Existují nevýhody koaxiálního rotoru na útočných vrtulnících?
On 18 ledna, 2021 by adminMoje otázka vychází ze skutečnosti, že ačkoli se jedná o velmi divoký a impozantní letoun s velmi výkonným motorem, Ka-52 Alligator nezaznamenala mnoho exportních úspěchů. Jeho export je velmi omezený, protože pouze Egypt používá tento typ vrtulníků jako zahraničního zákazníka.
Existují nevýhody koaxiálního rotoru na útočných vrtulnících?
Komentáře
- Související: aviation.stackexchange.com/questions/21188/… a aviation.stackexchange.com/questions / 8642 / …
- Má tento příspěvek přijmout @community?
Odpověď
Jedinečná konfigurace dvojitých koaxiálních rotorů přináší výhody i nevýhody a vzhledem k poslání letadla je třeba vzít v úvahu relativní hmotnost každého z nich.
Předpokládám, že čtenář má základní znalosti o ovládání vrtulníků (cyklické, kolektivní, antitorque).
Nevýhody
Aeromechanická složitost
Koaxiální rotor má mnohem složitější náboj než běžný. Nepotřebuje pouze převrátit směr otáčení, ale má dvě sady cyklických a kolektivních ovládacích prvků, které také napodobují účinek ocasního rotoru.
Vzhledem k tomu, že spodní rotor pracuje při dolním mytí horního rotoru, musí být jeho kolektivní stoupání vyšší, aby se dosáhlo stejného zdvihu ( a tedy točivý moment). To je důležité, protože nerovnováha krouticího momentu způsobí, že se letadlo nevykáže. Tímto způsobem se ve skutečnosti dosáhne vybočení, když pilot šlápne na pedály tím, že nechá rotory generovat diferenciální vztlak, ale zajistí, že jejich celkový součet zůstane stejný, aby si letadlo zachovalo vodorovný let.
Cyklické kontroly trpí stejnými účinky, to je nejmenší z jejich problémů, viz níže.
Rotující samočinná křižovatka
Jeden rotor v dopředném letu bude mít vzhledem ke zvedací síle na lopatky mírně kuželovitý tvar. Tento kužel bude také nakloněn do strany s ohledem na směr letu, protože lopatky vidí různé rychlosti letu v různých bodech svého cyklu. To znamená, že lopatky budou generovat větší vztlak, zatímco postupují do směru letu, a méně, když ustupují na opačné straně vrtulníku. Čím vyšší je dopředná rychlost, tím větší bude tento efekt (Ve skutečnosti bude na rotoru obvykle oblast, kde lopatky neprodukují vztlak, protože je nad nimi obrácen proud vzduchu: dopředná rychlost vrtulníku je větší než místní rychlost čepele).
V koaxiálním provedení se oba rotory otáčejí v opačných směrech, takže jejich náklony budou také v opačných směrech: otočný ve směru hodinových ručiček se nakloní vpravo a proti směru hodinových ručiček se nakloní doleva (aktuální umístění maximálního ohybu nejsou z důvodu setrvačnosti lopatek tak jasná, ale toto slouží jako základní vysvětlení).
Výsledný problém je docela zřejmý: oba rotory se mohou protínat. Toto je špatná věc (TM) a povede k nejrůznějším problémům, jako je rychlé neplánované rozebrání zbytku lopatek rotoru. Pilot v této situaci s největší pravděpodobností využije pohodlně nainstalovaný vyhazovací mechanismus.
Skutečná rychlost vpřed, při které dojde k vlastnímu průniku, není zveřejněna (podle mého nejlepšího vědomí), ale pravděpodobně někde nad 250 km / h. Toto zohledňuje pouze let vpřed … náhlé kolektivní nebo cyklické vstupy při vysokých, ale ne kritických rychlostech vzduchu mohou mít stejný účinek.
Celkovým efektem je, že vrtulníky s koaxiálním rotorem jsou ve svých letových obálkách omezenější než konvenční. Ačkoli se nejedná o fatální nevýhodu, je u útočných vrtulníků vysoce ceněna hbitost.
Yaw Response
To je poněkud spekulativní, ale nedostatek vyhrazeného ocasního rotoru může omezit rychlost vybočení při nízkých rychlostech dopředu, kde by většina vybočovacího kroutidla pocházela z ocasního rotoru. Při vysokých rychlostech se vliv ocasní plochy ocasu stává dominantním, což z něj činí diskutabilní bod.
Výhody
Jednodušší design ocasu
Nedostatek ocasního rotoru osvobozuje vrtulník od nutnosti přenášet na něj točivý moment, což výrazně zjednodušuje konstrukci výložníku. Ve skutečnosti některé koaxiální konstrukce využívají této výhody zejména proto, že mají velmi krátký výložník, jako například Ka-25 a Ka-27, což jsou námořní vrtulníky, které se hodí do úzkých mezí lodního hangáru.
Méně slabých míst
Ztráta ocasního rotoru není, jako mnoho filmů by naznačovalo nenapravitelnou situaci. Vrtulník lze stabilizovat dostatečnou rychlostí vpřed, pokud má dostatečný objem ocasu.
To znamená, že ztráta ocasního rotoru v bojové situaci bude s největší pravděpodobností mít za následek zabití mise. A není to jen rotor, který je zranitelný, výložník obsahuje přenosové tyče, takže jakékoli poškození podél této struktury může být potenciálně smrtelné.
U koaxiálního vrtulníku ztráta ocasu povede k některým problémům se stabilitou, ale nic katastrofického.
To, zda výhody konstrukce převažují nad jejími nevýhodami, je v konečném důsledku otázkou preference a vhodnosti mezi letadlem a jeho zamýšleným posláním. Míra přijetí vzoru nemusí nutně svědčit o jeho výhodách, zejména pokud se jedná o vojenské zadávání zakázek, protože zde hraje nespočet dalších faktorů.
Komentáře
- Odezva vybočení je u koaxiálních návrhů obvykle lepší, měla by tedy být v sekci ‚ Výhody ‚. Ka-50 má ve skutečnosti, co vím, zdaleka nejlepší vychylovací reakci ze všech srovnatelných vrtulníků. To zejména umožnilo použít silnější dělo, které je (téměř) upevněno v horizontální rovině: je stejně snadné namířit celý vrtulník, a to i při významné rychlosti vpřed.
- @Zeus If zdroj najdete v odpovědi na vybočení, rád jej ‚ přidám. Od této chvíle jsem slyšel tvrzení v obou směrech z údajně autoritativních zdrojů, takže ‚ ten odstavec raději úplně vypustím, pokud ‚ t lépe ji podporujte.
- Další nevýhodou útočných vrtulníků je vyšší rotor, který ztěžuje úkryt za překážkami. Samotná křižovatka není jen otázkou rychlosti, ale hlavně faktoru zatížení.
- @PeterK ä mpf Spravedlivý bod na faktoru zatížení, ale jsem neprodáno na úkrytu za překážkovou částí: výškový rozdíl je malý a zdroje tepla jsou na trupu, takže většinu úkrytu lze provést bez zakrytí hlavy rotoru. Radar umístěný na stožáru na AH-64D ve skutečnosti naznačuje stejnou myšlenkovou linii.
- @AEhere…, ale pohled namontovaný na stožáru vydává mnohem méně hluku. Skryté a pohybující se zdroje hluku jsou mnohem snáze rozpoznatelné. Rozdíl ve výšce je také podstatný, aby umožňoval různé zatížení disku (pro zatáčky). Jinak by se čepele mohly srazit.
Odpověď
Hlavní skutečnou nevýhodou, jak je uvedeno ve všech ostatních odpovědích, je složitost a zejména pro boj zranitelnost náboje (který nelze chránit). Na druhou stranu dalo by se argumentovat, ocasní rameno „normálního“ vrtulníku je stejně kritické a zranitelné.
Další nevýhodou je aerodynamický odpor náboje , který může v některých případech tvořit až polovinu celkového odporu. Kvůli inherentnímu nebezpečí samovolného průniku rotoru, vysvětlenému AEhere, musí být náboj poměrně vysoký, zejména pro vysokorychlostní a / nebo obratné stroje. A opět to nelze „zaštítit a dá se s tím udělat velmi málo.
Samotný tento protínající se rotor je často uváděn jako nevýhoda, ale v ve skutečnosti to jednoduše vede k dalším designovým kompromisům, jako je například výše uvedený hub ove nebo omezení letové obálky. V dobře navrženém systému není nebezpečí, že k tomu dojde, větší než nebezpečí odříznutí ocasního výložníku tradičním rotorem.
Všechno ostatní je výhodou.
Pokud jde konkrétně o útočné vrtulníky , hlavní je možná jednoduchost ovládání a manévrovatelnost. Ačkoli koaxiální design není dokonale symetrický, je řádově symetrickější než klasický design s velmi malým křížovým spojením a je tedy mnohem snazší létat. To umožnilo navrhnout takovou zvláštnost jako jednomístný bojový vrtulník Ka-50. Existují manévry, které může realisticky provádět pouze koaxiální vrtulník, a jsou pravděpodobně více bojově relevantní než super manévrovatelnost moderních stíhaček letadel.
Takové manipulační vlastnosti mohou dokonce vést k jistému uspokojení pilota část. Vrtulník ovládá tak dobře, že je snadné ho posunout za zamýšlenou obálku. V případě Ka-50/52 byly tomu nakonec přičítány všechny případy srážek rotorů (alespoň jeden z nich byl smrtelný).
Co se týká exportního úspěchu, vývoz zbraní je mnohem více politický než technický, takže nuance, o kterých zde diskutujeme, jsou téměř irelevantní.
Odpověď
Přidaná složitost jakéhokoli letadla je obecně považována za nevýhodu. Zvýšili jste body selhání, více dílů do servisu, velmi obecně řečeno vyšší náklady na servis a údržbu a více scénářů selhání, pokud by se něco v sestavě náboj / rotor pokazilo. V tomto konkrétním případě byste také zavedli přidanou pokutu za přetažení.
Nemohu číst rusky, ale odkazy wiki tento článek pod odkaz na sekci s nevýhodami, Chrome přeloží, pokud jste tak nakloněni to zkontrolovat.
Komentáře
- Tento článek uvádí, že vojenské zdroje navrhly neřízená aktivace vyhazovacího systému jako důvod havárie, takže si ‚ nejsem jistý, proč to Wiki spojuje tam, kde to dělá.
- Je to opravdu nárůst složitosti mít protiběžné rotory proti ocasnímu výložníku? Na konci dne máte celkem dva rotující rotory s roztečemi lopatek.
Odpověď
Otáčení (zatáčení) koaxiální při vysokém nastavení výkonu bude velmi silný. (předpokládejme 10% rozdíl v točivém momentu mezi horním a dolním rotorem) Při nízkém výkonu bude 10% rozdíl mezi rotory odpovídajícím způsobem nízký. Při autorotaci se rotor s vyšším sklonem pokusí ZRYCHLIT, je to proto, že se od něj požaduje, aby nesl větší váhu ve srovnání s druhým rotorem. To není srovnatelné se systémem s jedním rotorem, kde zvýšení stoupání zpomaluje rotor. Rozšiřování (zvyšující se zatížení) tohoto systému však bude RYCHLOST rotoru. Snížení zatížení cyklickým (sníženým G) rotor zpomalí. Pokud vezmeme v úvahu obě tyto změny LOAD s jedním rotorem v opačných směrech na koaxiálním systému, stane se zřejmý reverzní řízení. Při vznášení má koaxiál velmi dobrou kontrolu vybočení v obou směrech, vítr z každé čtvrtiny nezpůsobuje žádné omezení kontroly. Při autorotaci je kormidlový systém hlavním prostředkem řízení vybočení (věřím, že běh na přistání je normální) Pokud je možné znovu získat energii před dotykem, obnoví se dobrá regulace točivého momentu.
Napsat komentář