در طول تاریخ هلیکوپترها ، طرح های مختلفی از سیستم حامل به طور منظم پیشنهاد می شد ، اما تنها یکی از آنها کلاسیک شد و متعاقباً توسعه قابل توجهی را دریافت کرد. راه حل های دیگر ، ارائه گزینه های مختلف برای درایو پروانه ، طراحی تیغه ، عملکردها و غیره ، نمی توانند با آن رقابت کنند. اغلب ، چنین نتیجه ای از یک پروژه جسورانه به دلیل کاستی ها و مشکلات عینی بود.
کلاسیک های فنی
طرح هلیکوپتر کلاسیک چندین راه حل نسبتاً ساده را ارائه می دهد. در بدنه دستگاه نیروگاهی با گیربکس قرار دارد که گشتاور را به روتور اصلی و دم منتقل می کند. روتور اصلی با قطر بزرگ بر روی یک تخته پلاستیکی ساخته شده است که تغییر در بلند کردن و / یا مانور را ایجاد می کند و همچنین دارای چندین تیغه با نسبت تصویر بالا است.
این طرح نسبتاً ساده است ، به خوبی توسعه یافته است و به راحتی می تواند بازسازی و مقیاس بندی را برآورده کند تا نیازهای موجود را برآورده کند. علاوه بر این ، عاری از برخی معایب مانند نیاز به آب بندی اتصالات در خطوط لوله یا خطر همپوشانی تیغه ها است.
با این حال ، معایبی نیز وجود دارد. هلیکوپتر طرح کلاسیک دارای محدودیت هایی در سرعت پرواز افقی مربوط به ویژگی های جریان در اطراف پره های روتور است. در برخی از حالت ها ، ممکن است پدیده های منفی دیگری مانند حلقه گرداب رخ دهد. با یک روتور اصلی واحد ، شما باید یک بوم بلند و قوی طراحی کنید تا روتور دم را در خود جای دهد.
توسعه طرح کلاسیک منجر به ظهور بالگردهای چند روتور با موقعیت طولی ، عرضی یا سایر سیستم های بلبرینگ شد. یک طرح کواکسیال گسترده شده است ، که در آن دو پیچ از ظاهر سنتی روی یک بوش واحد جمع می شوند. همچنین ، سیستم پشتیبانی کلاسیک و تعدادی از واحدهای آن مبنای چندین طرح جایگزین قرار گرفت.
پروانه جت
هلیکوپتر تک روتور با مشکل گشتاور واکنشی مواجه است و راه حل های مختلفی برای مقابله با آن ارائه شده است. در دهه سی ، ایده روتور با جت محرک تقریباً همزمان در چندین کشور ظاهر شد. چنین پروانه ای به موتور داخل بدنه متصل نیست و بر این اساس ، آن را مجبور به چرخش در جهت مخالف نمی کند.
روتور جت با وجود موتورهای خود در نوک تیغه ها متمایز می شود. پروانه را می توان با یک موتور جمع و جور توربوپراپ یا رمجت هدایت کرد. همچنین طرحهایی با تأمین گازهای فشرده از موتور توربین گازی در بدنه به نازلها یا محفظه احتراق در تیغه شناخته شده است.
ایده روتور جت در دهه های پنجاه و شصت مورد توجه بسیاری قرار گرفت. تعدادی از پروژه های آزمایشی در کشورهای مختلف توسعه یافته است. آنها به عنوان خودروهای سبک از نوع Dornier Do 32 یا B-7 ML ارائه شدند. بالگرد حمل و نقل سنگین Mile and Hughes XH-17. با این حال ، هیچ یک از این نمونه ها فراتر از تولید در مقیاس کوچک پیشرفت نکرده اند.
مشکل اصلی پروانه جت پیچیدگی هاب است. از طریق آن ، گاز و / یا سوخت فشرده باید به تیغه متحرک عرضه شود ، که به وسایل انتقال و آب بندی نیاز دارد. بر روی خود تیغه ، لازم است موتوری از یک نوع یا دیگر قرار داده شود ، که الزامات جدیدی را به طراحی آن تحمیل می کند.ایجاد یک طرح قوی با این قابلیت ها بسیار دشوار بود و مزایای مورد انتظار نمی تواند تلاش را توجیه کند.
تیغه های متقاطع
در دهه سی ، یک طرح به اصطلاح پیشنهاد شد. سنکرروکوپتر این مفهوم استفاده از دو روتور دو پره را پیشنهاد می دهد ، هاب های آنها در حداقل فاصله و کامبر محور به سمت خارج قرار گرفته است. ملخ ها باید به سمت یکدیگر بچرخند و طراحی خاص گیربکس از همپوشانی تیغه ها جلوگیری می کند.
سیستم حامل سنکروکوپتر قادر به ایجاد آسانسور مورد نیاز و ارائه پرواز در حالت های مشابه طرح کلاسیک است. این مزیت را دارد که می تواند نیروی رانش و بالابری کلی را افزایش دهد و گسترش بردارهای رانش باعث افزایش ثبات در حالت شناور و حالت های دیگر می شود. در این حالت ، گشتاورهای واکنشی دو ملخ یکدیگر را جبران کرده و نیاز به سیستم فرمان را برطرف می کند.
با این حال ، سینکروکوپترها به طور گسترده ای مورد استفاده قرار نمی گیرند. در دهه سی ، چنین تجهیزاتی توسط شرکت آلمانی Flettner تولید می شد و از سال 1945 این موضوع در سایر کشورها مورد بحث قرار گرفت. بالگردهای شرکت آمریکایی Kaman Aerosystems بیشتر شناخته شده هستند. تا زمان معینی ، سینکرکوپترها تقاضا داشتند ، اما سپس جهت محو شد - در حال حاضر تنها یک نمونه در این سری وجود دارد. برای همه زمانها ، بیش از 400-500 دستگاه سریال از این کلاس ساخته نشده است.
معایب اصلی سنکروکوپتر پیچیدگی گیربکس است که گشتاور را به دو ملخ نزدیک به هم می رساند. درایو تک روتور با ویژگی های مشابه بسیار آسان تر به نظر می رسد. علاوه بر این ، یک جفت پروانه دو پره دارای قابلیت رانش محدود هستند. بنابراین ، سینکرکوپتر مدرن "سنگین" Kaman K-Max بیش از 2700 کیلوگرم بلند نمی کند و از این نظر نسبت به بسیاری از هلیکوپترهای طرح کلاسیک از دست می دهد.
بچرخید و متوقف کنید
ایده ترکیب یک پروانه دوار و یک بال ثابت شناخته شده است. در این حالت از چرخش روتور اصلی برای بلند شدن و شتاب استفاده می شود. با سرعت مشخص ، ملخ باید متوقف شود و پره های آن باید به یک بال ثابت تبدیل شود. این اجازه می دهد تا سرعت پرواز بالایی ایجاد شود ، اما مستلزم توسعه و اجرای راه حل های جدید است.
به عنوان مثال ، پروژه Sikorsky X-Wing را در نظر بگیرید ، که از اواسط دهه هفتاد برای تکمیل هلیکوپتر S-72 توسعه یافته است. دومی یک هلیکوپتر با روتور اصلی و دم بود که مجهز به بال توسعه یافته از رفت و برگشت کوچک بود. در طرف بدنه یک جفت موتور توربین گازی وجود داشت که نیرو را به محور (برای ملخ ها) می رساند و نیروی محرکه جت (برای پروازهای با سرعت بالا) ایجاد می کند.
سیستم حامل X-Wing یک هاب برقی دیسک مجهز به تخته پلاستیکی تنها با یک گام مشترک دریافت کرد. ما از تیغه های مستطیلی با مشخصات عمودی متقارن استفاده کردیم. در لبه جلو و عقب تیغه ، منافذی برای انتشار هوای فشرده از کمپرسور به خارج وجود داشت. هوا ، به دلیل اثر کوآندا ، قرار بود پروفیل تیغه را "طولانی" کند و به آن کمک کند تا بلند شود. بسته به نحوه تامین هوا ، تیغه می تواند به طور یکسان در هنگام چرخش و در حالت ثابت کار کند.
سیستم X-Wing با موفقیت در تونل باد آزمایش شد و حتی بر روی S-72 با تجربه نصب شد. با این حال ، اندکی قبل از پروازهای برنامه ریزی شده ، در سال 1988 ، ناسا و دارپا دستور توقف کار را صادر کردند. با تمام مزایای مورد انتظار ، سیستم حامل غیر معمول بسیار پیچیده بود. علاوه بر این ، این پروژه بیش از 10 سال طول کشید و هزینه آن از حد مجاز فراتر رفت. به همین دلیل ، مفهوم X-Wing توسعه نیافت.
لنز در حال پرواز
در حال حاضر ، شرکت فرانسوی Conseil & Technique در حال کار بر روی مفهوم یک بالگرد تاکسی سبک با سیستم حامل غیر معمول است.طراحی پیشنهادی ملخ از نظر بلند شدن ایجاد شده در حالتهای برخاست و فرود از نظر سنتی از بین می رود ، اما در سادگی بیشتر و توانایی ایجاد نیروی بیشتر در پرواز افقی متفاوت است. قابلیت کاهش سر و صدا نیز بیان شده است.
ملخ اصلی بر اساس یک دیسک عدسی ساخته شده است که 70 of از منطقه جاروب را اشغال می کند. پیشنهاد می شود تیغه های کوتاه ایرفویل را در امتداد لبه های آن نصب کنید. احتمال قرار دادن پلاستیکی بر روی صفحه گزارش نشده است. کنترل کشش را می توان با تغییر سرعت انجام داد.
آزمایشات نشان داده است که در طول پرواز افقی ، قسمت دیسک یک بلند شدن قابل توجه ایجاد می کند ، به همین دلیل ساختار به طور کلی از نظر ویژگی های ملخ طراحی سنتی را دور می زند. علاوه بر این ، می توان زاویه حمله را بدون توقف جریان به 25 درجه رساند. طبق محاسبات ، هواپیمای در حال توسعه می تواند به سرعت 200 کیلومتر در ساعت برسد.
پروژه شرکت Conseil & Technique هنوز در مرحله تحقیق و توسعه طراحی است. احتمالاً ، در آینده ای نزدیک به آزمایش روی ماکت ها می آید ، پس از آن ممکن است یک هلیکوپتر چند روتور آزمایشی کامل ظاهر شود. مشخص نیست که آیا این طرح جایگزین قادر خواهد بود همه وظایف را حل کرده و در صنعت هوانوردی جایی پیدا کند.
به دنبال جایگزین ها هستند
چندین دهه وجود و عملکرد فعال هلیکوپترها تمام مزایای طراحی کلاسیک سیستم حامل را نشان داده است. تلاش برای ایجاد طرح های جایگزین که حداقل شباهت با آن را دارند ، هنوز با موفقیت خاصی روبرو نشده است. با این حال ، دانشمندان و مهندسان کار خود را متوقف نمی کنند و به جستجوی ایده های امیدوار کننده ادامه می دهند.
پروژه دیگری از این دست در حال حاضر در حال ایجاد است و نتایج آن در آینده نزدیک مشخص می شود. در عین حال ، واضح است که هیچ یک از سیستم های بلبرینگ جدید نمی توانند تأثیر قابل توجهی بر وضعیت کلی امور داشته باشند و طرح کلاسیک و انواع مختلف توسعه آن جای خود را در فناوری هوانوردی حفظ خواهند کرد. با این حال ، تحولات جدید - با رعایت کمال کافی - می تواند جایگاه خود را پیدا کند ، جایی که مزایای آنها مناسب ترین و سودآورتر خواهد بود.
