Under hela helikoptrars historia föreslogs regelbundet olika konstruktioner av bärarsystemet, men bara en av dem blev klassisk och fick senare en betydande utveckling. Andra lösningar, som ger olika alternativ för propellerdrivning, bladkonstruktioner, funktioner etc. kunde inte konkurrera med den. Ofta berodde ett sådant resultat av ett djärvt projekt på objektiva brister och problem.
Tekniska klassiker
Det klassiska helikopterprogrammet ger flera ganska enkla lösningar. I maskinens skrov placeras ett kraftverk med en växellåda som levererar vridmoment till huvud- och bakrotorn. Huvudrotorn med stor diameter är baserad på en swashplate, som ger en förändring av lyft och / eller manövrering, och har också flera högformatblad.
Denna design är relativt enkel, den är väl utvecklad och lämpar sig för enkel ombyggnad och skalning för att möta befintliga krav. Dessutom saknar det några nackdelar, till exempel behovet av att täta skarvar i rörledningar eller risken för överlappande blad.
Det finns dock också nackdelar. Helikoptern enligt det klassiska schemat har begränsningar för den horisontella flyghastigheten som är associerad med specifikationerna för flödet runt rotorbladen. I vissa lägen kan andra negativa fenomen uppstå, till exempel en virvelring. Med en enda huvudrotor måste du designa en lång och stark svansbom för att rymma svansrotorn.
Utvecklingen av det klassiska schemat ledde till uppkomsten av flerrotorhelikoptrar med längsgående, tvärgående eller annan placering av flera lagersystem. Ett koaxialschema har blivit utbrett, där två skruvar med ett traditionellt utseende är monterade på en enda bussning. Dessutom blev det klassiska stödsystemet och ett antal av dess enheter grunden för flera alternativa konstruktioner.
Jetpropeller
Enrotorhelikoptern står inför problemet med reaktivt vridmoment och olika lösningar har föreslagits för att hantera det. På trettiotalet dök idén om en rotor med jetdrivning nästan samtidigt upp i flera länder. En sådan propeller är inte ansluten till motorn inuti flygkroppen och tvingar den därför inte att rotera i motsatt riktning.
Jetrotorn kännetecknas av närvaron av sina egna motorer vid bladens spetsar. Propellern kan drivas av en kompakt turboprop- eller ramjetmotor. Även kända är konstruktioner med tillförsel av komprimerade gaser från en gasturbinmotor i flygkroppen till munstyckena eller till förbränningskammaren i bladet.
Jetrotoridén fick stor uppmärksamhet på femtio- och sextiotalet; ett antal pilotprojekt har utvecklats i olika länder. De erbjöds som lätta fordon av typen Dornier Do 32 eller B-7 ML. Mile och Hughes XH-17 tungtransporthelikopter. Inget av dessa prover har dock kommit längre än småskalig produktion.
Huvudproblemet med jetpropellern är navets komplexitet. Genom den måste komprimerad gas och / eller bränsle tillföras det rörliga bladet, vilket kräver överförings- och tätningsmedel. På själva bladet är det nödvändigt att placera en motor av ett eller annat slag, vilket ställer nya krav på dess konstruktion. Att bygga en robust design med dessa funktioner visade sig vara för svårt, och de förväntade fördelarna kunde inte motivera ansträngningen.
Korsade blad
På trettiotalet föreslogs ett så kallat schema. synkrokopter. Detta koncept föreslår användning av två tvåbladiga rotorer, vars nav är placerade på ett minimiavstånd med axelkammaren utåt. Propellerna måste rotera mot varandra, och växellådans speciella design utesluter överlappning av bladen.
Synkrokopterbärarsystemet kan skapa den nödvändiga lyften och tillhandahålla flygning i samma lägen som det klassiska schemat. Den har fördelen av att kunna öka den totala dragkraften och lyftkapaciteten, och expansionen av dragvektorerna ökar stabiliteten i svävar och andra lägen. I detta fall kompenserar de två reaktorernas reaktiva moment varandra och eliminerar behovet av ett styrsystem.
Synkrokoptrar används dock inte i stor utsträckning. På trettiotalet tillverkades sådan utrustning av det tyska företaget Flettner, och sedan 1945 har detta ämne behandlats i andra länder. Helikoptrarna till det amerikanska företaget Kaman Aerosystems är mest kända. Fram till en viss tid var synkroskoprar efterfrågade, men sedan bleknade riktningen - nu finns det bara ett prov i serien. För hela tiden byggdes inte mer än 400-500 seriemaskiner av denna klass.
Den främsta nackdelen med en synkrokopter är växellådans komplexitet, som levererar vridmoment till två propellrar med nära avstånd. En enda rotordrift med samma egenskaper visar sig vara mycket lättare. Dessutom har ett par propeller med två blad begränsad dragkraftspotential. Så den moderna "tunga" synkrokoptern Kaman K-Max lyfter inte mer än 2700 kg och förlorar i detta avseende för många helikoptrar i det klassiska schemat.
Snurra och sluta
Idén med att kombinera en roterande propeller och en fast vinge är känd. I detta fall används rotationen av huvudrotorn för start och acceleration. Vid en viss hastighet måste propellern stanna, och dess blad måste förvandlas till en fast vinge. Detta gör det möjligt att utveckla en hög flyghastighet, men kräver utveckling och implementering av nya lösningar.
Som ett exempel, betrakta Sikorsky X-Wing-projektet, som har utvecklats sedan mitten av sjuttiotalet för att komplettera S-72-helikoptern. Den senare var en helikopter med huvud- och svansrotor, utrustad med en utvecklad vinge av ett litet svep. På sidorna av flygkroppen fanns ett par gasturbinmotorer som gav axeln kraft (för propellrar) och skapade jetkraft (för höghastighetsflygning).
X-Wing-bärarsystemet fick ett skivkåpa-nav utrustat med en swashplate endast med en gemensam stigning. Vi använde rektangulära blad med en vertikalt symmetrisk profil. På bladets främre och bakre kant fanns öppningar för att släppa ut tryckluft från kompressorn till utsidan. Luften, på grund av Coanda -effekten, skulle "förlänga" bladets profil och hjälpa den att skapa lyft. Beroende på hur luften tillförs kan bladet fungera lika effektivt när det roterar och i ett stationärt läge.
X-Wing-systemet testades framgångsrikt i en vindtunnel och installerades till och med på en erfaren S-72. Kort före de planerade flygningarna, 1988, beordrade dock NASA och DARPA att stoppa arbetet. Med alla förväntade fördelar var det ovanliga bärarsystemet för komplext. Dessutom sträckte projektet sig ut i mer än 10 år och kostnaden översteg den tillåtna gränsen. Av denna anledning utvecklades inte X-Wing-konceptet vidare.
Lins under flygning
Just nu arbetar det franska företaget Conseil & Technique med konceptet med en lufttaxihelikopter med ett ovanligt transportsystem. Den föreslagna konstruktionen av propellern förlorar mot den traditionella när det gäller den skapade lyften vid start- och landningslägen, men skiljer sig i större enkelhet och förmågan att skapa ökad dragkraft i horisontell flygning. Möjligheten att minska buller anges också.
Den ursprungliga propellern är byggd på basis av en linsformad skiva som upptar 70% av det svepade området. Det föreslås att montera korta blad av profilen längs dess kanter. Möjligheten att placera swashplattan rapporteras inte; dragkontroll kan utföras genom att ändra hastigheten.
Tester har visat att under horisontell flygning skapar skivdelen en betydande lyft, på grund av vilken strukturen som helhet kringgår den traditionella konstruktionspropellerna när det gäller egenskaper. Dessutom var det möjligt att få attackvinkeln till 25 ° utan att stoppa flödet. Flygplanet under utveckling kommer enligt beräkningar att kunna nå hastigheter upp till 200 km / h.
Projektet från Conseil & Technique -företaget befinner sig fortfarande i forsknings- och designutvecklingsstadiet. Förmodligen kommer den inom en snar framtid att testas på mock-ups, varefter en fullvärdig experimentell multi-rotorhelikopter kan dyka upp. Det är inte känt om denna alternativa design kommer att kunna lösa alla uppgifter och hitta en plats i flygindustrin.
Letar efter alternativ
Långa decennier av existens och aktiv drift av helikoptrar har visat alla fördelar med den klassiska konstruktionen av bärarsystemet. Försök att skapa alternativa system som har minimal likhet med det har ännu inte krönts med särskild framgång. Men forskare och ingenjörer slutar inte arbeta och fortsätter att söka efter lovande idéer.
Ett annat projekt av detta slag skapas just nu, och resultaten kommer att bli tydliga inom en snar framtid. Samtidigt är det klart att inget av de nya lagersystemen kommer att kunna ha någon märkbar effekt på det allmänna läget, och det klassiska systemet och olika varianter av dess utveckling kommer att behålla sin plats inom flygtekniken. Ny utveckling - med tillräcklig perfektion - kan dock hitta sin nisch, där deras fördelar är mest lämpliga och lönsamma.
