Czy są wady współosiowego wirnika w śmigłowcach szturmowych?
On 18 stycznia, 2021 by adminMoje pytanie wynika z faktu, że chociaż jest to bardzo groźnie wyglądający i potężny samolot z bardzo mocnym silnikiem, Ka-52 Alligator nie odniosło wielu sukcesów eksportowych. Jego eksport jest bardzo ograniczony, gdyż tylko Egipt używa tego typu helikopterów jako klient zagraniczny.
Czy istnieją wady współosiowego wirnika w śmigłowcach szturmowych?
Komentarze
- Powiązane: aviation.stackexchange.com/questions/21188/… i aviation.stackexchange.com/questions / 8642 / …
- Czy ten post powinien zostać przyjęty przez @community?
Odpowiedź
Unikalna konfiguracja bliźniaczych współosiowych wirników ma zarówno zalety, jak i wady, a względną wagę każdego z nich należy rozważyć w świetle misji samolotu.
Zakładam, że czytelnik ma podstawową wiedzę na temat sterowania helikopterem (cykliczne, zbiorowe, antytaktyczne).
Wady
Złożoność aeromechaniczna
Współosiowy wirnik ma znacznie bardziej złożoną piastę niż zwykły. Nie wystarczy odwrócić kierunek obrotów, ale ma dwa zestawy cyklicznych i zbiorczych kontroli, które również naśladują efekt śmigła ogonowego.
Ponieważ wirnik dolny działa w trybie płukania górnego, jego skok zbiorczy musi być wyższy, aby uzyskać taką samą siłę nośną ( a tym samym moment obrotowy). Jest to ważne, ponieważ brak równowagi momentu obrotowego sprawi, że samolot będzie się odchylał. W rzeczywistości w ten sposób uzyskuje się odchylenie, gdy pilot naciska na pedały, pozwalając wirnikom generować siłę nośną mechanizmu różnicowego, ale zapewniając, że ich łączna suma pozostanie taka sama, aby samolot zachował poziomy lot.
Cykliczne elementy sterujące cierpią na te same skutki, czyli najmniej z ich problemów, patrz poniżej.
Samo-przecięcie wirnika
Pojedynczy wirnik w locie do przodu przybierze lekko stożkowy kształt z powodu siły podnoszenia działającej na łopaty. Ten stożek będzie również przechylony na boki w stosunku do kierunku lotu, ponieważ łopatki widzą różne prędkości powietrza w różnych punktach swojego cyklu. Oznacza to, że łopaty będą generować większą siłę nośną, gdy zbliżają się do kierunku lotu, a mniej, gdy wycofują się po przeciwnej stronie helikoptera. Im wyższa prędkość jazdy do przodu, tym większy będzie ten efekt (w rzeczywistości na wirniku zwykle będzie obszar, w którym łopaty nie wytwarzają siły nośnej, ponieważ przepływ powietrza nad nimi jest odwrócony: prędkość helikoptera do przodu jest większa niż lokalna prędkość ostrza).
W konstrukcji współosiowej oba wirniki obracają się w przeciwnych kierunkach, więc ich przechyły również będą w przeciwnych kierunkach: wirnik obracający się zgodnie z ruchem wskazówek zegara będzie przechylał się w prawo, a wirnik obracający się w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek miejsca maksymalnego zgięcia nie są tak wyraźne z powodu bezwładności łopatek, ale to służy jako podstawowe wyjaśnienie).
Wynikowy problem jest dość oczywisty: dwa wirniki mogą się przecinać. Jest to zła rzecz (TM) i doprowadzi do różnego rodzaju problemów, takich jak szybki nieplanowany demontaż pozostałych łopat wirnika. Pilot w tej sytuacji najprawdopodobniej skorzysta z wygodnie zainstalowanego mechanizmu wyrzucania.
Rzeczywista prędkość jazdy do przodu, przy której nastąpi samo przecięcie się, nie jest publikowana (według mojej najlepszej wiedzy), ale prawdopodobnie jest gdzieś powyżej 250 km / h. Uwzględnia to tylko lot do przodu … nagłe zbiorowe lub cykliczne nakłady przy wysokich, ale nie krytycznych prędkościach powietrza mogą mieć ten sam skutek.
Ogólny efekt jest taki, że śmigłowce ze współosiowym wirnikiem mają mniejszą obwiednię lotu niż konwencjonalne. Chociaż nie jest to fatalna wada, zwinność jest bardzo ceniona w przypadku helikopterów szturmowych.
Odpowiedź na odchylenie
Jest to nieco spekulatywne, ale brak dedykowanego śmigła ogonowego może ograniczać prędkość zbaczania przy niskich prędkościach do przodu, gdzie większość toczka odchylającego pochodziłaby z wirnika ogonowego. Przy dużych prędkościach efekt ocieplenia ogona i tak staje się dominujący, co sprawia, że jest to kwestia sporna.
Zalety
Prostszy projekt ogona
Brak wirnika ogonowego uwalnia helikopter od konieczności przekazywania do niego momentu obrotowego, co znacznie upraszcza konstrukcję wysięgnika. W rzeczywistości niektóre konstrukcje współosiowe szczególnie wykorzystują tę zaletę, mając bardzo krótki wysięgnik, jak Ka-25 i Ka-27, które są helikopterami marynarki wojennej przeznaczonymi do umieszczania w ciasnych granicach hangaru na statku.
Mniej słabych punktów
Utrata śmigła ogonowego nie jest, jak wiele filmów sugerowałoby sytuację nie do naprawienia. Śmigłowiec można ustabilizować z wystarczającą prędkością do przodu, jeśli ma wystarczającą objętość ogona.
Biorąc to pod uwagę, utrata śmigła ogonowego w sytuacji bojowej najprawdopodobniej zakończy się zabiciem podczas misji. I nie tylko wirnik jest podatny na uszkodzenia, wysięgnik zawiera dla niego drążki transmisyjne, więc wszelkie uszkodzenia wzdłuż tej konstrukcji mogą być potencjalnie śmiertelne.
W przypadku śmigłowca współosiowego utrata ogona doprowadzi do pewnych problemów ze stabilnością, ale nic katastrofalnego.
To, czy zalety projektu przeważają nad jego wadami, jest ostatecznie kwestią preferencji i dopasowania samolotu do zamierzonej misji. Stopień przyjęcia projektu niekoniecznie wskazuje na jego zalety, zwłaszcza w przypadku zamówień wojskowych, ponieważ w grę wchodzą niezliczone inne czynniki.
Komentarze
- Odpowiedź odchylenia jest zwykle lepsza w przypadku projektów współosiowych, dlatego powinna znaleźć się w sekcji ' Zalety '. W rzeczywistości Ka-50 ma, z tego, co wiem, zdecydowanie najlepszą reakcję na odchylenie ze wszystkich porównywalnych helikopterów. W szczególności pozwoliło to na użycie mocniejszego działa, które jest (prawie) zamocowane w płaszczyźnie poziomej: równie łatwo jest wycelować cały helikopter, nawet przy znacznej prędkości do przodu.
- @Zeus If możesz znaleźć źródło odpowiedzi odchylenia, ' chętnie je dodam. Do tej pory słyszałem twierdzenia w obu kierunkach z rzekomo autorytatywnych źródeł, więc ' wolę całkowicie porzucić ten akapit, jeśli mogę ' t wspierają go lepiej.
- Kolejną wadą śmigłowców szturmowych jest wyższy wirnik, który utrudnia chowanie się za przeszkodami. Również samo przecięcie jest nie tylko kwestią prędkości, ale przede wszystkim współczynnika obciążenia.
- @PeterK ä mpf Słuszna uwaga dotycząca współczynnika obciążenia, ale jestem niesprzedane w części chowającej się za przeszkodami: różnica wysokości jest niewielka, a źródła ciepła znajdują się na kadłubie, więc większość ukrycia można wykonać bez zasłaniania głowicy wirnika. W rzeczywistości radar zamontowany na maszcie w AH-64D sugeruje ten sam sposób myślenia.
- @AEhere… ale celownik zamontowany na maszcie emituje znacznie mniej hałasu. Odkryte i poruszające się źródła hałasu są znacznie łatwiejsze do wykrycia. Ponadto różnica wysokości jest znaczna, aby umożliwić różne obciążenia dysków (dla zakrętów). W przeciwnym razie ostrza mogą się zderzać.
Odpowiedź
Główną prawdziwą wadą, jak wspomniano we wszystkich innych odpowiedziach, jest złożoność , a zwłaszcza w walce, wrażliwość koncentratora (którego nie można osłonić). Z drugiej strony, można argumentować, że tylny wysięgnik „normalnego” helikoptera jest równie krytyczny i podatny na uszkodzenia.
Kolejną wadą jest opór aerodynamiczny piasty , co w niektórych przypadkach może stanowić nawet połowę całkowitego oporu. Ze względu na nieodłączne niebezpieczeństwo przecięcia się wirników, wyjaśnione przez AEhere, piasta musi być dość wysoka, szczególnie szybkie i / lub zwrotne maszyny. I znowu, nie można tego osłonić i niewiele można z tym zrobić.
Samo przecięcie się wirnika jest często wymieniane jako wada, ale w w rzeczywistości skutkuje to po prostu innymi kompromisami projektowymi, takimi jak wyższa piasta wspomniana ab ove lub ograniczenia dotyczące obwiedni lotu. W dobrze zaprojektowanym systemie niebezpieczeństwo, że to się stanie, nie jest większe niż niebezpieczeństwo odcięcia belki ogonowej przez tradycyjny wirnik.
Prawie wszystko inne jest zaletą.
W szczególności w odniesieniu do helikopterów szturmowych , najważniejszą z nich jest prawdopodobnie prostota sterowania i zwrotność. Chociaż konstrukcja współosiowa nie jest idealnie symetryczna, jest o rzędy wielkości bardziej symetryczna niż konstrukcja klasyczna, z bardzo małym sprzężeniem krzyżowym, a co za tym idzie, jest znacznie łatwiejsza do latania. Pozwoliło to na zaprojektowanie takiej osobliwości, jak jednomiejscowy śmigłowiec bojowy Ka-50. Istnieją manewry, które realistycznie może wykonać tylko współosiowy śmigłowiec, i są one prawdopodobnie bardziej istotne w walce niż nad manewrowość współczesnych myśliwców lotniczych.
Takie właściwości pilotażowe mogą nawet powodować pewne samozadowolenie pilota. Śmigłowiec steruje tak dobrze, że łatwo jest wypchnąć go poza zamierzoną obwiednię. W przypadku Ka-50/52 ostatecznie przypisywano temu wszystkie przypadki zderzeń wirników (przynajmniej jeden z nich śmiertelny).
Jeśli chodzi o sukces eksportowy, eksport broni jest znacznie bardziej polityczny niż techniczny, tak że niuanse, o których tutaj dyskutujemy, są prawie nieistotne.
Odpowiedź
Dodatkowa złożoność w każdym samolocie jest ogólnie uważana za wadę. Masz zwiększoną liczbę punktów awarii, więcej części do serwisowania, mówiąc ogólnie, wyższe koszty obsługi i utrzymania oraz więcej scenariuszy awarii, jeśli coś pójdzie nie tak w zespole piasty / wirnika. W tym konkretnym przypadku wprowadziłbyś również dodatkową karę za przeciąganie.
Nie mogę czytać rosyjskiego, ale wiki zawiera linki ten artykuł pod odniesienie do sekcji o wadach, chrome przetłumaczy, jeśli masz ochotę to sprawdzić.
Komentarze
- Ten artykuł mówi, że źródła wojskowe sugerowały niepoprawna aktywacja systemu wyrzucania jako przyczyna awarii, więc ' nie jestem pewien, dlaczego Wiki łączy ją tam, gdzie to się dzieje.
- Czy to naprawdę zwiększa złożoność mieć przeciwbieżne wirniki zamiast belki ogonowej? Pod koniec dnia masz w sumie dwa obracające się wirniki z pochylanymi łopatkami.
Odpowiedź
Obracanie (odchylenie) współosiowy przy wysokich ustawieniach mocy będzie bardzo silny. (załóż 10% różnicę momentu obrotowego między górnym i dolnym wirnikiem) Przy niskiej mocy 10% różnica między wirnikami będzie odpowiednio mała. Podczas autorotacji, wirnik o wyższym skoku będzie próbował ZWIĘKSZYĆ PRĘDKOŚĆ, ponieważ ma on przenosić większy ciężar w porównaniu z drugim rotorem. Nie jest to porównywalne z pojedynczym systemem wirnika, w którym wzrost skoku spowalnia wirnik. Jednak rozszerzanie się (rosnące obciążenie) tego systemu spowoduje PRĘDKOŚĆ wirnika. Cykliczne zmniejszanie obciążenia (zmniejszone G) spowolni rotor. Jeśli weźmiemy pod uwagę obie te zmiany OBCIĄŻENIA pojedynczego wirnika w przeciwnych kierunkach w układzie współosiowym, odwrócenie sterowania staje się oczywiste. W zawisie współosiowy ma bardzo dobrą kontrolę nad odchyleniem w obu kierunkach, a wiatr z każdej ćwiartki nie powoduje ograniczenia kontroli. W autorotacji system steru jest głównym środkiem kontroli odchylenia (wydaje mi się, że bieg przy lądowaniu jest normalny). Jeśli moc można odzyskać przed przyziemieniem, przywracana jest dobra kontrola momentu obrotowego.
Dodaj komentarz