Gibt es Nachteile von Koaxialrotoren bei Kampfhubschraubern?
On Januar 18, 2021 by adminMeine Frage ergibt sich aus der Tatsache, dass Ka-52 Alligator , obwohl dies ein sehr wild aussehendes und beeindruckendes Flugzeug mit einem sehr leistungsstarken Motor ist a> hat nicht viele Exporterfolge erzielt. Der Export ist sehr begrenzt, da nur Ägypten diesen Hubschraubertyp als ausländischen Kunden einsetzt.
Gibt es Nachteile von Koaxialrotoren bei Kampfhubschraubern?
Kommentare
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Antwort
Die einzigartige Konfiguration von zwei koaxialen Rotoren bietet sowohl Vor- als auch Nachteile, und das relative Gewicht jedes Rotors muss im Lichte der Mission des Flugzeugs berücksichtigt werden. P. >
Ich gehe davon aus, dass der Leser ein grundlegendes Verständnis der Hubschraubersteuerung (zyklisch, kollektiv, antitorque) hat.
Nachteile
Aeromechanische Komplexität
Ein koaxialer Rotor hat eine viel komplexere Nabe als ein normaler. Er muss nicht nur die Drehrichtung umkehren, sondern auch hat zwei Sätze von zyklischen und kollektiven Steuerungen, die auch die Wirkung eines Heckrotors nachahmen.
Da der untere Rotor beim Abwaschen des oberen Rotors arbeitet, muss seine kollektive Steigung höher sein, um den gleichen Auftrieb zu erzielen ( und damit Drehmoment). Dies ist wichtig, da ein Drehmomentungleichgewicht das Gieren des Flugzeugs unbefugt macht. Auf diese Weise wird das Gieren erreicht, wenn der Pilot auf die Pedale tritt, indem die Rotoren einen Differenzialhub erzeugen, aber sicherstellen, dass ihre Gesamtsumme gleich bleibt, damit das Flugzeug den Horizontalflug beibehält.
Die zyklischen Steuerungen leiden unter den gleichen Effekten, das ist das geringste ihrer Probleme, siehe unten.
Selbstkreuzung des Rotors
Ein einzelner Rotor im Vorwärtsflug nimmt aufgrund der Hubkraft auf die Blätter eine leicht konische Form an. Dieser Kegel wird auch in Bezug auf die Flugrichtung seitlich geneigt, da die Blätter an verschiedenen Punkten ihres Zyklus unterschiedliche Fluggeschwindigkeiten sehen. Das heißt, die Blätter erzeugen mehr Auftrieb, wenn sie in Flugrichtung vorrücken, und weniger, wenn sie sich auf der gegenüberliegenden Seite des Hubschraubers zurückziehen. Je höher die Vorwärtsgeschwindigkeit ist, desto größer ist dieser Effekt (tatsächlich gibt es normalerweise einen Bereich am Rotor, in dem die Blätter keinen Auftrieb erzeugen, da der Luftstrom über ihnen umgekehrt ist: Die Vorwärtsgeschwindigkeit des Hubschraubers ist größer als die lokale Geschwindigkeit der Klinge).
Bei einer koaxialen Ausführung drehen sich beide Rotoren in entgegengesetzte Richtungen, sodass ihre Neigungen auch in entgegengesetzte Richtungen verlaufen: Der im Uhrzeigersinn drehende dreht sich nach rechts und der sich gegen den Uhrzeigersinn drehende dreht sich nach links (der tatsächliche Orte mit maximaler Biegung sind aufgrund der Blattträgheit nicht ganz so eindeutig, aber dies dient als grundlegende Erklärung.
Das resultierende Problem ist ziemlich offensichtlich: Die beiden Rotoren können sich schneiden. Dies ist eine schlechte Sache (TM) und führt zu allen möglichen Problemen wie einer schnellen ungeplanten Demontage der übrigen Rotorblätter. Ein Pilot in dieser Situation wird höchstwahrscheinlich den bequem installierten Auswurfmechanismus verwenden.
Die tatsächliche Vorwärtsgeschwindigkeit, mit der eine Selbstüberschneidung auftritt, wird (nach meinem besten Wissen) nicht veröffentlicht, ist es aber wahrscheinlich irgendwo über 250 km / h. Dies berücksichtigt nur den Vorwärtsflug … plötzliche kollektive oder zyklische Eingaben bei hohen, aber nicht kritischen Luftgeschwindigkeiten können den gleichen Effekt haben.
Der Gesamteffekt besteht darin, dass Koaxialrotorhubschrauber in ihren Flughüllen eingeschränkter sind als herkömmliche. Obwohl dies kein schwerwiegender Nachteil ist, wird Agilität für Kampfhubschrauber hoch geschätzt.
Gierreaktion
Dies ist etwas spekulativ, aber das Fehlen eines speziellen Heckrotors kann die Gierrate bei niedrigen Vorwärtsfluggeschwindigkeiten begrenzen, bei denen der größte Teil der Gierdüse vom Heckrotor kommen würde. Bei hohen Geschwindigkeiten wird der Wetterfahneffekt des Hecks ohnehin dominant, was dies zu einem strittigen Punkt macht.
Vorteile
Einfacheres Heckdesign
Das Fehlen eines Heckrotors befreit den Hubschrauber von der Notwendigkeit, Drehmoment auf ihn zu übertragen, wodurch das Auslegerdesign erheblich vereinfacht wird. Tatsächlich nutzen einige koaxiale Konstruktionen diesen Vorteil besonders, da sie einen sehr kurzen Ausleger haben, wie die Ka-25 und Ka-27, die Marinehubschrauber sind, die in die engen Grenzen eines Schiffshangars passen sollen.
Weniger Schwachstellen
Der Verlust eines Heckrotors ist nicht so Viele Filme deuten auf eine nicht behebbare Situation hin. Ein Hubschrauber kann mit ausreichender Vorwärtsgeschwindigkeit stabilisiert werden, wenn er über genügend Heckvolumen verfügt.
Der Verlust eines Heckrotors in einer Kampfsituation führt jedoch höchstwahrscheinlich zu einem Missionskampf. Und es ist nicht nur der Rotor, der anfällig ist, der Ausleger enthält die Übertragungsstangen dafür, sodass jede Beschädigung entlang dieser Struktur möglicherweise tödlich sein kann.
Bei einem Koaxialhubschrauber kann das Heck verloren gehen wird zu einigen Stabilitätsproblemen führen, aber nichts Katastrophales.
Ob die Vorteile des Designs die Nachteile überwiegen, ist letztendlich eine Frage der Präferenz und der Übereinstimmung zwischen dem Flugzeug und seiner beabsichtigten Mission. Die Akzeptanzrate eines Entwurfs ist nicht unbedingt ein Hinweis auf seine Vorzüge, insbesondere wenn es um die militärische Beschaffung geht, da unzählige andere Faktoren eine Rolle spielen.
Kommentare
- Die Gierreaktion ist normalerweise besser für koaxiale Konstruktionen, daher sollte sie im Abschnitt ‚ Vorteile ‚ enthalten sein. Tatsächlich hat Ka-50, soweit ich weiß, die mit Abstand beste Gierreaktion aller vergleichbaren Hubschrauber. Dies ermöglichte insbesondere die Verwendung einer stärkeren Waffe, die (fast) in der horizontalen Ebene fixiert ist: Es ist genauso einfach, den gesamten Hubschrauber zu zielen, selbst bei einer signifikanten Vorwärtsgeschwindigkeit.
- @Zeus If Sie können eine Quelle auf der Gierantwort finden, ich ‚ füge sie gerne hinzu. Bis jetzt habe ich Behauptungen aus angeblich maßgeblichen Quellen in beide Richtungen gehört, so dass ich ‚ diesen Absatz lieber ganz fallen lassen würde, wenn ich ‚ t kann Unterstützen Sie es besser.
- Ein weiterer Nachteil für Kampfhubschrauber ist der höhere Rotor, der das Verstecken hinter Hindernissen erschwert. Selbstkreuzung ist nicht nur eine Frage der Geschwindigkeit, sondern hauptsächlich des Lastfaktors.
- @PeterK ä mpf Fairer Punkt für den Lastfaktor, aber ich bin es Nicht verkauft auf dem Versteck hinter Hindernissen: Der Höhenunterschied ist gering und die Wärmequellen befinden sich auf dem Rumpf, so dass der größte Teil des Versteckens erreicht werden kann, ohne den Rotorkopf zu verdecken. Tatsächlich schlägt das am Mast montierte Radar des AH-64D dieselbe Denkrichtung vor.
- @AEhere… aber das am Mast montierte Visier macht viel weniger Geräusche. Versteckte und sich bewegende Geräuschquellen sind viel leichter zu erkennen. Außerdem ist der Höhenunterschied erheblich, um unterschiedliche Plattenladungen (für Windungen) zu ermöglichen. Andernfalls könnten die Klingen kollidieren.
Antwort
Der eigentliche Hauptnachteil, wie in allen anderen Antworten erwähnt, ist Komplexität und speziell für den Kampf die Verwundbarkeit des Hubs (der nicht abgeschirmt werden kann). Es könnte argumentiert werden, dass der Heckausleger eines „normalen“ Hubschraubers ebenso kritisch und anfällig ist.
Ein weiterer Nachteil ist der Luftwiderstand der Nabe , was in einigen Fällen bis zur Hälfte des Gesamtwiderstands ausmachen kann. Aufgrund der von AEhere erklärten Gefahr der Selbstkreuzung des Rotors muss die Nabe insbesondere für ziemlich hoch sein Hochgeschwindigkeits- und / oder wendige Maschinen. Und wieder kann es nicht abgeschirmt werden, und es kann sehr wenig dagegen unternommen werden.
Diese Rotor-Selbstkreuzung selbst wird oft als Nachteil angeführt, aber in Tatsache führt einfach zu anderen Designkompromissen, wie zum Beispiel der oben erwähnten größeren Nabe oder die Einschränkungen des Flugumschlags. In einem gut konzipierten System ist die Gefahr nicht größer als die Gefahr, den Heckausleger durch den herkömmlichen Rotor abzuschneiden.
So ziemlich alles andere ist von Vorteil.
In Bezug auf Angriffshubschrauber ist der wichtigste vielleicht Einfachheit der Steuerung und Manövrierfähigkeit. Obwohl das koaxiale Design nicht perfekt symmetrisch ist, ist es um Größenordnungen symmetrischer als das klassische Design mit sehr geringer Kreuzkopplung und folglich viel einfacher zu fliegen. Dies ermöglichte es, eine solche Kuriosität wie einen einsitzigen Kampfhubschrauber, den Ka-50, zu entwerfen. Es gibt Manöver, die nur ein Koaxialhubschrauber realistisch ausführen kann, und sie sind wohl kampfrelevanter als die Übermanövrierfähigkeit moderner Flugzeugkämpfer.
Solche Fahreigenschaften können sogar zu einer gewissen Selbstzufriedenheit der Piloten führen Teil. Der Hubschrauber steuert so gut, dass es leicht ist, ihn über die vorgesehene Hülle hinaus zu schieben. Im Fall von Ka-50/52 wurden letztendlich alle Fälle von Rotorkollisionen (von denen mindestens einer tödlich war) darauf zurückgeführt / p>
Was den Exporterfolg betrifft, ist der Waffenexport viel politischer als technischer Natur, so dass die Nuancen, die wir hier diskutieren, fast irrelevant sind.
Antwort
Eine zusätzliche Komplexität in jedem Flugzeug wird im Allgemeinen als Nachteil angesehen. Sie haben mehr Fehlerstellen, mehr Teile für die Wartung, im Allgemeinen höhere Kosten für Wartung und Instandhaltung und mehr Fehlerszenarien, falls etwas in der Naben- / Rotorbaugruppe schief gehen sollte. In diesem speziellen Fall würden Sie auch eine zusätzliche Widerstandsstrafe einführen.
Ich kann kein Russisch lesen, aber wiki verlinkt diesen Artikel unter dem Als Referenz für den Nachteilsabschnitt wird Chrome übersetzt, wenn Sie dazu neigen, es zu überprüfen.
Kommentare
- In diesem Artikel heißt es, dass militärische Quellen eine unbefugte Aktivierung des Auswurfsystems als Grund für den Absturz, daher bin ich ‚ nicht sicher, warum Wiki es dort verknüpft, wo es funktioniert.
- Ist es wirklich eine Zunahme der Komplexität? gegenläufige Rotoren gegen einen Heckausleger haben? Am Ende des Tages haben Sie insgesamt zwei sich drehende Rotoren mit neigbaren Blättern.
Antwort
Drehen (Gieren) Ein Koaxialkabel bei hohen Leistungseinstellungen ist sehr leistungsstark. (Nehmen Sie einen Drehmomentunterschied von 10% zwischen oberem und unterem Rotor an.) Bei geringer Leistung ist ein Unterschied von 10% zwischen den Rotoren entsprechend gering. Bei der Autorotation versucht der Rotor mit der höheren Steigung, die Geschwindigkeit zu erhöhen. Dies liegt daran, dass er aufgefordert wird, im Vergleich zum anderen Rotor mehr Gewicht zu tragen. Dies ist nicht vergleichbar mit einem Einzelrotorsystem, bei dem eine Erhöhung der Steigung den Rotor verlangsamt. Das Abfackeln (zunehmende Last) dieses Systems beschleunigt jedoch den Rotor. Eine zyklische Verringerung der Last (reduziertes G) verlangsamt den Rotor. Wenn wir diese beiden Einzelrotor-Laständerungen in entgegengesetzten Richtungen in einem Koaxialsystem betrachten, wird die Steuerumkehr offensichtlich. Im Schwebeflug hat ein Koaxialkabel eine sehr gute Gierkontrolle in beide Richtungen, wobei Wind aus beiden Vierteln keine Kontrollbeschränkung verursacht. Bei der Autorotation ist das Rudersystem das wichtigste Mittel zur Gierkontrolle (ein Lauf bei der Landung ist meiner Meinung nach normal). Wenn die Leistung vor dem Aufsetzen wieder hergestellt werden kann, wird die gute Drehmomentkontrolle wieder aufgenommen.
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