Y a-t-il des inconvénients du rotor coaxial sur les hélicoptères dattaque?
On janvier 18, 2021 by adminMa question découle du fait que, bien qu’il s’agisse d’un avion très féroce et redoutable avec un moteur très puissant, Ka-52 Alligator na pas connu beaucoup de succès à lexportation. Son exportation est très limitée car seule lÉgypte utilise ce type dhélicoptères en tant que client étranger.
Y a-t-il des inconvénients du rotor coaxial sur les hélicoptères dattaque?
Commentaires
- Connexes: aviation.stackexchange.com/questions/21188/… et aviation.stackexchange.com/questions / 8642 / …
- Ce message devrait-il être adopté par @community?
Réponse
La configuration unique des doubles rotors coaxiaux présente à la fois des avantages et des inconvénients, et le poids relatif de chacun doit être considéré à la lumière de la mission de lavion.
Je vais supposer que le lecteur a une compréhension de base des commandes dhélicoptère (cyclique, collective, antitorque).
Inconvénients
Complexité aéromécanique
Un rotor coaxial a un moyeu beaucoup plus complexe quun rotor régulier. Il ne suffit pas dinverser le sens de rotation, il a deux ensembles des commandes cycliques et collectives qui imitent également leffet dun rotor de queue.
Puisque le rotor inférieur fonctionne dans le lavage descendant du rotor supérieur, son pas collectif doit être plus élevé pour produire la même portance ( et donc le couple). Ceci est important car un déséquilibre de couple rendra le lacet de lavion non commandé. En fait, cest ainsi que le lacet est obtenu lorsque le pilote appuie sur les pédales, en laissant les rotors générer une portance différentielle, mais en sassurant que leur total combiné reste le même pour que lavion conserve son vol en palier.
Les commandes cycliques souffrent des mêmes effets, cest le moindre de leurs problèmes, voir ci-dessous.
Auto-intersection du rotor
Un seul rotor en vol avant prendra une forme légèrement conique en raison de la force de levage exercée sur les pales. Ce cône sera également incliné latéralement par rapport à la direction de vol car les pales voient des vitesses différentes à différents moments de leur cycle. Cest-à-dire que les pales vont générer plus de portance lorsquelles avancent dans le sens du vol, et moins lorsquelles se retirent du côté opposé de lhélicoptère. Plus la vitesse davancement est élevée, plus cet effet sera important (En fait, il y aura généralement une zone sur le rotor où les pales ne produisent pas de portance car le flux dair au-dessus delles est inversé: la vitesse davancement de lhélicoptère est supérieure à la vitesse locale de la lame).
Dans une conception coaxiale, les deux rotors tournent dans des directions opposées, de sorte que leur inclinaison sera également dans des directions opposées: celui qui tourne dans le sens des aiguilles dune montre sinclinera à droite et celui qui tourne dans le sens anti-horaire sinclinera à gauche (le les emplacements de flexion maximale ne sont pas tout à fait aussi nets à cause de linertie de la lame, mais cela sert dexplication de base).
Le problème qui en résulte est assez évident: les deux rotors peuvent se croiser. Ceci est une mauvaise chose (TM) et entraînera toutes sortes de problèmes tels que le démontage rapide et imprévu du reste des pales du rotor. Un pilote dans cette situation utilisera très probablement le mécanisme déjection convenablement installé.
La vitesse davancement réelle à laquelle lauto-intersection se produira nest pas publiée (à ma connaissance), mais est probablement quelque part au-dessus de 250 km / h. Ceci ne prend en compte que le vol vers lavant … des entrées collectives ou cycliques soudaines à des vitesses élevées mais non critiques peuvent avoir le même effet.
Leffet global est que les hélicoptères à rotor coaxial sont plus limités dans leurs enveloppes de vol que les hélicoptères conventionnels. Bien que ce ne soit pas un inconvénient fatal, lagilité est très appréciée pour les hélicoptères dattaque.
Yaw Response
Ceci est quelque peu spéculatif, mais labsence dun rotor de queue dédié peut limiter le taux de lacet à basse vitesse avant, où la majeure partie de la tuque de lacet proviendrait du rotor de queue. À grande vitesse, leffet de résistance aux intempéries de la queue devient de toute façon dominant, ce qui en fait un point discutable.
Avantages
Conception de queue plus simple
Labsence de rotor de queue libère lhélicoptère de devoir lui transmettre du couple, simplifiant ainsi considérablement la conception de la flèche. En fait, certaines conceptions coaxiales mettent un point dhonneur à exploiter cet avantage, ayant une flèche très courte, comme le Ka-25 et le Ka-27, qui sont des hélicoptères de la marine destinés à sinsérer dans les limites étroites dun hangar de bord.
Moins de points faibles
La perte dun rotor de queue nest pas, comme de nombreux films suggèrent une situation irrémédiable. Un hélicoptère peut être stabilisé avec une vitesse davancement suffisante sil a un volume de queue suffisant.
Cela étant dit, la perte dun rotor de queue dans une situation de combat entraînera très probablement un kill de mission. Et ce nest pas seulement le rotor qui est vulnérable, la flèche contient les biellettes de transmission, donc tout dommage le long de cette structure peut être potentiellement mortel.
Pour un hélicoptère coaxial, la perte de la queue entraînera des problèmes de stabilité, mais rien de catastrophique.
Que les avantages de la conception lemportent sur ses inconvénients est en fin de compte une question de préférence et de ladéquation entre lavion et sa mission prévue. Le taux dadoption dun dessin ou modèle nest pas nécessairement un indicateur de ses mérites, en particulier lorsquil sagit dachats militaires, car dinnombrables autres facteurs sont en jeu.
Commentaires
- La réponse en lacet est généralement meilleure pour les conceptions coaxiales. Elle doit donc figurer dans la section ‘ Avantages ‘. En fait, le Ka-50 a, daprès ce que je sais, de loin la meilleure réponse en lacet de tous les hélicoptères comparables. Cela a notamment permis dutiliser un canon plus puissant et (presque) fixé dans le plan horizontal: il est tout aussi simple de viser tout lhélicoptère, même à une vitesse davancement importante.
- @Zeus If vous pouvez trouver une source sur la réponse de lacet, je ‘ lajouterai volontiers. À partir de maintenant, jai entendu des affirmations dans les deux sens provenant de sources censées faire autorité, donc je ‘ abandonner complètement ce paragraphe si je peux ‘ t mieux le supporter.
- Un autre inconvénient des hélicoptères dattaque est le rotor plus élevé qui rend plus difficile la dissimulation derrière les obstacles. De plus, lauto-intersection nest pas seulement une question de vitesse, mais surtout de facteur de charge.
- @PeterK ä mpf Bon point sur le facteur de charge, mais je suis invendus sur la partie cachée derrière les obstacles: la différence de hauteur est faible et les sources de chaleur se trouvent sur le fuselage, de sorte que lessentiel de la dissimulation peut être accompli sans masquer la tête du rotor. En fait, le radar monté sur le mât de lAH-64D suggère cette même ligne de pensée.
- @AEhere… mais le viseur monté sur le mât fait beaucoup moins de bruit. Les sources de bruit non cachées et mobiles sont beaucoup plus faciles à repérer. Aussi, la différence de hauteur est importante afin de permettre différents chargements de disque (pour les tours). Sinon, les lames pourraient entrer en collision.
Réponse
Le principal inconvénient réel, comme mentionné dans toutes les autres réponses, est complexité et, en particulier pour le combat, vulnérabilité du hub (qui ne peut pas être protégé). Dautre part, on pourrait dire que la poutre de queue dun hélicoptère « normal » est tout aussi critique et vulnérable.
Un autre inconvénient est la traînée aérodynamique du moyeu , qui peut représenter jusquà la moitié de la traînée totale dans certains cas. En raison du danger inhérent dauto-intersection du rotor, expliqué par AEici, le moyeu doit être assez haut, en particulier pour machines à grande vitesse et / ou manoeuvrables. Et encore une fois, il ne peut pas être protégé, et on ne peut pas faire grand-chose à ce sujet.
Cette auto-intersection du rotor elle-même est souvent citée comme un inconvénient, mais en fait cela entraîne simplement dautres compromis de conception, tels que le moyeu plus grand mentionné ab ove, ou les restrictions du domaine de vol. Dans un système bien conçu, le danger que cela se produise nest pas plus grand que celui de couper la poutre de queue par le rotor traditionnel.
Presque tout le reste est un avantage.
En ce qui concerne les hélicoptères dattaque en particulier, le principal est peut-être la simplicité de contrôle et la maniabilité. Bien que la conception coaxiale ne soit pas parfaitement symétrique, elle est dun ordre de grandeur plus symétrique que la conception classique, avec très peu de couplage croisé, et est par conséquent beaucoup plus facile à piloter. Cela a permis de concevoir une telle bizarrerie comme un hélicoptère de combat monoplace, le Ka-50. Il y a des manœuvres que seul un hélicoptère coaxial peut effectuer de manière réaliste, et elles sont sans doute plus pertinentes au combat que la super-manoeuvrabilité des avions de combat modernes.
De telles qualités de maniement peuvent même entraîner une certaine complaisance des pilotes Lhélicoptère contrôle si bien quil est facile de le pousser au-delà de son enveloppe prévue. Dans le cas du Ka-50/52, tous les cas de collisions de rotors (au moins lun dentre eux mortels) ont finalement été attribués à cela.
En ce qui concerne le succès de lexportation, lexportation darmes est beaucoup plus politique que technique, de sorte que les nuances dont nous discutons ici sont presque hors de propos.
Réponse
Lajout de complexité dans tout avion est généralement considéré comme un inconvénient. Vous avez plus de points de défaillance, plus de pièces à entretenir, de manière très générale un coût de maintenance et de maintenance plus élevé et plus de scénarios de défaillance en cas de problème dans lassemblage moyeu / rotor. Dans ce cas précis, vous introduisez également une pénalité de traînée supplémentaire.
Je ne peux pas lire le russe mais wiki liens cet article sous le référence pour la section des inconvénients, chrome se traduira si vous êtes si enclin à le vérifier.
Commentaires
- Cet article indique que des sources militaires ont suggéré un activation non commandée du système déjection comme raison du crash, donc je ‘ ne sais pas pourquoi Wiki le lie là où il se trouve.
- Est-ce vraiment une augmentation de la complexité avoir des rotors contrarotatifs par rapport à une poutre de queue? À la fin de la journée, vous avez deux rotors en rotation avec des pales pitchables, au total.
Réponse
Tournage (lacet) un coaxial à haute puissance sera très puissant. (supposons une différence de couple de 10% entre le rotor supérieur et le rotor inférieur) À faible puissance, une différence de 10% entre les rotors sera proportionnellement faible. En autorotation, le rotor à pas plus élevé tentera daccélérer, car il lui est demandé de porter plus de poids que lautre rotor. Ceci nest pas comparable avec un système à rotor unique, où une augmentation du pas ralentit le rotor. Cependant, lévasement (augmentation de la charge) de ce système accélérera le rotor. La diminution de la charge par cyclique (G réduit) ralentira le rotor. Si nous considérons ces deux changements de CHARGE à rotor unique dans des directions opposées sur un système coaxial, linversion de contrôle devient apparente. En vol stationnaire, un coaxial a un très bon contrôle de lacet dans les deux sens, le vent de lun ou lautre quartier ne causant aucune limitation de contrôle. En autorotation, le système de gouvernail de direction est le principal moyen de contrôle du lacet (une course à latterrissage étant
normale je crois) Si la puissance peut être rétablie avant le toucher des roues, un bon contrôle du couple est repris.
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