Ci sono svantaggi del rotore coassiale sugli elicotteri dattacco?
Su Gennaio 18, 2021 da adminLa mia domanda nasce dal fatto che, sebbene si tratti di un aereo dallaspetto molto feroce e formidabile con un motore molto potente, Ka-52 Alligator non ha visto molte esportazioni di successo. La sua esportazione è molto limitata in quanto solo lEgitto utilizza questo tipo di elicotteri come cliente straniero.
Ci sono degli svantaggi del rotore coassiale sugli elicotteri dattacco?
Commenti
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- Questo post dovrebbe essere adottato da @community?
Risposta
La configurazione unica dei rotori coassiali gemelli presenta vantaggi e svantaggi e il peso relativo di ciascuno deve essere considerato alla luce della missione del velivolo.
Presumo che il lettore abbia una conoscenza di base dei comandi dellelicottero (ciclico, collettivo, antitorque).
Svantaggi
Complessità aeromeccanica
Un rotore coassiale ha un mozzo molto più complesso di uno normale. Non ha solo bisogno di invertire il senso di rotazione, ha due set di controlli ciclici e collettivi che imitano anche leffetto di un rotore di coda.
Poiché il rotore inferiore opera nel down-wash di quello superiore, il suo passo collettivo deve essere più alto per produrre la stessa portanza ( e quindi coppia). Questo è importante perché uno squilibrio di coppia renderà il velivolo senza comando. In effetti, questo è il modo in cui si ottiene limbardata quando il pilota sale sui pedali, lasciando che i rotori generino una portanza differenziale, ma assicurandosi che il loro totale combinato rimanga lo stesso in modo che laereo mantenga il volo livellato.
I controlli ciclici subiscono gli stessi effetti, che è lultimo dei loro problemi, vedi sotto.
Autointersezione del rotore
Un singolo rotore in volo in avanti assumerà una forma leggermente conica a causa della forza di sollevamento sulle pale. Questo cono sarà anche inclinato lateralmente rispetto alla direzione di volo perché le pale vedono velocità diverse in diversi punti del loro ciclo. Vale a dire, le pale genereranno più portanza mentre avanzano nella direzione di volo e meno mentre si ritirano sul lato opposto dellelicottero. Maggiore è la velocità di avanzamento, maggiore sarà questo effetto (infatti, di solito ci sarà unarea sul rotore dove le pale non producono portanza perché il flusso daria su di esse è invertito: la velocità di avanzamento dellelicottero è maggiore della velocità locale della lama).
In un design coassiale, entrambi i rotori ruotano in direzioni opposte, quindi anche le loro inclinazioni saranno in direzioni opposte: quello che gira in senso orario si inclinerà a destra e quello che gira in senso antiorario si inclinerà a sinistra (lattuale le posizioni di massima flessione non sono così nette a causa dellinerzia della lama, ma questo serve come spiegazione di base).
Il problema risultante è abbastanza ovvio: i due rotori possono intersecarsi tra loro. Questa è una cattiva cosa (TM) e porterà a tutti i tipi di problemi come il rapido smontaggio non pianificato del resto delle pale del rotore. Un pilota in questa situazione molto probabilmente utilizzerà il meccanismo di espulsione opportunamente installato.
La velocità di avanzamento effettiva alla quale si verificherà lautointersezione non è pubblicata (per quanto ne so), ma probabilmente lo è da qualche parte sopra i 250 km / h. Questo sta solo prendendo in considerazione il volo in avanti … input collettivi o ciclici improvvisi ad alte velocità ma non critiche possono avere lo stesso effetto.
Leffetto complessivo è che gli elicotteri a rotore coassiale sono più limitati nei loro inviluppi di volo rispetto a quelli convenzionali. Sebbene questo non sia un inconveniente fatale, lagilità è molto apprezzata per gli elicotteri dattacco.
Yaw Response
Questo è un po speculativo, ma la mancanza di un rotore di coda dedicato può limitare il tasso di imbardata a basse velocità in avanti, dove la maggior parte del toque di imbardata verrebbe dal rotore di coda. Ad alte velocità leffetto di resistenza alle intemperie della coda diventa comunque dominante, rendendolo un punto controverso.
Vantaggi
Design della coda più semplice
La mancanza di un rotore di coda libera lelicottero dalla necessità di trasmettergli coppia, semplificando notevolmente il design del boma. In effetti, alcuni progetti coassiali fanno un punto particolare per sfruttare questo vantaggio, avendo un braccio molto corto, come il Ka-25 e il Ka-27, che sono elicotteri della marina destinati a inserirsi negli stretti confini di un hangar di bordo.
Meno punti deboli
La perdita di un rotore di coda non è, come molti film suggerirebbero, una situazione irrecuperabile. Un elicottero può essere stabilizzato con una velocità di avanzamento sufficiente se ha un volume di coda sufficiente.
Detto questo, la perdita di un rotore di coda in una situazione di combattimento molto probabilmente si tradurrà in una missione uccisa. E non è solo il rotore a essere vulnerabile, il braccio contiene le aste di trasmissione per esso, quindi qualsiasi danno lungo quella struttura può essere potenzialmente fatale.
Per un elicottero coassiale, la perdita della coda porterà ad alcuni problemi di stabilità, ma niente di catastrofico.
Se i vantaggi del progetto superano i suoi svantaggi è in definitiva una questione di preferenza e di adattamento tra laereo e la sua missione prevista. Il tasso di adozione di un progetto non è necessariamente indicativo dei suoi meriti, soprattutto quando si tratta di appalti militari, poiché ci sono innumerevoli altri fattori in gioco.
Commenti
- La risposta di imbardata è in genere migliore per i progetti coassiali, quindi dovrebbe essere nella sezione ‘ Vantaggi ‘. In effetti, il Ka-50 ha, da quello che so, di gran lunga la migliore risposta di imbardata di tutti gli elicotteri comparabili. Questo, in particolare, ha permesso di utilizzare un cannone più potente che è (quasi) fissato su un piano orizzontale: altrettanto facile è puntare lintero elicottero, anche a una velocità di avanzamento significativa.
- @Zeus If puoi trovare una fonte nella risposta di imbardata, ‘ la aggiungerò volentieri. Al momento ho sentito affermazioni in entrambe le direzioni da fonti apparentemente autorevoli, quindi ‘ preferirei abbandonare del tutto quel paragrafo se posso ‘ t supportarlo meglio.
- Un altro svantaggio per gli elicotteri dattacco è il rotore più alto che rende più difficile nascondersi dietro gli ostacoli. Inoltre, lautointersezione non è solo una questione di velocità ma soprattutto di fattore di carico.
- @PeterK ä mpf Punto giusto sul fattore di carico, ma io sono invenduto sulla parte per nascondersi dietro gli ostacoli: il dislivello è piccolo e le fonti di calore si trovano sulla fusoliera, quindi la maggior parte del nascondiglio può essere realizzato senza oscurare la testa del rotore. In effetti, il radar montato sullalbero dellAH-64D suggerisce la stessa linea di pensiero.
- @AEhere … ma il mirino montato sullalbero fa molto meno rumore. Le sorgenti di rumore non nascoste e in movimento sono molto più facili da individuare. Inoltre, la differenza di altezza è sostanziale per consentire diversi carichi del disco (per le curve). Altrimenti le lame potrebbero scontrarsi.
Risposta
Il principale vero svantaggio, come menzionato in tutte le altre risposte, è complessità e, in particolare per il combattimento, vulnerabilità dellhub (che non può essere schermato). Daltra parte, si potrebbe sostenere che il boma di coda di un elicottero “normale” è altrettanto critico e vulnerabile.
Un altro svantaggio è la resistenza aerodinamica del mozzo , che in alcuni casi può rappresentare fino a metà della resistenza totale. A causa del pericolo intrinseco dellautointersezione del rotore, spiegato da AEqui, il mozzo deve essere piuttosto alto, soprattutto per macchine ad alta velocità e / o manovrabili. E ancora, non può essere schermato e si può fare molto poco al riguardo.
Questa stessa intersezione del rotore è spesso citata come uno svantaggio, ma in infatti si traduce semplicemente in altri compromessi di progettazione, come il mozzo più alto menzionato ab ove, o le limitazioni dellinviluppo di volo. In un sistema ben progettato, il pericolo che ciò accada non è maggiore del pericolo di tagliare il boom di coda con il rotore tradizionale.
Praticamente tutto il resto è un vantaggio.
Per quanto riguarda gli elicotteri dattacco in particolare, il principale è forse semplicità di controllo e manovrabilità. Sebbene il design coassiale non sia perfettamente simmetrico, è di ordini di grandezza più simmetrico del design classico, con un accoppiamento incrociato molto ridotto, ed è di conseguenza molto più facile da pilotare. Ciò ha permesso di progettare una stranezza come un elicottero da combattimento monoposto, il Ka-50. Ci sono manovre che solo un elicottero coassiale può realisticamente eseguire, e sono probabilmente più rilevanti per il combattimento rispetto alla super manovrabilità dei moderni caccia aerei.
Tali qualità di manovrabilità possono persino tradursi in una certa compiacenza nei confronti dei piloti. Lelicottero controlla così bene che è facile spingerlo oltre il suo inviluppo previsto. Nel caso del Ka-50/52, tutti i casi di collisione dei rotori (almeno uno fatale) sono stati infine attribuiti a questo.
Per quanto riguarda il successo delle esportazioni, lesportazione di armi è molto più politica che tecnica, tanto che le sfumature di cui stiamo discutendo qui sono quasi irrilevanti.
Risposta
La complessità aggiunta in qualsiasi aereo è generalmente considerata uno svantaggio. Hai aumentato i punti di guasto, più parti da riparare, molto in generale un costo più alto per lassistenza e la manutenzione e più scenari di guasto se qualcosa va storto nel gruppo mozzo / rotore. In questo caso specifico introdurrai anche unulteriore penalità di trascinamento.
Non riesco a leggere il russo ma wiki link questo articolo sotto il riferimento per la sezione svantaggio, chrome tradurrà se sei così incline a verificarlo.
Commenti
- Quellarticolo dice che fonti militari suggerivano un attivazione non comandata del sistema di espulsione come motivo del crash, quindi ‘ non sono sicuro del motivo per cui Wiki lo colleghi dove fa.
- È davvero un aumento della complessità avere rotori controrotanti rispetto a un trave di coda? Alla fine della giornata hai due rotori in rotazione con lame infilabili, in totale.
Risposta
(imbardata) un coassiale ad alta potenza sarà molto potente. (ipotizzare una differenza di coppia del 10% tra il rotore superiore e inferiore) A bassa potenza una differenza del 10% tra i rotori sarà corrispondentemente bassa. Allautorotazione, il rotore con passo più alto tenterà di ACCELERARE, questo perché gli viene chiesto di portare più peso rispetto allaltro rotore. Questo non è paragonabile a un sistema a rotore singolo, dove un aumento del passo rallenta il rotore. Tuttavia, la svasatura (carico crescente) di questo sistema ACCELERÀ il rotore. La diminuzione del carico di ciclico (G ridotto) rallenterà il rotore. Se consideriamo entrambi questi cambiamenti di CARICO a rotore singolo in direzioni opposte su un sistema coassiale, linversione di controllo diventa evidente. In hover, un coassiale ha un ottimo controllo dellimbardata in entrambe le direzioni, il vento da entrambi i quarti non causa alcuna limitazione di controllo. Nellautorotazione il sistema del timone è il mezzo principale per il controllo dellimbardata (una corsa allatterraggio è normale, credo) Se è possibile recuperare la potenza prima dellatterraggio, si ripristina un buon controllo della coppia.
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