Koko helikopterien historian aikana ehdotettiin säännöllisesti erilaisia kantojärjestelmän malleja, mutta vain yksi niistä tuli klassiseksi ja sai myöhemmin merkittävää kehitystä. Muut ratkaisut, jotka tarjoavat erilaisia vaihtoehtoja potkurikäyttöön, siipien rakenteisiin, toimintoihin jne., Eivät voineet kilpailla sen kanssa. Usein tällainen rohkean hankkeen tulos johtui objektiivisista puutteista ja ongelmista.
Tekniset klassikot
Klassinen helikopterijärjestelmä tarjoaa useita melko yksinkertaisia ratkaisuja. Koneen rungossa on voimalaitos, jossa on vaihteisto, joka tuottaa vääntömomentin pää- ja peräroottorille. Suurhalkaisijainen pääroottori perustuu pyyhkäisylevyyn, joka muuttaa hissiä ja / tai liikettä, ja siinä on myös useita suuren kuvasuhteen teriä.
Tämä rakenne on suhteellisen yksinkertainen, se on hyvin kehittynyt ja se on helppo rakentaa uudelleen ja skaalata vastaamaan olemassa olevia vaatimuksia. Lisäksi sillä ei ole joitain haittoja, kuten tarve tiivistää putkistojen liitokset tai terien päällekkäisyys.
On kuitenkin myös haittoja. Klassisen järjestelmän helikopterilla on rajoituksia vaakasuuntaiseen lentonopeuteen, joka liittyy roottorin siipien ympärillä olevan virtauksen erityispiirteisiin. Joissakin tiloissa voi esiintyä muita negatiivisia ilmiöitä, kuten pyörrerengas. Yhdellä pääroottorilla sinun on suunniteltava pitkä ja vahva hännänpuomi, joka mahtuu hännän roottoriin.
Klassisen järjestelmän kehittäminen johti moniroottoristen helikoptereiden syntymiseen, joissa oli pitkittäis-, poikittainen tai muu sijoitus useita laakerijärjestelmiä. Koaksiaalinen järjestelmä on yleistynyt, jossa kaksi perinteisen näköistä ruuvia on koottu yhteen holkkiin. Myös klassinen tukijärjestelmä ja monet sen yksiköt muodostivat perustan useille vaihtoehtoisille malleille.
Suihkupotkuri
Yksiroottorinen helikopteri kohtaa reaktiivisen vääntömomentin ongelman, ja sen ratkaisemiseksi on ehdotettu erilaisia ratkaisuja. Vielä 30 -luvulla idea roottorista, jossa oli suihkukone, ilmestyi lähes samanaikaisesti useissa maissa. Tällaista potkuria ei ole kytketty moottoriin rungon sisällä, eikä se pakota sitä pyörimään vastakkaiseen suuntaan.
Suihkuroottori erottuu siitä, että siipien kärjissä on omat moottorinsa. Potkuria voidaan käyttää kompaktilla turbopropelleri- tai ramjet -moottorilla. Tunnetaan myös malleja, joissa painekaasuja syötetään rungon kaasuturbiinimoottorista suuttimiin tai terän palokammioon.
Suihkuroottorin idea sai paljon huomiota 1950- ja 1960 -luvuilla; eri maissa on kehitetty useita pilottihankkeita. Niitä tarjottiin Dornier Do 32- tai B-7 ML -tyyppisinä kevyinä ajoneuvoina. Mile ja Hughes XH-17 raskas kuljetushelikopteri. Mikään näistä näytteistä ei kuitenkaan ole edennyt pienimuotoista tuotantoa pidemmälle.
Suurin ongelma suihkupotkurissa on navan monimutkaisuus. Sen kautta painekaasua ja / tai polttoainetta on syötettävä siirrettävään terään, mikä edellyttää siirto- ja tiivistysvälineitä. Itse terään on tarpeen sijoittaa jonkinlainen moottori, joka asettaa uusia vaatimuksia sen suunnittelulle. Vankan rakenteen rakentaminen näillä ominaisuuksilla osoittautui liian vaikeaksi, eikä odotetut hyödyt voineet oikeuttaa ponnisteluja.
Ristikkäiset terät
30-luvulla ehdotettiin ns. synkrokopteri. Tämä konsepti ehdottaa kahden kaksiteräisen roottorin käyttöä, joiden navat on sijoitettu minimietäisyyteen akselin kallistuksen ollessa ulospäin. Potkurien on pyöritettävä toisiaan kohti, ja vaihteiston erityinen rakenne sulkee pois lapojen päällekkäisyyden.
Synkrokopterin kantojärjestelmä pystyy luomaan vaaditun hissin ja tarjoamaan lennon samoissa tiloissa kuin klassinen malli. Sen etuna on se, että se pystyy lisäämään kokonaisvoimaa ja nostokykyä, ja työntövoimien laajeneminen lisää vakautta leijuvassa ja muussa tilassa. Tässä tapauksessa kahden potkurin reaktiiviset momentit kompensoivat toisiaan ja poistavat ohjausjärjestelmän tarpeen.
Synkrokoptereita ei kuitenkaan käytetä laajalti. 30 -luvulla tällaisia laitteita valmisti saksalainen Flettner -yritys, ja vuodesta 1945 lähtien tätä aihetta on käsitelty muissa maissa. Amerikkalaisen Kaman Aerosystems -yhtiön helikopterit tunnetaan parhaiten. Tietyn ajan kuluttua synkrokoptereille oli kysyntää, mutta sitten suunta häipyi - nyt sarjassa on vain yksi näyte. Koko ajan rakennettiin enintään 400-500 tämän luokan sarjakonetta.
Tahdistamiskopterin suurin haitta on vaihteiston monimutkaisuus, joka tuottaa vääntömomentin kahdelle lähekkäin sijaitsevalle potkurille. Yksi roottorikäyttö, jolla on samat ominaisuudet, osoittautuu paljon helpommaksi. Lisäksi kaksipyöräisellä potkurilla on rajallinen työntövoima. Joten moderni "raskas" synkrokopteri Kaman K-Max nostaa enintään 2700 kg ja menettää tässä suhteessa monia klassisen järjestelmän helikoptereita.
Pyöräytä ja lopeta
Ajatus pyörivän potkurin ja kiinteän siiven yhdistämisestä tunnetaan. Tässä tapauksessa pääroottorin pyörimistä käytetään lentoonlähtöön ja kiihdytykseen. Tietyllä nopeudella potkurin on pysähdyttävä ja sen siipien on muututtava kiinteäksi siiveksi. Tämä mahdollistaa suuren lentonopeuden kehittämisen, mutta edellyttää uusien ratkaisujen kehittämistä ja käyttöönottoa.
Esimerkkinä Sikorsky X-Wing -hanke, jota on kehitetty 1970-luvun puolivälistä lähtien täydentämään S-72-helikopteria. Jälkimmäinen oli helikopteri, jossa oli pää- ja hännänroottori, ja joka oli varustettu kehitetyllä siivellä. Rungon sivuilla oli pari kaasuturbiinimoottoria, jotka antoivat voimaa akselille (potkureille) ja loivat suihkuvoiman (nopeaa lentoa varten).
X-Wing-kantojärjestelmä sai levynlevyn, joka oli varustettu pyyhkäisylevyllä, jossa oli vain yhteinen nousu. Käytimme suorakulmaisia teriä, joilla oli pystysuora symmetrinen profiili. Terän etu- ja takareunassa oli aukkoja paineilman vapauttamiseksi kompressorista ulos. Coanda -vaikutuksen vuoksi ilman piti "pidentää" terän profiilia ja auttaa sitä luomaan nostoa. Ilman syöttötavasta riippuen terä voi toimia yhtä tehokkaasti pyöritettäessä ja paikallaan.
X-Wing-järjestelmä testattiin onnistuneesti tuulitunnelissa ja se asennettiin jopa kokeneeseen S-72-malliin. Kuitenkin juuri ennen suunniteltuja lentoja, vuonna 1988, NASA ja DARPA määräsivät lopettamaan työnsä. Kaikilla odotetuilla eduilla epätavallinen kantojärjestelmä oli liian monimutkainen. Lisäksi hanke kesti yli 10 vuotta ja sen kustannukset ylittivät sallitun rajan. Tästä syystä X-Wing-konseptia ei kehitetty edelleen.
Linssi lennossa
Tällä hetkellä ranskalainen Conseil & Technique -yritys työskentelee kevyen ilma -taksihelikopterin konseptilla epätavallisella kuljetusjärjestelmällä. Ehdotettu potkurin rakenne häviää perinteiselle hissille nousu- ja laskeutumistiloissa, mutta eroaa yksinkertaisuudesta ja kyvystä luoda lisää työntövoimaa vaakasuorassa lennossa. Kyky vähentää melua on myös ilmoitettu.
Alkuperäinen potkuri on rakennettu linssikiekon perusteella, joka vie 70% pyyhkäisyalueesta. Ehdotetaan, että ilmakalvon lyhyet terät asennetaan sen reunoille. Mahdollisuutta kiinnittää keittolevy ei ilmoiteta; luistonesto voidaan suorittaa muuttamalla nopeutta.
Testit ovat osoittaneet, että vaakasuuntaisen lennon aikana kiekko -osa aiheuttaa merkittävän nostovoiman, minkä vuoksi rakenne kokonaisuutena ohittaa perinteisen muotoilun potkurin ominaisuuksiltaan. Lisäksi hyökkäyskulma oli mahdollista nostaa 25 °: een virtausta pysäyttämättä. Kehitteillä oleva lentokone pystyy laskelmien mukaan saavuttamaan jopa 200 km / h nopeuden.
Conseil & Technique -yrityksen projekti on edelleen tutkimus- ja suunnittelukehityksen vaiheessa. Luultavasti lähitulevaisuudessa se saatetaan testattavaksi mallimalleilla, minkä jälkeen voi tulla esiin täysimittainen kokeellinen moniroottorinen helikopteri. Ei tiedetä, pystyykö tämä vaihtoehtoinen malli ratkaisemaan kaikki tehtävät ja löytämään paikan lentoteollisuudessa.
Etsitään vaihtoehtoja
Helikopterien pitkät vuosikymmenet ja aktiivinen toiminta ovat osoittaneet kaikki kantojärjestelmän klassisen suunnittelun edut. Yrityksiä luoda vaihtoehtoisia suunnitelmia, joilla on vain vähän samankaltaisuutta sen kanssa, ei ole vielä kruunattu erityisen menestyksekkäästi. Tutkijat ja insinöörit eivät kuitenkaan lopeta työskentelyä ja jatkavat lupaavien ideoiden etsimistä.
Toinen tällainen hanke on parhaillaan tekeillä, ja sen tulokset selviävät lähitulevaisuudessa. Samalla on selvää, että mikään uusista laakerijärjestelmistä ei voi vaikuttaa merkittävästi yleiseen tilanteeseen, ja klassinen rakenne ja sen eri kehitysvaihtoehdot säilyttävät paikkansa ilmailutekniikassa. Uudistukset, jotka ovat kuitenkin riittävän täydellisiä, voivat kuitenkin löytää paikkansa, jossa niiden edut ovat sopivimmat ja kannattavimmat.
