През историята на хеликоптерите редовно се предлагаха различни конструкции на носещата система, но само един от тях стана класически и впоследствие получи значително развитие. Други решения, предвиждащи различни опции за задвижването на витлото, конструкциите на лопатките, функциите и т.н., не могат да се конкурират с него. Често такъв резултат от смел проект се дължи на обективни недостатъци и проблеми.
Техническа класика
Класическата схема на хеликоптер осигурява няколко доста прости решения. Във фюзелажа на машината е поставена електроцентрала със скоростна кутия, която доставя въртящ момент към главния и опашния ротор. Основният ротор с голям диаметър се основава на планка, която осигурява промяна в повдигането и / или маневрирането, а също така има няколко остриета с високо съотношение на страните.
Този дизайн е сравнително прост, добре разработен и подлежи на лесно възстановяване и мащабиране, за да отговори на съществуващите изисквания. В допълнение, той е лишен от някои недостатъци, като необходимостта от запечатване на фуги в тръбопроводи или риск от припокриване на остриета.
Има обаче и недостатъци. Хеликоптерът по класическата схема има ограничения за скоростта на хоризонталния полет, свързана със спецификата на потока около лопатките на ротора. В някои режими могат да възникнат други негативни явления, като вихровия пръстен. С един главен ротор трябва да проектирате дълга и здрава опашна стрела, която да побере опашния ротор.
Развитието на класическата схема доведе до появата на многороторни хеликоптери с надлъжно, напречно или друго разположение на няколко лагерни системи. Широко разпространена е коаксиална схема, при която два винта с традиционен вид са сглобени върху една втулка. Също така класическата система за поддръжка и редица нейни единици станаха основа за няколко алтернативни дизайна.
Реактивно витло
Хеликоптерът с един ротор е изправен пред проблема с реактивния въртящ момент и са предложени различни решения за справяне с него. Още през тридесетте години идеята за ротор с реактивно задвижване се появи почти едновременно в няколко страни. Такова витло не е свързано с двигателя вътре във фюзелажа и съответно не го принуждава да се върти в обратна посока.
Реактивният ротор се отличава с наличието на собствени двигатели в върховете на лопатките. Витлото може да се задвижва от компактен турбовитлов или прямоточен двигател. Известни са и конструкции с подаване на сгъстени газове от газотурбинен двигател във фюзелажа към дюзите или към горивната камера в лопатката.
Идеята за реактивен ротор получи голямо внимание през петдесетте и шестдесетте години; в различни страни са разработени редица пилотни проекти. Те се предлагаха като леки превозни средства от типа Dornier Do 32 или B-7 ML. Тежък транспортен хеликоптер на Mile и Hughes XH-17. Нито една от тези проби не е напреднала отвъд дребномащабното производство.
Основният проблем с реактивното витло е сложността на главината. Чрез него сгъстен газ и / или гориво трябва да се подава към подвижното острие, което изисква предаване и уплътняване. На самото острие е необходимо да се постави двигател от един или друг вид, което налага нови изисквания към неговия дизайн. Изграждането на здрав дизайн с тези възможности се оказа твърде трудно и очакваните ползи не можеха да оправдаят усилията.
Кръстосани остриета
През тридесетте години беше предложена така наречената схема. синхрокоптер. Тази концепция предлага използването на два ротора с две лопатки, чиито главини са разположени на минимално разстояние с разклонението на оста навън. Витлата трябва да се въртят един към друг, а специалният дизайн на скоростната кутия изключва припокриване на лопатките.
Носещата система за синхрокоптер е в състояние да създаде необходимия лифт и да осигури полет в същите режими като класическата схема. Той има предимството, че може да увеличи общата тяга и товароподемността, а разширяването на векторите на тягата увеличава стабилността при зависване и други режими. В този случай реактивните моменти на двата витла се компенсират и елиминират необходимостта от кормилна система.
Синхрокоптерите обаче не се използват широко. През тридесетте години такова оборудване се произвежда от немската компания Flettner, а от 1945 г. тази тема се занимава в други страни. Най -известни са хеликоптерите на американската компания Kaman Aerosystems. До определено време се търсеха синхрокоптери, но след това посоката избледнява - сега има само една проба в поредицата. За цялото време са построени не повече от 400-500 серийни машини от този клас.
Основният недостатък на синхрокоптера е сложността на скоростната кутия, която доставя въртящ момент на две близко разположени витла. Задвижването с един ротор със същите характеристики се оказва много по -лесно. В допълнение, чифт двулопастни витла имат ограничен потенциал на тяга. И така, съвременният "тежък" синхрокоптер Kaman K-Max вдига не повече от 2700 кг и губи в това отношение от много хеликоптери по класическата схема.
Завъртете и спрете
Известна е идеята за комбиниране на въртящо се витло и неподвижно крило. В този случай въртенето на главния ротор се използва за излитане и ускорение. При определена скорост витлото трябва да спре, а лопатките му да се превърнат в неподвижно крило. Това позволява да се развие висока скорост на полета, но изисква разработването и внедряването на нови решения.
Като пример, помислете за проекта Sikorsky X-Wing, който е разработен от средата на седемдесетте години, за да допълни хеликоптера S-72. Последният представляваше хеликоптер с основен и опашен ротор, оборудван с развито крило с малка стреловидно действие. Отстрани на фюзелажа имаше двойка газотурбинни двигатели, които осигуряват захранване на вала (за витла) и създават реактивна тяга (за високоскоростен полет).
Системата за носене на X-Wing получи хъб за обтекател на дискове, оборудван с табла само с обща стъпка. Използвахме правоъгълни остриета с вертикално симетричен профил. На предния и задния ръб на острието имаше отвори за изпускане на сгъстен въздух от компресора навън. Въздухът, поради ефекта на Коанда, трябваше да "удължи" профила на острието, като му помогне да създаде повдигане. В зависимост от начина на подаване на въздух, острието може да работи еднакво ефективно при въртене и в неподвижно положение.
Системата X-Wing беше успешно тествана във аеродинамичен тунел и дори беше инсталирана на опитен S-72. Въпреки това, малко преди планираните полети, през 1988 г., НАСА и DARPA заповядаха да спрат работата. С всички очаквани ползи, необичайната система на превозвача беше твърде сложна. В допълнение, проектът се простира за повече от 10 години и цената му надвишава допустимата граница. Поради тази причина концепцията X-Wing не беше допълнително развита.
Обектив в полет
В момента френската компания Conseil & Technique работи по концепцията за лек хеликоптер за въздушно такси с необичайна система за носене. Предложеният дизайн на витлото губи от традиционния по отношение на създадения лифт при режими на излитане и кацане, но се различава с по -голяма простота и възможност за създаване на повишена тяга при хоризонтален полет. Способността за намаляване на шума също е посочена.
Оригиналното витло е изградено на базата на лещовиден диск, който заема 70% от пометената площ. Предлага се по краищата му да се монтират къси остриета на профила. Не се съобщава възможността за поставяне на таблото; контрол на сцеплението може да се извърши чрез промяна на скоростта.
Тестовете показват, че по време на хоризонтален полет, дисковата част създава значителен повдигане, поради което конструкцията като цяло заобикаля традиционния дизайн на витлото по отношение на характеристиките. Освен това беше възможно да се доведе ъгълът на атака до 25 °, без да се забавя потока. Разработваният самолет, според изчисленията, ще може да достигне скорост до 200 км / ч.
Проектът на компанията Conseil & Technique все още е на етап проучване и разработка на дизайн. Вероятно в близко бъдеще той ще бъде подложен на тестове по макети, след което може да се появи пълноценен експериментален многороторен хеликоптер. Не е известно дали този алтернативен дизайн ще може да реши всички задачи и да намери място в авиационната индустрия.
Търсят се алтернативи
Дългите десетилетия съществуване и активна експлоатация на хеликоптери са показали всички предимства на класическия дизайн на носещата система. Опитите за създаване на алтернативни схеми, които имат минимално сходство с него, все още не са увенчани със специален успех. Учените и инженерите обаче не спират да работят и продължават да търсят обещаващи идеи.
В момента се създава друг проект от този вид и резултатите му ще станат ясни в близко бъдеще. В същото време е ясно, че никоя от новите лагерни системи няма да може да окаже забележим ефект върху общото състояние на нещата, а класическата схема и различните варианти на нейното развитие ще запазят своето място в авиационната техника. Новите разработки - при условие на достатъчно съвършенство - могат да намерят своята ниша, където техните предимства ще бъдат най -подходящи и печеливши.
