Er det ulemper med koaksialrotor på angrepshelikoptre?
On januar 18, 2021 by adminSpørsmålet mitt stammer fra det faktum at selv om dette er et veldig hardt utseende og formidabelt fly med en veldig kraftig motor, Ka-52 Alligator har ikke sett mange eksportsuksesser. Eksporten er veldig begrenset, ettersom bare Egypt bruker denne typen helikoptre som utenlandsk kunde.
Er det ulemper med koaksialrotor på angrepshelikoptre?
Kommentarer
- Relatert: aviation.stackexchange.com/questions/21188/… og aviation.stackexchange.com/questions / 8642 / …
- Skal dette innlegget vedtas av @community?
Svar
Den unike konfigurasjonen av to koaksiale rotorer gir både fordeler og ulemper, og den relative vekten til hver må vurderes i lys av flyets oppdrag.
Jeg kommer til å anta at leseren har en grunnleggende forståelse av helikopterkontroller (syklisk, kollektiv, antitorque).
Ulemper
Aeromekanisk kompleksitet
En koaksialrotor har et mye mer komplekst nav enn en vanlig. Det trenger ikke bare å invertere rotasjonsretningen, det har to sett av sykliske og kollektive kontroller som også etterligner effekten av en halerotor.
Siden den nedre rotoren opererer i nedvask av den øvre, må den samlede stigningen være høyere for å produsere samme heis ( og dermed dreiemoment). Dette er viktig fordi en ubalanse i dreiemoment vil gjøre at flyet gir seg ukommandert. Faktisk er dette hvordan yaw oppnås når piloten tråkker på pedalene, ved å la rotorene generere differensialøft, men sikre at deres samlede sum forblir den samme slik at flyet beholder nivåflyging.
De sykliske kontrollene lider av de samme effektene, det er det minste av problemene, se nedenfor.
Selvkryss for rotor
En enkelt rotor i foroverflyvning vil ha en litt konisk form på grunn av løftekraften på bladene. Denne kjeglen vil også vippes sidelengs i forhold til flyretningen fordi bladene ser forskjellige lufthastigheter på forskjellige punkter i syklusen. Det vil si at bladene vil generere mer løft mens de går videre i flyretningen, og mindre mens de trekker seg tilbake på motsatt side av helikopteret. Jo høyere hastighet fremover, desto større vil denne effekten være (Faktisk vil det vanligvis være et område på rotoren der bladene ikke produserer løft fordi luftstrømmen over dem er reversert: fremoverhastigheten til helikopteret er større enn lokal hastighet på bladet).
I en koaksial utforming dreier begge rotorene i motsatt retning, slik at helningene deres også vil være i motsatt retning: den med urviseren vipper mot høyre, og den mot urviseren vipper mot venstre (den faktiske steder med maksimal bøyning er ikke like tydelig kuttet på grunn av bladertreghet, men dette fungerer som en grunnleggende forklaring).
Det resulterende problemet er ganske åpenbart: de to rotorene kan krysse hverandre. Dette er en dårlig ting (TM) og vil føre til alle slags problemer som rask uplanlagt demontering av resten av rotorbladene. En pilot i denne situasjonen vil mest sannsynlig bruke den praktisk installerte utkastningsmekanismen.
Den faktiske fremoverhastigheten der selvskjæringen vil oppstå, blir ikke publisert (så vidt jeg vet), men er sannsynligvis et sted over 250 km / t. Dette tar bare hensyn til fremdrift … plutselige kollektive eller sykliske innganger ved høye, men ikke kritiske lufthastigheter, kan ha samme effekt.
Den samlede effekten er at koaksiale rotorhelikoptre er mer begrenset i flykonvoluttene enn konvensjonelle. Selv om dette ikke er en dødelig ulempe, er agility høyt verdsatt for angrepshelikoptre.
Yaw Response
Dette er noe spekulativt, men mangelen på en dedikert halerotor kan begrense girhastigheten ved lave hastigheter fremover, der det meste av gjengetoken vil komme fra halerotoren. Ved høye hastigheter blir halenes forvitrende effekt uansett dominerende, noe som gjør dette til et vanskelig punkt.
Fordeler
Enklere haledesign
Mangelen på en halerotor frigjør helikopteret fra å måtte overføre dreiemoment til det, og forenkler dermed bomdesignen sterkt. Faktisk gjør noen koaksiale design et spesielt poeng med å utnytte denne fordelen, med veldig kort bom, som Ka-25 og Ka-27, som er marinehelikoptre som er ment å passe inn i de tette rammene til et hangar om bord.
Mindre svake punkter
Tapet på en halerotor er ikke som mange filmer antyder, en uopprettelig situasjon. Et helikopter kan stabiliseres med tilstrekkelig hastighet fremover hvis det har nok halevolum.
Når det er sagt, å miste en halerotor i en kampsituasjon vil mest sannsynlig resultere i en misjonsdrap. Og det er ikke bare rotoren som er sårbar, bommen inneholder overføringsstenger for den, så eventuelle skader langs den strukturen kan være potensielt dødelige.
For et koaksialhelikopter, tap av halen vil føre til noen stabilitetsproblemer, men ingenting katastrofalt.
Hvorvidt fordelene med designet oppveier ulempene, er i siste instans et spørsmål om preferanse og om passformen mellom flyet og det tiltenkte oppdraget. Adopsjonsgraden til et design er ikke nødvendigvis et tegn på fordelene, spesielt når militære anskaffelser er involvert, da det er utallige andre faktorer som spiller.
Kommentarer
- Gjengrespons er vanligvis bedre for koaksial design, så det bør være i ‘ Fordeler ‘. Faktisk har Ka-50, det jeg kjenner, langt den beste yaw-responsen fra alle sammenlignbare helikoptre. Dette tillot særlig å bruke en kraftigere pistol som er (nesten) festet i horisontalt plan: det er like enkelt å sikte hele helikopteret, selv i en betydelig fremoverhastighet.
- @Zeus If du kan finne en kilde på svaret, jeg ‘ vil gjerne legge den til. Per nå har jeg hørt påstander i begge retninger fra angivelig autoritative kilder, så jeg ‘ vil heller kaste det avsnittet helt hvis jeg kan ‘ t støtter det bedre.
- En annen ulempe for angrepshelikoptre er den høyere rotoren som gjør det vanskeligere å gjemme seg bak hindringer. Selvskjæring er ikke bare et spørsmål om hastighet, men hovedsakelig om lastfaktor.
- @PeterK ä mpf Rett punkt på lastfaktoren, men jeg er usolgd på skjulingen bak hinderdelen: høydeforskjellen er liten og varmekildene er på skroget, så det meste av skjulingen kan oppnås uten å skjule rotorhodet. Den mastermonterte radaren på AH-64D antyder faktisk den samme tankegangen.
- @AEhere … men det mastemonterte synet gir mye mindre støy. Uskjulte og bevegelige støykilder er langt lettere å få øye på. Dessuten er høydeforskjellen betydelig for å tillate forskjellige diskbelastninger (for svinger). Ellers kan knivene kollidere.
Svar
Den største reelle ulempen, som nevnt i alle andre svar, er kompleksitet , og spesielt for kamp, sårbarhet i navet (som ikke kan skjermes). På den annen side kunne det hevdes, halebommen til et «vanlig» helikopter er like kritisk og sårbar.
En annen ulempe er aerodynamisk drag av navet , som i noen tilfeller kan utgjøre opptil halvparten av total luftmotstand. På grunn av den iboende faren for rotorkryss, forklart av AEhere, må navet være ganske høyt, spesielt for høyhastighets- og / eller manøvrerbare maskiner. Og igjen, det kan ikke skjermes, og veldig lite kan gjøres med det.
Dette rotorkrysset i seg selv blir ofte sitert som en ulempe, men i faktisk resulterer det ganske enkelt i andre designkompromisser, for eksempel det høyere navet nevnt ab ove, eller begrensningene for flykonvolutten. I et godt designet system er faren for at det skjer ikke større enn faren for å kutte halebommen av den tradisjonelle rotoren.
Nesten alt annet er en fordel.
Når det gjelder angrepshelikoptre spesifikt, er den viktigste kanskje enkelhet i kontroll og manøvrerbarhet. Selv om koaksialdesignet ikke er perfekt symmetrisk, er det størrelsesordener mer symmetrisk enn det klassiske designet, med veldig lite krysskobling, og er følgelig mye lettere å fly. Dette tillot å utforme en så raritet som et ensidig kamphelikopter, Ka-50. Det er manøvrer som bare et koaksialhelikopter realistisk kan utføre, og de er uten tvil mer kamprelevante enn supermanøvrerbarheten til moderne flyjager.
Slike håndteringsegenskaper kan til og med resultere i en viss selvtilfredshet på pilotens Helikopteret styrer så godt at det er lett å skyve det utover den tiltenkte konvolutten. I tilfelle Ka-50/52 ble alle tilfellene av rotorkollisjoner (minst en av dem dødelige) til slutt tilskrevet det. / p>
Når det gjelder eksportsuksessen, er våpeneksporten mye mer politisk enn teknisk, slik at nyansene vi diskuterer her er nesten irrelevante.
Svar
Lagt til kompleksitet i ethvert fly anses generelt som en ulempe. Du har økt feilpoeng, mer del av service, generelt sett høyere kostnader for service og vedlikehold og flere feilscenarier hvis noe skulle gå galt i hub / rotorsamlingen. I dette spesifikke tilfellet vil du også innføre en ekstra drap.
Jeg kan ikke lese russisk, men wiki lenker denne artikkelen under referanse for delen med ulemper, krom vil oversettes hvis du er så tilbøyelig til å sjekke det ut.
Kommentarer
- Den artikkelen sier at militære kilder foreslo en ukommandert aktivering av utkastingssystemet som årsak til krasj, så jeg ‘ er usikker på hvorfor Wiki lenker det der det gjør det.
- Er det virkelig en økning i kompleksiteten å ha kontraroterende rotorer kontra en halebom? På slutten av dagen har du to roterende rotorer med sammenleggbare kniver totalt.
Svar
Sving (gapende) en koaksial ved høye strøminnstillinger vil være veldig kraftig. (anta 10% forskjell i dreiemoment mellom øvre og nedre rotor) Ved lav effekt vil en 10% differensial mellom rotorene være tilsvarende lav. Ved autorotasjon vil den høyere stigende rotoren forsøke å SPEED UP, dette er fordi den blir bedt om å bære mer vekt sammenlignet med den andre rotoren. Dette er ikke sammenlignbart med et enkelt rotorsystem, hvor en økning i stigning bremser rotoren. Imidlertid vil dette systemets fakkling (økende belastning) HASTIGHET rotoren. Å redusere belastningen med syklisk (redusert G) vil redusere rotoren. Hvis vi vurderer begge disse enkeltrotorene LOAD-endringene i motsatte retninger på et koaksialsystem, blir reverseringen av kontrollen tydelig. I sveven har en koaksial veldig god girkontroll i begge retninger, vind fra begge kvartaler forårsaker ingen kontrollbegrensning. I autorotasjon er rorsystemet det viktigste middelet til girkontroll, (et løp ved landing er
normalt tror jeg) Hvis kraften kan gjenvinnes før berøring, gjenopptas god dreiemomentkontroll.
Legg igjen en kommentar