Er der ulemper ved koaksialrotor på angrebshelikoptere?
On januar 18, 2021 by adminMit spørgsmål stammer fra det faktum, at selvom dette er et meget hårdt udseende og formidabelt fly med en meget kraftig motor, Ka-52 Alligator har ikke set mange eksport succes. Dens eksport er meget begrænset, da kun Egypten bruger denne type helikoptere som en udenlandsk kunde.
Er der ulemper ved koaksial rotor på angrebshelikoptere?
Kommentarer
- Relateret: aviation.stackexchange.com/questions/21188/… og aviation.stackexchange.com/questions / 8642 / …
- Skal dette indlæg vedtages af @community?
Svar
Den unikke konfiguration af dobbelt koaksiale rotorer giver både fordele og ulemper, og den relative vægt af hver skal overvejes i lyset af flyets mission.
Jeg antager, at læseren har en grundlæggende forståelse af helikopterkontroller (cyklisk, kollektiv, antitorque).
Ulemper
Aeromekanisk kompleksitet
En koaksial rotor har et meget mere komplekst nav end en almindelig. Det behøver ikke bare at vende rotationsretningen, det har to sæt af cykliske og kollektive kontroller, der også efterligner effekten af en halerotor.
Da den nedre rotor fungerer i nedvask af den øverste, skal dens samlede stigning være højere for at producere den samme lift ( og dermed drejningsmoment). Dette er vigtigt, fordi en ubalance i drejningsmoment får flyet til at gribe ukommanderet. Faktisk er dette, hvordan yaw opnås, når piloten træder på pedalerne, ved at lade rotorerne generere differentieløft, men sikre, at deres samlede total forbliver den samme, så flyet bevarer niveauflyvning.
De cykliske kontroller lider af de samme effekter, det er det mindste af deres problemer, se nedenfor.
Selvkryds for rotor
En enkelt rotor i fremadgående flyvning antager en let konisk form på grund af løftekraften på bladene. Denne kegle vippes også sidelæns i forhold til flygeretningen, fordi knivene ser forskellige lufthastigheder på forskellige punkter i deres cyklus. Det vil sige, knivene genererer mere løft, mens de bevæger sig i retning af flyvningen, og mindre, mens de trækker sig tilbage på den modsatte side af helikopteren. Jo højere fremadgående hastighed, jo større vil denne effekt være (Faktisk vil der normalt være et område på rotoren, hvor vingerne ikke producerer løft, fordi luftstrømmen over dem er vendt: Helikopterens fremadgående hastighed er større end knivens lokale hastighed).
I et koaksialt design drejer begge rotorer i modsatte retninger, så deres vipninger vil også være i modsatte retninger: med uret drejer en vipper til højre, og den mod uret vender en vil vippe til venstre (den aktuelle placeringer med maksimal bøjning er ikke helt så klare på grund af bladets inerti, men dette tjener som en grundlæggende forklaring).
Det resulterende problem er ret åbenlyst: de to rotorer kan krydse hinanden. Dette er en dårlig ting (TM) og vil føre til alle mulige problemer som hurtig uplanlagt adskillelse af resten af rotorbladene. En pilot i denne situation vil sandsynligvis gøre brug af den bekvemt installerede udstødningsmekanisme.
Den faktiske fremadgående hastighed, hvormed selvkrydsning vil forekomme, offentliggøres ikke (efter min bedste overbevisning), men er sandsynligvis et eller andet sted over 250 km / t. Dette tager kun hensyn til fremadgående flyvning … pludselige kollektive eller cykliske input ved høje, men ikke kritiske lufthastigheder, kan have den samme effekt.
Den samlede effekt er, at koaksiale rotorhelikoptere er mere begrænsede i deres flykonvolutter end konventionelle. Selvom dette ikke er en fatal ulempe, er agility højt værdsat for angrebshelikoptere.
Yaw Response
Dette er noget spekulativt, men manglen på en dedikeret halerotor kan begrænse girhastigheden ved lave fremadrettede lufthastigheder, hvor det meste af gabende toque kommer fra halerotoren. Ved høje hastigheder bliver halenes vejrbeskyttende effekt alligevel dominerende, hvilket gør dette til et svagt punkt.
Fordele
Enklere haledesign
Manglen på en halerotor frigør helikopteren fra at skulle overføre drejningsmoment til den, hvilket forenkler bomdesignet stærkt. Faktisk gør nogle koaksiale design et særligt punkt med at udnytte denne fordel, idet de har en meget kort bom, som Ka-25 og Ka-27, som er flådehelikoptere, der er beregnet til at passe ind i de tætte rammer for et hangar.
Mindre svage punkter
Tabet af en halerotor er ikke som mange film antyder, en uoprettelig situation. En helikopter kan stabiliseres med tilstrækkelig hastighed fremad, hvis den har tilstrækkelig halevolumen.
Når det er sagt, at miste en halerotor i en kampsituation vil sandsynligvis resultere i en mordrabb. Og det er ikke kun rotoren, der er sårbar, bommen indeholder transmissionstænger til den, så enhver skade langs denne struktur kan være potentielt dødelig.
For en koaksial helikopter er tabet af halen vil føre til nogle stabilitetsproblemer, men intet katastrofalt.
Om fordelene ved designet opvejer dets ulemper er i sidste ende et spørgsmål om præference og om pasformen mellem flyet og dets tilsigtede mission. Adoptagelseshastigheden for et design er ikke nødvendigvis et tegn på dets fortjeneste, især når militære indkøb er involveret, da der er utallige andre faktorer, der spiller.
Kommentarer
- Yaw-respons er typisk bedre for koaksialt design, så det skal være i ‘ Fordele ‘ sektionen. Faktisk har Ka-50, hvad jeg kender, langt den bedste yaw-respons fra alle sammenlignelige helikoptere. Dette tillod især at bruge en mere kraftfuld pistol, der er (næsten) fastgjort i vandret plan: det er lige så let at rette hele helikopteren, selv med en betydelig fremadgående hastighed.
- @Zeus If du kan finde en kilde på yaw-svaret, jeg ‘ tilføjer den gerne. Fra nu af har jeg hørt påstande i begge retninger fra angiveligt autoritative kilder, så jeg ‘ vil hellere skille det afsnit helt, hvis jeg kan ‘ t støtte det bedre.
- En anden ulempe for angrebshelikoptere er den højere rotor, der gør det sværere at gemme sig bag forhindringer. Selvkryds er ikke kun et spørgsmål om hastighed, men for det meste om belastningsfaktor.
- @PeterK ä mpf Retfærdigt punkt på belastningsfaktoren, men jeg er usolgt på skjulet bag forhindringsdel: højdeforskellen er lille, og varmekilderne er på skroget, så det meste af skjulet kan udføres uden at skjule rotorhovedet. Faktisk antyder den mastemonterede radar på AH-64D den samme tankegang.
- @AEhere … men det mastmonterede syn giver meget mindre støj. Uhemmede og bevægelige støjkilder er langt lettere at få øje på. Desuden er højdeforskellen betydelig for at tillade forskellige diskbelastninger (for sving). Ellers kan bladene kollidere.
Svar
Den største reelle ulempe, som nævnt i alle andre svar, er kompleksitet , og specifikt til bekæmpelse af sårbarheden i navet (som ikke kan beskyttes). På den anden side kunne man argumentere for, at halebommen på en “normal” helikopter er lige så kritisk og sårbar.
En anden ulempe er aerodynamisk træk i navet , som i nogle tilfælde kan udgøre op til halvdelen af det samlede træk. På grund af den iboende fare for rotorens selvkryds, forklaret af AEhere, skal navet være ret højt, især til maskiner med høj hastighed og / eller manøvredygtighed. Og igen kan den ikke beskyttes, og meget lidt kan gøres ved det.
Selve rotorens selvkrydsning citeres ofte som en ulempe, men i faktisk resulterer det simpelthen i andre designkompromiser, såsom det højere nav nævnt ab ove eller begrænsninger på flykonvolutten. I et veldesignet system er faren for, at det sker, ikke større end faren for at afskære halebommen af den traditionelle rotor.
Næsten alt andet er en fordel.
Med hensyn til angrebshelikoptere specifikt er den vigtigste måske enkelhed i kontrol og manøvredygtighed. Selvom det koaksiale design ikke er perfekt symmetrisk, er det størrelsesorden mere symmetrisk end det klassiske design med meget lidt krydskobling og er derfor meget lettere at flyve. Dette gjorde det muligt at designe en så underlig karakter som en enkelt-sæders kamphelikopter, Ka-50. Der er manøvrer, som kun en koaksialhelikopter realistisk kan udføre, og de er uden tvivl mere kamprelevante end supermanøvreringsevne for moderne flykæmpere.
Sådanne håndteringsegenskaber kan endda resultere i en vis tilfredshed med pilotens Helikopteren styrer så godt, at det er let at skubbe den ud over den tilsigtede kuvert. I tilfælde af Ka-50/52 blev alle tilfælde af rotorkollisioner (mindst en af dem fatale) i sidste ende tilskrevet det. / p>
Med hensyn til eksportens succes er våbeneksporten meget mere politisk end teknisk, således at de nuancer, vi diskuterer her, næsten er irrelevante.
Svar
Tilføjet kompleksitet i ethvert fly betragtes generelt som en ulempe. Du har øget fejlpunkter, mere del af service, meget generelt en højere pris for service og vedligeholdelse og flere fejlscenarier, hvis noget går galt i hub / rotorsamlingen. I dette specifikke tilfælde vil du også indføre en ekstra trækstraf.
Jeg kan ikke læse russisk, men wiki linker denne artikel under reference til ulempesektionen, chrome oversættes, hvis du er så tilbøjelig til at tjekke det ud.
Kommentarer
- Denne artikel siger, at militære kilder foreslog en ukommanderet aktivering af udkastningssystemet som årsag til nedbruddet, så jeg ‘ er usikker på, hvorfor Wiki linker det, hvor det gør.
- Er det virkelig en stigning i kompleksiteten at have kontraroterende rotorer kontra et halebom? I slutningen af dagen har du to roterende rotorer med sammenklappelige knive i alt.
Svar
Drejning (gabende) en koaksial ved høj effektindstillinger vil være meget kraftig. (antag 10% forskel i drejningsmoment mellem øvre og nedre rotor) Ved lav effekt vil en 10% forskel mellem rotorer være tilsvarende lav. Ved autorotation vil den højere stigende rotor forsøge at SPEED UP, dette er fordi den bliver bedt om at bære mere vægt sammenlignet med den anden rotor. Dette kan ikke sammenlignes med et enkelt rotorsystem, hvor en stigning i stigning sænker rotoren. Imidlertid vil udbrændingen (stigende belastning) af dette system HASTIGHED rotoren. At reducere belastningen med cyklisk (reduceret G) vil sænke rotoren. Hvis vi betragter begge disse enkeltrotor-LOAD-ændringer i modsatte retninger på et koaksialsystem, bliver kontrolomvendelsen tydelig. I svævningen har en koaksial meget god yaw-kontrol i begge retninger, vind fra begge kvartaler forårsager ingen kontrolbegrænsning. I autorotation er rorsystemet det primære middel til yaw-kontrol, (et løb ved landing er en normal, tror jeg) Hvis man kan genvinde strømmen før berøring, genoptages god drejningsmomentkontrol.
Skriv et svar