¿Existen desventajas del rotor coaxial en los helicópteros de ataque?
On enero 18, 2021 by adminMi pregunta surge del hecho de que, aunque se trata de una aeronave de aspecto muy feroz y formidable con un motor muy potente, Ka-52 Alligator no ha tenido mucho éxito en las exportaciones. Su exportación es muy limitada ya que solo Egipto utiliza este tipo de helicópteros como cliente extranjero.
¿Hay desventajas del rotor coaxial en los helicópteros de ataque?
Comentarios
- Relacionado: aviation.stackexchange.com/questions/21188/… y aviation.stackexchange.com/questions / 8642 / …
- ¿Debería esta publicación ser adoptada por @community?
Respuesta
La configuración única de rotores coaxiales gemelos presenta tanto ventajas como desventajas, y el peso relativo de cada uno debe considerarse a la luz de la misión del avión.
Voy a asumir que el lector tiene un conocimiento básico de los controles de helicópteros (cíclicos, colectivos, antipar).
Desventajas
Complejidad aeromecánica
Un rotor coaxial tiene un eje mucho más complejo que uno normal. No solo necesita invertir la dirección de rotación, tiene dos juegos de controles cíclicos y colectivos que también imitan el efecto de un rotor de cola.
Dado que el rotor inferior opera en el lavado hacia abajo del superior, su paso colectivo debe ser más alto para producir la misma sustentación ( y por lo tanto par). Esto es importante porque un desequilibrio de par hará que la aeronave gire sin control. De hecho, así es como se logra la guiñada cuando el piloto pisa los pedales, permitiendo que los rotores generen elevación diferencial, pero asegurando que su total combinado se mantenga igual para que la aeronave mantenga el vuelo nivelado.
Los controles cíclicos sufren los mismos efectos, ese es el menor de sus problemas, ver más abajo.
Auto-intersección del rotor
Un solo rotor en vuelo hacia adelante asumirá una forma ligeramente cónica debido a la fuerza de elevación de las palas. Este cono también estará inclinado hacia los lados con respecto a la dirección de vuelo porque las palas ven diferentes velocidades aerodinámicas en diferentes puntos de su ciclo. Es decir, las palas generarán más sustentación mientras avanzan en la dirección de vuelo, y menos mientras se retiran por el lado opuesto del helicóptero. Cuanto mayor sea la velocidad de avance, mayor será este efecto (de hecho, generalmente habrá un área en el rotor donde las palas no producen sustentación porque el flujo de aire sobre ellas se invierte: la velocidad de avance del helicóptero es mayor que la velocidad local de la hoja).
En un diseño coaxial, ambos rotores giran en direcciones opuestas, por lo que sus inclinaciones también serán en direcciones opuestas: el que gira en el sentido de las agujas del reloj se inclinará hacia la derecha y el que gira en el sentido contrario a las agujas del reloj se inclinará hacia la izquierda (el actual las ubicaciones de flexión máxima no son tan claras debido a la inercia de la hoja, pero esto sirve como una explicación básica).
El problema resultante es bastante obvio: los dos rotores pueden cruzarse entre sí. Esto es algo malo (TM) y dará lugar a todo tipo de problemas, como el desmontaje rápido no planificado del resto de las palas del rotor. Un piloto en esta situación probablemente hará uso del mecanismo de expulsión convenientemente instalado.
La velocidad de avance real a la que ocurrirá la auto-intersección no está publicada (a mi leal saber y entender), pero probablemente sí. en algún lugar por encima de 250 km / h. Esto solo tiene en cuenta el vuelo hacia adelante … las entradas colectivas o cíclicas repentinas a velocidades del aire altas pero no críticas pueden tener el mismo efecto.
El efecto general es que los helicópteros de rotor coaxial son más limitados en sus envolventes de vuelo que los convencionales. Aunque esto no es un inconveniente fatal, la agilidad es muy valorada para los helicópteros de ataque.
Respuesta de guiñada
Esto es algo especulativo, pero la falta de un rotor de cola dedicado puede limitar la velocidad de guiñada a velocidades bajas hacia adelante, donde la mayor parte del toque de guiñada provendría del rotor de cola. A altas velocidades, el efecto de viento de la cola se vuelve dominante de todos modos, lo que lo convierte en un punto discutible.
Ventajas
Diseño de cola más simple
La falta de un rotor de cola libera al helicóptero de tener que transmitirle par, lo que simplifica enormemente el diseño de la pluma. De hecho, algunos diseños coaxiales hacen especial hincapié en explotar esta ventaja, ya que tienen un brazo muy corto, como el Ka-25 y el Ka-27, que son helicópteros de la marina destinados a caber en los estrechos límites de un hangar a bordo.
Menos puntos débiles
La pérdida de un rotor de cola no es, como muchas películas sugieren, una situación irrecuperable. Un helicóptero puede estabilizarse con suficiente velocidad de avance si tiene suficiente volumen de cola.
Dicho esto, perder un rotor de cola en una situación de combate probablemente resultará en la muerte de una misión. Y no solo el rotor es vulnerable, el brazo contiene las varillas de transmisión para ello, por lo que cualquier daño a lo largo de esa estructura puede ser potencialmente fatal.
Para un helicóptero coaxial, la pérdida de la cola dará lugar a algunos problemas de estabilidad, pero nada catastrófico.
Si las ventajas del diseño superan sus inconvenientes es, en última instancia, una cuestión de preferencia y del ajuste entre la aeronave y su misión prevista. La tasa de adopción de un diseño no es necesariamente un indicativo de sus méritos, especialmente cuando se trata de adquisiciones militares, ya que hay muchos otros factores en juego.
Comentarios
- La respuesta de guiñada suele ser mejor para diseños coaxiales, por lo que debe estar en la sección ‘ Ventajas ‘. De hecho, el Ka-50 tiene, por lo que sé, con mucho la mejor respuesta de guiñada de todos los helicópteros comparables. Esto, en particular, permitió usar un arma más potente que está (casi) fija en un plano horizontal: es tan fácil apuntar todo el helicóptero, incluso a una velocidad de avance significativa.
- @Zeus If puede encontrar una fuente en la respuesta de guiñada, ‘ con mucho gusto la agregaré. A partir de ahora, he escuchado afirmaciones en ambas direcciones de fuentes supuestamente autorizadas, por lo que ‘ prefiero deshacerme de ese párrafo por completo si no puedo ‘ t apóyelo mejor.
- Otra desventaja de los helicópteros de ataque es el rotor más alto que dificulta esconderse detrás de los obstáculos. Además, la auto-intersección no es solo una cuestión de velocidad, sino principalmente de factor de carga.
- @PeterK ä mpf Punto justo en el factor de carga, pero soy sin vender en la parte oculta detrás de los obstáculos: la diferencia de altura es pequeña y las fuentes de calor están en el fuselaje, por lo que la mayor parte del ocultamiento se puede lograr sin oscurecer la cabeza del rotor. De hecho, el radar montado en el mástil del AH-64D sugiere esta misma línea de pensamiento.
- @AEhere … pero la mira montada en el mástil hace mucho menos ruido. Las fuentes de ruido ocultas y en movimiento son mucho más fáciles de detectar. Además, la diferencia de altura es sustancial para permitir diferentes cargas de disco (para giros). De lo contrario, las cuchillas podrían chocar.
Responder
La principal desventaja real, como se menciona en todas las demás respuestas, es complejidad y, específicamente para el combate, la vulnerabilidad del centro (que no se puede proteger). Por otro lado, Se podría argumentar que el brazo de cola de un helicóptero «normal» es igualmente crítico y vulnerable.
Otra desventaja es la resistencia aerodinámica del buje , que puede representar hasta la mitad de la resistencia total en algunos casos. Debido al peligro inherente de la auto-intersección del rotor, explicado por AEquí, el buje debe ser bastante alto, especialmente para Máquinas de alta velocidad y / o maniobrables. Y de nuevo, no se puede proteger, y se puede hacer muy poco al respecto.
Esta auto-intersección del rotor en sí misma a menudo se cita como una desventaja, pero en De hecho, simplemente da como resultado otros compromisos de diseño, como el eje más alto mencionado ab ove, o las restricciones del sobre de vuelo. En un sistema bien diseñado, el peligro de que ocurra no es mayor que el peligro de cortar el brazo de cola por el rotor tradicional.
Casi todo lo demás es una ventaja.
Con respecto a los helicópteros de ataque específicamente, el principal es quizás la simplicidad de control y maniobrabilidad. Aunque el diseño coaxial no es perfectamente simétrico, es varios órdenes de magnitud más simétrico que el diseño clásico, con muy poco acoplamiento cruzado y, en consecuencia, es mucho más fácil de volar. Esto permitió diseñar una rareza como un helicóptero de combate monoplaza, el Ka-50. Hay maniobras que solo un helicóptero coaxial puede realizar de manera realista, y podría decirse que son más relevantes para el combate que la súper maniobrabilidad de los aviones de combate modernos.
Tales cualidades de manejo pueden incluso resultar en una cierta complacencia en los pilotos. El helicóptero controla tan bien que es fácil empujarlo más allá de su sobre previsto. En el caso del Ka-50/52, todos los casos de colisiones de rotores (al menos uno de ellos fatal) se atribuyeron en última instancia a eso.
En cuanto al éxito exportador, la exportación de armas es mucho más política que técnica, por lo que los matices que estamos discutiendo aquí son casi irrelevantes.
Respuesta
La complejidad adicional en cualquier avión generalmente se considera una desventaja. Tiene más puntos de falla, más partes para el servicio, en términos muy generales, un mayor costo de servicio y mantenimiento y más escenarios de falla en caso de que algo salga mal en el conjunto de cubo / rotor. En este caso específico, también introduciría una penalización de arrastre adicional.
No puedo leer ruso, pero wiki enlaza este artículo debajo del referencia para la sección de desventajas, Chrome se traducirá si está dispuesto a comprobarlo.
Comentarios
- Ese artículo dice que fuentes militares sugirieron una activación no ordenada del sistema de expulsión como motivo del bloqueo, por lo que ‘ no estoy seguro de por qué Wiki lo vincula donde lo hace.
- ¿Es realmente un aumento en la complejidad tener rotores contrarrotantes versus un brazo de cola? Al final del día, tiene dos rotores giratorios con cuchillas inclinables, en total.
Respuesta
Girar (guiñada) un coaxial en configuraciones de alta potencia será muy poderoso. (suponga una diferencia del 10% en el par motor entre el rotor superior e inferior) A baja potencia, un diferencial del 10% entre los rotores será correspondientemente bajo. En la autorrotación, el rotor de tono más alto intentará ACELERAR, esto se debe a que se le pide que cargue más peso en comparación con el otro rotor. Esto no es comparable con un sistema de un solo rotor, donde un aumento en el paso ralentiza el rotor. Sin embargo, el quemado (carga creciente) de este sistema ACELERARÁ el rotor. Disminuir la carga cíclica (G reducido) ralentizará el rotor. Si consideramos estos dos cambios de CARGA de un solo rotor en direcciones opuestas en un sistema coaxial, la inversión del control se hace evidente. En el vuelo estacionario, un coaxial tiene muy buen control de guiñada en ambas direcciones, el viento de cualquier lado no causa limitación de control. En la autorrotación, el sistema de timón es el principal medio de control de la guiñada (creo que una carrera al aterrizar es
normal). Si se puede recuperar la potencia antes del aterrizaje, se reanuda un buen control del par.
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