеи не имеют двигателя, приводящего в действие их роторы, но в то время как автожир имеет двигатель, обеспечивающий прямую тягу, которая поддерживает вращение ротора, роторный змей вообще не имеет двигателя и полагается либо на то, что его несут вверх и упал с другого самолета или буксировался в воздухе за автомобилем или лодкой.

Конфигурация ротора

Количество лезвий

Винтокрыл характеризуется количеством лезвия. Обычно это от двух до шести на карданный вал.

Количество роторов

Винтокрылый аппарат может иметь один или несколько роторов. Были использованы различные конфигурации ротора:

  • Один ротор. Роторы с приводом требуют компенсации крутящего момента, вызывающего рыскание, за исключением случая реактивный самолет водить машину. Винтокрылые летательные аппараты с одним винтом обычно называют монокоптеры.
  • Два ротора. Обычно они вращаются в противоположных направлениях, нейтрализуя реакцию крутящего момента, поэтому не требуется хвостовой винт или другой стабилизатор рыскания. Эти роторы могут быть представлены в виде
    • Тандем - Один перед другим.
    • Поперечный - бок о бок.
    • Коаксиальный - Один диск ротора над другим, с концентрическими приводными валами.
    • Переплетение - Сдвоенные роторы, расположенные под острым углом друг к другу, чьи почти вертикальные приводные валы соединены вместе, чтобы синхронизировать их лопасти ротора таким образом, что они зацепляются, что также называется синхроптер.
  • Три ротора. Необычная конфигурация; 1948 год Cierva Air Horse имел три ротора, поскольку считалось, что нельзя построить единственный ротор достаточной прочности для его размера. Все три ротора вращались в одном направлении, и компенсация рыскания обеспечивалась за счет наклона каждой оси ротора для создания компонентов тяги ротора, противодействующих крутящему моменту.
  • Четыре ротора. Также называется квадрокоптер или квадрокоптер. Обычно два ротора вращаются по часовой стрелке и два - против часовой стрелки.
  • Более четырех роторов. Именуется обычно как мультироторы или иногда по отдельности в виде гексакоптеров и октокоптеров, эти конфигурации обычно имеют согласованные наборы роторов, вращающихся в противоположных направлениях.[нужна цитата ] Они необычны в полноразмерных пилотируемых самолетах, но популярны в беспилотные летательные аппараты (БПЛА).

Остановленные роторы

Некоторые винтокрылые летательные аппараты предназначены для остановки несущего винта при прямом полете, так что он затем действует как неподвижное крыло. За вертикальный полет и зависая, он вращается, чтобы действовать как вращающееся крыло или винт, а для полета вперед на скорости он останавливается, чтобы действовать как с неподвижным крылом обеспечение необходимого подъемника частично или полностью. Также могут быть предусмотрены дополнительные неподвижные крылья для обеспечения устойчивости и управляемости, а также для обеспечения дополнительной подъемной силы.

Одним из первых американских предложений было преобразование Lockheed F-104 Истребитель с треугольным крылом несущего винта. Позднее к этой идее вернулся Хьюз.[3] В Сикорский S-72 исследовательский самолет прошел обширные летные испытания.

В 1986 г. Сикорский S-72 Самолет Rotor Systems Research Aircraft (RSRA) был оснащен четырехлопастным неподвижным несущим винтом, известным как X-wing. Программа была отменена двумя годами позже, до того, как ротор улетел.

Более поздняя концепция "утка винт / крыло" (CRW) добавила носовой "утка" а также обычное хвостовое оперение, разгружающее несущее крыло и обеспечивающее управление во время прямого полета. Для вертикального и низкоскоростного полета основной профиль приводится в действие законцовкой как вертолетный ротор выхлопом из реактивный двигатель, и нет необходимости в хвостовой винт. В высокоскоростном полете крыло останавливается по размаху, так как основное крыло самолета трехплоскостной самолет, а двигатель выходит через обычное реактивное сопло. Два Боинг Х-50 Стрекоза прототипы с двухлопастным ротором эксплуатировались с 2003 года, но программа закончилась после того, как оба разбились, не сумев успешно перейти.[4]

В 2013 году США Лаборатория военно-морских исследований (NRL) опубликовали метод перехода полета с вертикального на горизонтальный и связанную с ним технологию, которая, как утверждается, была запатентована, которую они называют самолетом с вращающимся крылом с торможением и ротором.[5] Австралийская компания StopRotor Technology Pty Ltd разработала прототип корабля Hybrid RotorWing (HRW).[6][7] В конструкции использованы высокая альфа воздушный поток, чтобы обеспечить симметричный воздушный поток через все лопасти ротора, требуя, чтобы он падал почти вертикально во время перехода.[7] Переход от фиксированного к поворотному режиму в полете был продемонстрирован в августе 2013 года.[8][9][10]

Другой подход предлагает хвостовик конфигурация, в которой подъемные поверхности действуют как роторы во время взлета, аппарат наклоняется для горизонтального полета, а ротор останавливается, чтобы действовать как неподвижное крыло.[11]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ «Приложение 7 ИКАО» Проверено 30 сентября 2009 г.
  2. ^ Фото: Дж. Тинесен, SFF В архиве 2009-08-28 на Wayback Machine фото архив
  3. ^ "Брошюра по роторному крылу Hughes". The Unwanted Blog (получено 15 мая 2014 г.)
  4. ^ Маккенна, Джеймс Т. «На шаг впереди», Ротор и крыло, Февраль 2007 г., стр. 54
  5. ^ "Стоп-винтовой винтокрылый самолет". Офис трансфера технологий, Лаборатория военно-морских исследований США. (Проверено 16 мая 2014 г.)
  6. ^ "Стоп-винт, гибридный вертикальный взлетно-посадочная полоса Rotorwing". Новости sUAS
  7. ^ а б «Гибридная конструкция RotorWing переходит от неподвижного к винтокрылу в середине полета» gizmag.com
  8. ^ Ротор и крыло «Гибридный RotorWing выполняет в полете фиксированный / поворотный переход». Ротор и крыло, 30 августа 2013 г.
  9. ^ "Top Tech - летающий трансформатор".
  10. ^ "StopRotor успешно завершил первый переходный полет ". Австралийская авиация, 28 августа 2013 г. Дата обращения: 7 мая 2014 г.
  11. ^ НАСАПАВ (21 декабря 2009 г.), Концепция БПЛА NASA Tanzenflugel VTOL, получено 2017-01-08

внешняя ссылка