Nel corso della storia degli elicotteri, sono stati regolarmente proposti vari progetti del sistema di trasporto, ma solo uno di essi è diventato classico e successivamente ha ricevuto uno sviluppo significativo. Altre soluzioni, che prevedevano diverse opzioni per la trasmissione dell'elica, il design delle pale, le funzioni, ecc., Non potevano competere con esso. Spesso, un tale risultato di un progetto audace era dovuto a carenze e problemi oggettivi.
Classici tecnici
Lo schema classico dell'elicottero prevede diverse soluzioni abbastanza semplici. Nella fusoliera della macchina è collocata una centrale elettrica con un cambio che fornisce coppia al rotore principale e di coda. Il rotore principale di grande diametro si basa su un piatto oscillante, che fornisce un cambio di sollevamento e / o manovra, e ha anche diverse lame ad alto rapporto d'aspetto.
Questo design è relativamente semplice, è ben sviluppato e si presta a una facile ricostruzione e ridimensionamento per soddisfare i requisiti esistenti. Inoltre, è privo di alcuni inconvenienti, come la necessità di sigillare i giunti nelle tubazioni o il rischio di sovrapposizione delle lame.
Tuttavia, ci sono anche degli svantaggi. L'elicottero dello schema classico ha limitazioni sulla velocità di volo orizzontale associata alle specifiche del flusso attorno alle pale del rotore. In alcune modalità, possono verificarsi altri fenomeni negativi, come un anello di vortice. Con un unico rotore principale, devi progettare un lungo e robusto braccio di coda per ospitare il rotore di coda.
Lo sviluppo dello schema classico ha portato alla nascita di elicotteri multi-rotore con posizionamento longitudinale, trasversale o altro di diversi sistemi di cuscinetti. Si è diffuso uno schema coassiale, in cui due viti di aspetto tradizionale sono montate su un'unica boccola. Inoltre, il classico sistema di supporto e alcune delle sue unità sono diventate la base per diversi design alternativi.
Elica a getto
L'elicottero monorotore si trova ad affrontare il problema della coppia reattiva e sono state proposte varie soluzioni per affrontarlo. Negli anni Trenta, l'idea di un rotore con un jet drive è apparsa quasi contemporaneamente in diversi paesi. Tale elica non è collegata al motore all'interno della fusoliera e, di conseguenza, non la costringe a ruotare nella direzione opposta.
Il rotore a getto si distingue per la presenza dei propri motori alle punte delle pale. L'elica può essere azionata da un motore turboelica compatto o ramjet. Sono anche noti modelli con alimentazione di gas compressi da un turbomotore a gas nella fusoliera agli ugelli o alla camera di combustione nella pala.
L'idea del rotore a getto ha ricevuto molta attenzione negli anni Cinquanta e Sessanta; una serie di progetti pilota sono stati sviluppati in diversi paesi. Sono stati offerti come veicoli leggeri del tipo Dornier Do 32 o B-7 ML. Mile e Hughes XH-17 elicottero da trasporto pesante. Tuttavia, nessuno di questi campioni è andato oltre la produzione su piccola scala.
Il problema principale con l'elica a getto è la complessità del mozzo. Attraverso di esso, deve essere fornito gas compresso e/o combustibile alla lama mobile, che richiede mezzi di trasmissione e tenuta. Sulla lama stessa, è necessario posizionare un motore di un tipo o dell'altro, che impone nuovi requisiti al suo design. Costruire un design robusto con queste capacità si è rivelato troppo difficile e i benefici previsti non potevano giustificare lo sforzo.
Lame incrociate
Negli anni Trenta fu proposto un cosiddetto schema. sincrocottero. Questo concetto propone l'utilizzo di due rotori bipala, i cui mozzi sono posti ad una distanza minima con la campanatura dell'asse verso l'esterno. Le eliche devono ruotare l'una verso l'altra e il design speciale del cambio esclude la sovrapposizione delle pale.
Il sistema di trasporto del sincrocottero è in grado di creare l'ascensore richiesto e fornire il volo nelle stesse modalità dello schema classico. Ha il vantaggio di poter aumentare la spinta complessiva e la capacità di sollevamento e l'espansione dei vettori di spinta aumenta la stabilità in hovering e altre modalità. In questo caso i momenti reattivi delle due eliche si compensano a vicenda ed eliminano la necessità di un sistema di governo.
Tuttavia, i sincrocotteri non sono ampiamente utilizzati. Negli anni Trenta, tali apparecchiature furono prodotte dalla società tedesca Flettner e dal 1945 questo argomento è stato trattato in altri paesi. Gli elicotteri della compagnia americana Kaman Aerosystems sono i più noti. Fino a un certo momento, i sincrocotteri erano richiesti, ma poi la direzione è svanita: ora c'è solo un campione nella serie. Per tutto il tempo, non sono state costruite più di 400-500 macchine seriali di questa classe.
Il principale svantaggio di un sincrocottero è la complessità del cambio, che fornisce coppia a due eliche ravvicinate. Un azionamento a rotore singolo con le stesse caratteristiche risulta essere molto più semplice. Inoltre, una coppia di eliche a due pale ha un potenziale di spinta limitato. Quindi, il moderno sincrocottero "pesante" Kaman K-Max non solleva più di 2700 kg e perde in questo senso rispetto a molti elicotteri dello schema classico.
Gira e fermati
L'idea di combinare un'elica rotante e un'ala fissa è nota. In questo caso, la rotazione del rotore principale viene utilizzata per il decollo e l'accelerazione. Ad una certa velocità, l'elica deve fermarsi e le sue pale devono trasformarsi in un'ala fissa. Ciò consente di sviluppare un'elevata velocità di volo, ma richiede lo sviluppo e l'implementazione di nuove soluzioni.
Ad esempio, si consideri il progetto Sikorsky X-Wing, sviluppato dalla metà degli anni settanta per completare l'elicottero S-72. Quest'ultimo era un elicottero con un rotore principale e di coda, dotato di un'ala sviluppata di una piccola spazzata. Ai lati della fusoliera c'era una coppia di motori a turbina a gas che fornivano potenza all'albero (per le eliche) e creavano la spinta del getto (per il volo ad alta velocità).
Il sistema portante X-Wing ha ricevuto un mozzo carenatura del disco dotato di un piatto oscillante solo con un passo comune. Abbiamo utilizzato lame rettangolari con un profilo simmetrico verticalmente. Sul bordo anteriore e posteriore della pala, c'erano delle aperture per il rilascio dell'aria compressa dal compressore verso l'esterno. L'aria, per effetto Coanda, avrebbe dovuto "allungare" il profilo della pala, aiutandola a creare portanza. A seconda del modo in cui viene fornita l'aria, la lama può funzionare in modo altrettanto efficiente durante la rotazione e in posizione stazionaria.
Il sistema X-Wing è stato testato con successo in una galleria del vento ed è stato persino installato su un esperto S-72. Tuttavia, poco prima dei voli pianificati, nel 1988, la NASA e la DARPA ordinarono di interrompere il lavoro. Con tutti i vantaggi previsti, l'insolito sistema di trasporto era troppo complesso. Inoltre, il progetto si è protratto per più di 10 anni e il suo costo ha superato il limite consentito. Per questo motivo, il concetto di X-Wing non è stato ulteriormente sviluppato.
Obiettivo in volo
In questo momento, la società francese Conseil & Technique sta lavorando al concetto di un elicottero aerotaxi leggero con un insolito sistema di trasporto. Il design proposto dell'elica perde rispetto a quello tradizionale in termini di portanza creata nelle modalità di decollo e atterraggio, ma differisce per una maggiore semplicità e la capacità di creare una maggiore spinta in volo orizzontale. Viene anche dichiarata la capacità di ridurre il rumore.
L'elica originale è costruita sulla base di un disco lenticolare che occupa il 70% dell'area spazzata. Si propone di montare pale corte del profilo aerodinamico lungo i suoi bordi. La possibilità di posizionare il piatto oscillante non è segnalata; il controllo della trazione può essere effettuato variando la velocità.
I test hanno dimostrato che durante il volo orizzontale, la parte del disco crea un sollevamento significativo, grazie al quale la struttura nel suo insieme aggira l'elica di progettazione tradizionale in termini di caratteristiche. Inoltre, è stato possibile portare l'angolo di attacco a 25° senza arrestare il flusso. Il velivolo in fase di sviluppo, secondo i calcoli, sarà in grado di raggiungere velocità fino a 200 km/h.
Il progetto dell'azienda Conseil & Technique è ancora in fase di ricerca e sviluppo progettuale. Probabilmente, nel prossimo futuro sarà portato a test su modelli, dopo di che potrebbe apparire un elicottero multirotore sperimentale a tutti gli effetti. Non è noto se questo design alternativo sarà in grado di risolvere tutti i compiti e trovare un posto nell'industria aeronautica.
Alla ricerca di alternative
I lunghi decenni di esistenza e il funzionamento attivo degli elicotteri hanno mostrato tutti i vantaggi del design classico del sistema di trasporto. I tentativi di creare schemi alternativi che abbiano una somiglianza minima con esso non sono stati ancora coronati da un successo speciale. Tuttavia, scienziati e ingegneri non smettono di lavorare e continuano a cercare idee promettenti.
Un altro progetto di questo tipo è in fase di realizzazione in questo momento, ei suoi risultati saranno evidenti nel prossimo futuro. Allo stesso tempo, è chiaro che nessuno dei nuovi sistemi di cuscinetti sarà in grado di avere un effetto notevole sullo stato generale delle cose, e lo schema classico e varie varianti del suo sviluppo manterranno il loro posto nella tecnologia aeronautica. Tuttavia, i nuovi sviluppi - soggetti a una sufficiente perfezione - possono trovare la loro nicchia, dove i loro vantaggi saranno più appropriati e redditizi.
