헬리콥터 캐리어 시스템의 대체 계획
Mi-17V-5는 클래식 캐리어 시스템의 소유자입니다. Rosoboronexport의 사진
전반적으로 역사 헬리콥터는 정기적으로 다양한 디자인의 캐리어 시스템을 제공 받았지만 그중 하나만 고전적이었고 그 후 중요한 개발을 받았습니다. 프로펠러 드라이브, 블레이드 디자인, 기능 등에 대해 다양한 옵션을 제공하는 다른 솔루션은 경쟁 할 수 없었습니다. 종종 대담한 프로젝트의 그러한 결과는 객관적인 단점과 문제 때문이었습니다.
기술 고전
고전적인 헬리콥터 계획은 몇 가지 매우 간단한 솔루션을 제공합니다. 기계의 동체에는 메인 로터와 테일 로터에 토크를 전달하는 기어 박스가있는 발전소가 있습니다. 큰 직경의 메인 로터는 양력 및 / 또는 기동의 변화를 제공하는 스와시 플레이트를 기반으로하며 여러 개의 큰 종횡비 블레이드를 가지고 있습니다.
이 디자인은 비교적 간단하고 잘 개발되었으며 기존 요구 사항을 충족하도록 쉽게 재 구축 및 확장 할 수 있습니다. 또한 파이프 라인에서 조인트를 밀봉해야하거나 블레이드가 겹칠 위험과 같은 몇 가지 단점이 없습니다.
전투 Ka-52. 특정 유보가있는 동축 방식은 고전적 방식의 발전으로 간주 될 수 있습니다. 러시아 연방 국방부 사진
그러나 단점도 있습니다. 고전적인 계획의 헬리콥터는 로터 블레이드 주변의 흐름의 특성과 관련된 수평 비행 속도에 제한이 있습니다. 일부 모드에서는 소용돌이 링과 같은 다른 부정적인 현상이 발생할 수 있습니다. 하나의 메인 로터로 테일 로터를 수용 할 수 있도록 길고 강력한 테일 붐을 설계해야합니다.
고전적인 계획의 발전은 여러 베어링 시스템의 세로, 가로 또는 기타 배치를 가진 다중 로터 헬리콥터의 출현으로 이어졌습니다. 동축 방식이 널리 보급되어 전통적인 모양의 두 개의 나사가 단일 부싱에 조립됩니다. 또한 고전적인 지원 시스템과 여러 장치가 여러 대안 설계의 기초가되었습니다.
제트 프로펠러
단일 로터 헬리콥터는 반응 토크 문제에 직면 해 있으며이를 처리하기위한 다양한 솔루션이 제안되었습니다. XNUMX 대에 제트 드라이브가있는 로터에 대한 아이디어는 여러 국가에서 거의 동시에 나타났습니다. 이러한 프로펠러는 동체 내부의 엔진에 연결되어 있지 않으므로 반대 방향으로 강제로 회전하지 않습니다.
모니 노 박물관에있는 실험용 B-7 헬리콥터. AI-7 터보 제트 엔진은 후방 블레이드에서 볼 수 있습니다. 사진 위키 미디어 공용
제트 로터는 블레이드 끝 부분에 자체 엔진이 있다는 점에서 구별됩니다. 프로펠러는 소형 터보프롭 또는 램제트 엔진으로 구동 할 수 있습니다. 동체의 가스 터빈 엔진에서 압축 가스를 노즐 또는 블레이드의 연소실로 공급하는 설계도 알려져 있습니다.
제트 로터 아이디어는 32 년대와 7 년대에 많은 주목을 받았습니다. 여러 국가에서 많은 시범 프로젝트가 개발되었습니다. 그들은 Dornier Do 17 또는 B-XNUMX ML 유형의 경 차량으로 제공되었습니다. Mile and Hughes XH-XNUMX 무거운 수송 헬리콥터. 그러나 이러한 샘플 중 어느 것도 소규모 생산 이상으로 진행되지 않았습니다.
경험이 풍부한 헬리콥터 휴즈 XH-17. 메인 엔진은 블레이드 끝 (전경)의 연소실에 공기를 공급하는 역할을했습니다. 사진 생활 / oldmachinepress.com
제트 프로펠러의 주요 문제는 허브의 복잡성입니다. 이를 통해 압축 가스 및 / 또는 연료가 이동식 블레이드에 공급되어야하며 전달 및 밀봉 수단이 필요합니다. 블레이드 자체에는 한 종류 또는 다른 종류의 엔진을 배치해야하므로 디자인에 새로운 요구 사항이 부과됩니다. 이러한 기능으로 견고한 설계를 구축하는 것은 너무 어려웠으며 예상되는 이점이 노력을 정당화 할 수 없었습니다.
교차 블레이드
XNUMX 년대에 소위 계획이 제안되었습니다. 싱크로 콥터. 이 개념은 XNUMX 개의 블레이드가있는 로터의 사용을 제안합니다. 허브는 캠버가 바깥쪽으로 최소 거리에 배치됩니다. 프로펠러는 서로를 향해 회전해야하며 기어 박스의 특별한 디자인은 블레이드의 겹침을 배제합니다.
A. Flettner가 설계 한 Synchrocopter Fl 265. 사진 Airwar.ru
싱크로 콥터 캐리어 시스템은 필요한 양력을 생성하고 기존 방식과 동일한 모드에서 비행을 제공 할 수 있습니다. 전체 추력 및 리프팅 용량을 증가시킬 수 있다는 장점이 있으며 추력 벡터의 확장은 호버링 및 기타 모드에서 안정성을 증가시킵니다. 이 경우 두 프로펠러의 반응 모멘트가 서로를 보상하고 조향 시스템이 필요하지 않습니다.
그러나 싱크로 콥터는 널리 사용되지 않습니다. 1945 년대에 이러한 장비는 독일 회사 인 Flettner에서 생산했으며 400 년 이래이 주제는 다른 국가에서 다루어졌습니다. 미국 회사 Kaman Aerosystems의 헬리콥터가 가장 잘 알려져 있습니다. 특정 시간까지 싱크로 콥터가 수요가 있었지만 방향은 사라졌습니다. 이제 시리즈에는 하나의 샘플 만 있습니다. 항상이 등급의 직렬 시스템은 500 ~ XNUMX 대만 제작되었습니다.
싱크로 콥터의 가장 큰 단점은 기어 박스가 복잡하다는 것인데, 이로 인해 두 개의 근접한 프로펠러에 토크를 전달합니다. 동일한 특성을 가진 단일 로터 드라이브가 훨씬 더 쉽습니다. 또한 한 쌍의 2700 날 프로펠러는 추력 잠재력이 제한적입니다. 따라서 현대의 "무거운"싱크로 콥터 Kaman K-Max는 XNUMXkg 이하를 들어 올리고 고전적인 계획의 많은 헬리콥터와 관련하여 손실됩니다.
회전 및 중지
회전하는 프로펠러와 고정 날개를 결합하는 아이디어가 알려져 있습니다. 이 경우 메인 로터의 회전은 이륙 및 가속에 사용됩니다. 특정 속도에서 프로펠러는 멈추고 블레이드는 고정 날개로 변해야합니다. 이를 통해 빠른 비행 속도를 개발할 수 있지만 새로운 솔루션을 개발하고 구현해야합니다.
예를 들어 S-72 헬리콥터를 보완하기 위해 XNUMX 년대 중반부터 개발 된 Sikorsky X-Wing 프로젝트를 고려해보십시오. 후자는 작은 스윕의 개발 된 날개가 장착 된 메인 및 테일 로터가있는 헬리콥터였습니다. 동체 측면에는 샤프트 (프로펠러 용)에 동력을 제공하고 제트 추력 (고속 비행 용)을 생성하는 한 쌍의 가스 터빈 엔진이 있습니다.
X-Wing 캐리어 시스템이 장착 된 숙련 된 Sikorsky S-72 헬리콥터. NASA의 사진
X-Wing 캐리어 시스템은 공통 피치 만있는 사판이 장착 된 디스크 페어링 허브를 받았습니다. 우리는 수직 대칭 프로파일을 가진 직사각형 블레이드를 사용했습니다. 블레이드의 앞쪽과 뒤쪽 가장자리에는 압축기에서 외부로 압축 공기를 방출하기위한 구멍이 있습니다. Coanda 효과로 인해 공기는 블레이드의 프로파일을 "늘려"들어 올림을 생성하는 데 도움이됩니다. 공기 공급 방법에 따라 블레이드는 회전 및 고정 위치에서 똑같이 효과적으로 작동 할 수 있습니다.
X-Wing 시스템은 풍동에서 성공적으로 테스트되었으며 숙련 된 S-72에도 설치되었습니다. 그러나 계획된 비행 직전 인 1988 년 NASA와 DARPA는 작업 중단을 명령했습니다. 예상되는 모든 이점으로 인해 특이한 캐리어 시스템은 너무 복잡했습니다. 또한 프로젝트는 10 년 이상 연장되었으며 비용은 허용 한도를 초과했습니다. 이러한 이유로 X-Wing 개념은 더 이상 개발되지 않았습니다.
비행 중 렌즈
현재 프랑스 회사 인 Conseil & Technique는 특이한 캐리어 시스템을 갖춘 경량 항공 택시 헬리콥터의 개념을 연구하고 있습니다. 프로펠러의 제안 된 디자인은 이륙 및 착륙 모드에서 생성 된 양력 측면에서 기존의 디자인에 미치지 못하지만 단순성과 수평 비행에서 증가 된 추력을 생성하는 능력이 다릅니다. 소음을 줄이는 능력도 명시되어 있습니다.
다양한 모드에서 X- 윙 나사 작동. Sikorskyarchives.com
원래 프로펠러는 스윕 영역의 70 %를 차지하는 렌티큘러 디스크를 기반으로 제작되었습니다. 가장자리를 따라 익형의 짧은 블레이드를 장착하는 것이 좋습니다. 스와시 플레이트를 배치 할 가능성은보고되지 않습니다. 속도를 변경하여 트랙션 제어를 수행 할 수 있습니다.
테스트에 따르면 수평 비행 중에 디스크 부분이 상당한 양력을 생성하므로 전체 구조가 특성 측면에서 전통적인 디자인 프로펠러를 우회합니다. 또한 흐름을 멈추지 않고 공격 각을 25 °로 만들 수있었습니다. 계산에 따르면 개발중인 항공기는 최대 200km / h의 속도에 도달 할 수 있습니다.
Conseil & Technique의 렌티큘러 프로펠러를 사용한 컨셉 "에어 택시"
Conseil & Technique 회사의 프로젝트는 아직 연구 및 디자인 개발 단계에 있습니다. 아마도 가까운 장래에 모형에 대한 테스트를 거쳐 본격적인 실험용 멀티 로터 헬리콥터가 나타날 수 있습니다. 이 대체 설계가 모든 작업을 해결하고 항공 산업에서 자리를 찾을 수 있을지는 알려지지 않았습니다.
대안을 찾고
헬리콥터의 오랜 세월 존재와 적극적인 운용은 캐리어 시스템의 고전적인 디자인의 모든 장점을 보여주었습니다. 최소한의 유사성을 가진 대안 계획을 만들려는 시도는 아직 특별한 성공을 거두지 못했습니다. 그러나 과학자와 엔지니어는 작업을 중단하지 않고 유망한 아이디어를 계속 찾습니다.
이런 종류의 또 다른 프로젝트가 현재 만들어지고 있으며 그 결과는 가까운 장래에 분명해질 것입니다. 동시에, 새로운 베어링 시스템 중 어느 것도 일반적인 상황에 눈에 띄는 영향을 미치지 않을 것이며, 고전적인 계획과 다양한 개발 변형이 항공 기술에서 그 자리를 유지할 것임이 분명합니다. 그러나 충분한 완전성을 조건으로하는 새로운 개발은 그들의 장점이 가장 적절하고 수익성이있는 틈새 시장을 찾을 수 있습니다.
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