Existem desvantagens do rotor coaxial em helicópteros de ataque?
On Janeiro 18, 2021 by adminMinha pergunta vem do fato de que, embora esta seja uma aeronave de aparência muito feroz e formidável com um motor muito poderoso, Ka-52 Alligator não viu muitos sucesso de exportação. Sua exportação é muito limitada, pois apenas o Egito usa este tipo de helicóptero como cliente estrangeiro.
Existem desvantagens no rotor coaxial em helicópteros de ataque?
Comentários
- Relacionados: aviation.stackexchange.com/questions/21188/… e aviation.stackexchange.com/questions / 8642 / …
- Esta postagem deve ser adotada por @community?
Resposta
A configuração exclusiva dos dois rotores coaxiais apresenta vantagens e desvantagens, e o peso relativo de cada um deve ser considerado à luz da missão da aeronave.
Presumirei que o leitor tenha um conhecimento básico de controles de helicópteros (cíclicos, coletivos, antitorque).
Desvantagens
Complexidade aeromecânica
Um rotor coaxial tem um cubo muito mais complexo do que um regular. Ele não precisa apenas inverter a direção de rotação, ele tem dois conjuntos de controles cíclicos e coletivos que também imitam o efeito de um rotor de cauda.
Uma vez que o rotor inferior opera na lavagem descendente do superior, seu passo coletivo precisa ser mais alto para produzir a mesma elevação ( e, portanto, torque). Isso é importante porque um desequilíbrio de torque fará com que a aeronave guinhe sem comandar. Na verdade, é assim que a guinada é alcançada quando o piloto pisa nos pedais, deixando os rotores gerarem sustentação diferencial, mas garantindo que seu total combinado permaneça o mesmo para que a aeronave mantenha o vôo nivelado.
Os controles cíclicos sofrem os mesmos efeitos, que é o menor dos problemas, veja abaixo.
Autointerseção do rotor
Um único rotor em vôo para a frente assumirá uma forma levemente cônica devido à força de levantamento nas pás. Este cone também será inclinado lateralmente em relação à direção do vôo, porque as pás vêem diferentes velocidades no ar em diferentes pontos em seu ciclo. Ou seja, as hélices gerarão mais sustentação à medida que avançam na direção do vôo e menos enquanto recuam no lado oposto do helicóptero. Quanto maior a velocidade de avanço, maior será o efeito (Na verdade, geralmente haverá uma área no rotor onde as pás não produzem sustentação porque o fluxo de ar sobre elas é invertido: a velocidade de avanço do helicóptero é maior que o velocidade local da lâmina).
Em um projeto coaxial, ambos os rotores giram em direções opostas, então suas inclinações serão em direções opostas: o girando no sentido horário irá inclinar para a direita, e o girando no sentido anti-horário irá inclinar para a esquerda (o atual os locais de flexão máxima não são tão claros devido à inércia da pá, mas isso serve como uma explicação básica).
O problema resultante é bastante óbvio: os dois rotores podem se cruzar. Isso é uma coisa ruim (TM) e levará a todos os tipos de problemas, como a rápida desmontagem não planejada do resto das pás do rotor. Um piloto nesta situação provavelmente fará uso do mecanismo de ejeção convenientemente instalado.
A velocidade real de avanço em que ocorrerá a autointerseção não foi publicada (até onde eu sei), mas provavelmente é em algum lugar acima de 250km / h. Isso só leva em consideração o vôo para a frente … impulsos coletivos ou cíclicos repentinos em velocidades aéreas altas, mas não em velocidades críticas, podem ter o mesmo efeito.
O efeito geral é que os helicópteros com rotor coaxial são mais limitados em seus envelopes de voo do que os convencionais. Embora esta não seja uma desvantagem fatal, a agilidade é altamente valorizada para helicópteros de ataque.
Resposta de guinada
Isso é um tanto especulativo, mas a falta de um rotor de cauda dedicado pode limitar a taxa de guinada em velocidades baixas para a frente, onde a maior parte do toque de guinada viria do rotor de cauda. Em altas velocidades, o efeito de desvio da cauda torna-se dominante de qualquer maneira, tornando este um ponto discutível.
Vantagens
Design de cauda mais simples
A falta de um rotor de cauda libera o helicóptero de ter que transmitir torque a ele, simplificando muito o projeto da lança. Na verdade, alguns projetos coaxiais fazem questão de explorar essa vantagem, tendo lança muito curta, como o Ka-25 e o Ka-27, que são helicópteros da marinha feitos para caber nos confins de um hangar de bordo.
Menos pontos fracos
A perda de um rotor de cauda não é, como muitos filmes sugerem, uma situação irrecuperável. Um helicóptero pode ser estabilizado com velocidade de avanço suficiente se tiver volume de cauda suficiente.
Dito isso, perder um rotor de cauda em uma situação de combate provavelmente resultará em uma missão mortal. E não é apenas o rotor que está vulnerável, a lança contém as hastes de transmissão para ele, portanto, qualquer dano ao longo dessa estrutura pode ser potencialmente fatal.
Para um helicóptero coaxial, a perda da cauda levará a alguns problemas de estabilidade, mas nada catastrófico.
Se as vantagens do projeto superam suas desvantagens é, em última análise, uma questão de preferência e do ajuste entre a aeronave e sua missão pretendida. A taxa de adoção de um design não é necessariamente um indicativo de seus méritos, especialmente quando a aquisição militar está envolvida, pois há inúmeros outros fatores em jogo.
Comentários
- A resposta de guinada normalmente é melhor para projetos coaxiais, então deve estar na seção ‘ Vantagens ‘. Na verdade, o Ka-50 tem, pelo que eu sei, de longe a melhor resposta de guinada de todos os helicópteros comparáveis. Isso, em particular, permitiu usar uma arma mais poderosa que é (quase) fixa no plano horizontal: é tão fácil mirar todo o helicóptero, mesmo a uma velocidade de avanço significativa.
- @Zeus If você pode encontrar uma fonte na resposta do yaw, eu ‘ terei prazer em adicioná-la. Até agora, ouvi reivindicações em ambas as direções de fontes supostamente autorizadas, então ‘ prefiro abandonar esse parágrafo se eu puder ‘ t apoie-o melhor.
- Outra desvantagem para helicópteros de ataque é o rotor mais alto, o que torna mais difícil se esconder atrás de obstáculos. Além disso, a autointerseção não é apenas uma questão de velocidade, mas principalmente de fator de carga.
- @PeterK ä mpf Ponto justo no fator de carga, mas eu sou não vendido na parte oculta atrás dos obstáculos: a diferença de altura é pequena e as fontes de calor estão na fuselagem, então a maior parte da cobertura pode ser realizada sem obscurecer a cabeça do rotor. Na verdade, o radar montado no mastro do AH-64D sugere essa mesma linha de pensamento.
- @AEhere … mas a mira montada no mastro faz muito menos ruído. Fontes de ruído não ocultas e móveis são muito mais fáceis de detectar. Além disso, a diferença de altura é substancial para permitir diferentes carregamentos de disco (para voltas). Caso contrário, as lâminas podem colidir.
Resposta
A principal desvantagem real, conforme mencionado em todas as outras respostas, é complexidade e, especificamente para combate, vulnerabilidade do hub (que não pode ser blindado). Por outro lado, pode-se argumentar que a cauda de um helicóptero “normal” é igualmente crítica e vulnerável.
Outra desvantagem é a resistência aerodinâmica do cubo , que pode compensar até metade do arrasto total em alguns casos. Devido ao perigo inerente de autointerseção do rotor, explicado por AEaqui, o cubo deve ser bastante alto, especialmente para máquinas de alta velocidade e / ou manobráveis. E, novamente, não pode ser blindado, e muito pouco pode ser feito a respeito.
Esta auto-intersecção do rotor é frequentemente citada como uma desvantagem, mas em na verdade, isso simplesmente resulta em outros compromissos de design, como o cubo mais alto mencionado ab ove, ou as restrições de envelope de vôo. Em um sistema bem projetado, o perigo de isso acontecer não é maior do que o perigo de cortar a lança da cauda pelo rotor tradicional.
Quase todo o resto é uma vantagem.
Com relação aos helicópteros de ataque especificamente, o principal talvez seja a simplicidade de controle e capacidade de manobra. Embora o design coaxial não seja perfeitamente simétrico, é ordens de magnitude mais simétrico do que o design clássico, com muito pouco acoplamento cruzado e, conseqüentemente, muito mais fácil de voar. Isso permitiu projetar uma raridade como um helicóptero de combate monoposto, o Ka-50. Existem manobras que apenas um helicóptero coaxial pode realizar de forma realista e são indiscutivelmente mais relevantes para o combate do que a supermanobrabilidade dos caças de avião modernos.
Essas qualidades de manuseio podem até resultar em certa complacência dos pilotos O helicóptero controla tão bem que é fácil empurrá-lo para além de seu envelope pretendido. No caso do Ka-50/52, todos os casos de colisões de rotores (pelo menos um deles fatal) foram atribuídos a isso. / p>
Quanto ao sucesso da exportação, a exportação de armas é muito mais política do que técnica, de modo que as nuances que estamos discutindo aqui são quase irrelevantes.
Resposta
A complexidade adicional em qualquer aeronave é geralmente considerada uma desvantagem. Você aumentou os pontos de falha, mais peças para serviço, de um modo geral, um custo mais alto de serviço e manutenção e mais cenários de falha caso algo dê errado no conjunto cubo / rotor. Neste caso específico, você também introduziria uma penalidade de arrasto adicional.
Não consigo ler russo, mas links wiki este artigo sob o referência para a seção de desvantagem, o Chrome traduzirá se você estiver tão inclinado a dar uma olhada.
Comentários
- Esse artigo diz que fontes militares sugeriram um ativação não comandada do sistema de ejeção como motivo da falha, então ‘ não tenho certeza por que o Wiki o vincula a onde ele está.
- É realmente um aumento na complexidade ter rotores contra-rotativos versus uma cauda boom? No final do dia, você tem dois rotores giratórios com lâminas que podem ser perfuradas, no total.
Resposta
Torneamento (bocejando) um coaxial em configurações de alta potência será muito poderoso. (suponha uma diferença de 10% no torque entre o rotor superior e inferior) Em baixa potência, um diferencial de 10% entre os rotores será correspondentemente baixo. Na autorrotação, o rotor de passo mais alto tentará ACELERAR, isso porque está sendo solicitado a carregar mais peso em comparação com o outro rotor. Isso não é comparável a um sistema de rotor único, onde um aumento no passo desacelera o rotor. No entanto, a queima (carga crescente) deste sistema ACELERARÁ o rotor. Diminuir a carga cíclica (G reduzido) tornará o rotor mais lento. Se considerarmos essas mudanças de CARGA de rotor único em direções opostas em um sistema coaxial, a reversão do controle se torna aparente. No pairar, um coaxial tem um controle de guinada muito bom em ambas as direções, o vento de qualquer um dos lados não causa limitação de controle. Na autorrotação, o sistema de leme é o principal meio de controle de guinada (uma corrida na aterrissagem é
normal, eu acredito). Se a potência puder ser recuperada antes do toque no solo, um bom controle de torque é retomado.
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