Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Эта статья про один класс винтокрылых машин. Информацию о компании, носящей это название, см. В Gyrodyne Company of America . Для самолета см Fairey FB-1 Gyrodyne . Для гироскопического устройства, используемого для обеспечения ориентации на космических станциях, см. Гироскоп управляющего момента .
Fairey FB-1 Gyrodyne

Gyrodyne представляет собой тип вертикального взлета и посадки воздушного судна с вертолета ротора -подобных системы , которая приводится в движение двигателем его только для взлета и посадки, а также включает в себя один или более обычных гребных винтов или реактивных двигателей , чтобы обеспечить прямую тягу во время крейсерского полета . Во время прямого полета несущий винт не имеет двигателя и вращается свободно, как автожир (но в отличие от составного вертолета ), а подъемная сила обеспечивается комбинацией несущего винта и обычных крыльев . Гиродин - одна из ряда аналогичных концепций, которые пытаются объединить низкоскоростные характеристики вертолетов с обычными высокоскоростными самолетами с неподвижным крылом, в том числе:tiltrotors и tiltwings .

В ответ на запрос Королевского флота на вертолет доктор Джеймс Аллан Джеймисон Беннетт спроектировал гиродин, работая главным инженером компании Cierva Autogiro . Гиродин задумывался как промежуточный тип винтокрылого летательного аппарата , его ротор работал параллельно траектории полета, чтобы минимизировать осевой поток с одним или несколькими гребными винтами, обеспечивающими движение. Патент Беннета охватывал множество конструкций, что привело к некоторой путанице в терминологии - другим вопросам, включая торговую марку Gyrodyne Company of America и классификацию винтокрылых аппаратов Федерального авиационного управления (FAA).

В последние годы родственная концепция была продвинута под названием вертолет . Первоначально использовавшийся для продажи автожиров, построенных двумя разными компаниями, этот термин был принят для описания программы Агентства перспективных исследовательских проектов Министерства обороны США (DARPA) по разработке достижений в технологии вертолетов с целью преодоления текущих ограничений вертолетов как по скорости, так и по полезной нагрузке.

Принципы работы [ править ]

Если у обычного вертолета есть ротор с приводом, который обеспечивает как подъемную силу, так и прямую тягу, и способен обеспечивать истинные характеристики вертикального взлета и посадки , у автожира или автожира есть свободно вращающийся ротор, который полагается на независимую тягу с приводом, чтобы обеспечить поступательную воздушную скорость и поддерживать его вращение. Гиродин сочетает в себе аспекты каждого. Он имеет независимую систему тяги, как у автожира, но также может приводить в движение ротор, чтобы обеспечить вертикальный взлет и посадку; Затем он переключается на свободное вращение, как автожир во время крейсерского полета. [1] [2]

В вертолете вращающиеся лопасти несущего винта втягивают воздух через диск несущего винта ; чтобы получить прямую тягу, диск ротора наклоняется вперед, так что воздух также выдувается назад. У автожира диск ротора, напротив, наклонен назад; поскольку основная тяга движет аппарат вперед, воздух проходит через диск ротора снизу, заставляя его вращаться и создавать подъемную силу. Гиродин может переключаться между этими двумя режимами полета.

Обычно гиродин также имеет фиксированные крылья, которые обеспечивают некоторую подъемную силу во время полета вперед, позволяя разгрузить ротор. Компьютерное моделирование предложило оптимальное распределение подъемной силы 9% для несущего винта и 91% для крыла. [3] Однако, если ротор слишком слабо нагружен, он может стать подверженным неконтролируемым колебаниям. [4]

История [ править ]

В Великобритании доктор Джеймс Аллан Джеймисон Беннет , главный инженер компании Cierva Autogiro, в 1936 году задумал винтокрылый аппарат промежуточного типа, который он назвал «гиродин» и который был передан британскому правительству в ответ на спецификацию Министерства авиации . В 1939 году Беннетт получил патент Патентного ведомства Великобритании , переданный компании Cierva Autogiro. 23 августа 1940 года компания Autogiro Company of America , лицензиаты компании Cierva Autogiro Company, Ltd., подала соответствующую заявку на патент в Соединенных Штатах . 27 апреля 1943 года американской компании Autogiro Company of America был выдан патент № 2317340. Патенты описывают гиродин как:

винтокрылый самолет промежуточного типа, далее именуемый «гиродин», между вертолетом (с несущим винтом для авторотации и полным осевым потоком вверх через диск несущего винта), с одной стороны, и чистым вертолетом (с с приводом от ротора, и общий осевой поток вниз через диск ротора), с другой стороны, то есть со средним осевым потоком через диск ротора, по существу, нулевым при высокой скорости движения вперед. [5]

Концепция Беннета описывала ротор с приводом от вала, с противовращающим моментом и движущей силой для поступательного полета, обеспечиваемой одним или несколькими пропеллерами, установленными на коротких крыльях. Если тяга обеспечивается гребными винтами на крейсерских скоростях, мощность будет подаваться на ротор только для преодоления профильного сопротивления ротора, работая более эффективно, чем ротор свободного хода автожира на авторотации . Беннетт описал этот режим полета гиродина как «промежуточное состояние», требующее подачи энергии как на ротор, так и на двигательную установку.

Раннее развитие [ править ]

Разработанная Cierva Autogiro Company, Ltd, проектная разработка гиродина C.41 до Второй мировой войны была обновлена ​​и построена Fairey Aviation как FB-1 Gyrodyne, начавшаяся в 1945 году. Разработку Fairey первоначально возглавлял Беннетт, а затем его преемник доктор Джордж С. Хислоп . Джордж Б.Л. Эллис и Фредерик Л. Ходжесс, инженеры компании Cierva Autogiro Company, Ltd., работавшие до Второй мировой войны, присоединились к Беннету в Fairey Aviation. Первый прототип Fairey Gyrodyne разбился во время испытательного полета, в результате чего погиб экипаж. Второй прототип Gyrodyne был перестроен как Jet Gyrodyne.и позже использовалась для разработки системы привода ротора с реактивным двигателем для транспортного составного автожира Rotodyne. На конце каждого короткого крыла были обращенные назад пропеллеры, которые обеспечивали как управление рысканием, так и движение вперед в полете. Jet Gyrodyne совершил полет в 1954 году и совершил настоящий переход от вертикального полета к горизонтальному в марте 1955 года.

Fairey Rotodyne Y в 1959 году

Это привело к созданию прототипа Fairey Rotodyne , который был разработан, чтобы объединить эффективность самолета с неподвижным крылом в крейсерском режиме с возможностью вертикального взлета и посадки вертолета для обеспечения ближнемагистральных авиалайнеров из центров городов в аэропорты. Она имела короткие крылья , которые несли два Напьер канна турбовинтовых двигателей для движения вперед и до 40% [ править ] веса воздушного судна в полете вперед. Ротор приводился в движение концевыми соплами.для взлета и посадки и поступательного полета до 80 км / ч. Несмотря на значительный коммерческий и военный интерес во всем мире к прототипу Type Y Rotodyne для воздушного транспорта, британские заказы не поступали, и финансовая поддержка британского правительства была прекращена в 1962 году. Новая материнская компания подразделения Westland Helicopters не видела веских причин для дальнейших инвестиций, и проект был остановился. С окончанием программ Fairey Aviation разработка гиродинов была остановлена, хотя несколько аналогичных концепций продолжали развиваться.

Подобные разработки [ править ]

В 1954 году McDonnell XV-1 был разработан как винтокрылый аппарат с концевыми соплами для обеспечения возможности вертикального взлета. Самолет также имел крылья и винт, установленный в задней части фюзеляжа между двумя хвостовыми балками с двумя небольшими несущими винтами, установленными на конце для контроля рыскания. Второй прототип XV-1 стал первым в мире винтокрылым аппаратом, который 10 октября 1956 года превысил 200 миль в час в горизонтальном полете. Больше не было построено, и проект XV-1 был прекращен в 1957 году.

Составной автожир [ править ]

В 1998 году Carter Aviation Technologies успешно выполнила полет на демонстрационном самолете. Самолет представляет собой составной автожир с высокоинерционным несущим винтом и крыльями, оптимизированными для высокоскоростного полета. В 2005 году самолет продемонстрировал полет на МУ-1, при этом кончик несущего винта имел скорость, равную скорости полета самолета вперед, без каких-либо вибраций или проблем с управлением. Высокоинерционный ротор позволял самолету зависать на короткое время во время приземления, даже если ротор отключен, а коробка передач с предварительным вращением позволяет ротору ускоряться для прыжкового взлета в стиле автожира.

Вертолет [ править ]

В 1954 году KYB построил самолет под названием Heliplane . Вертолет представлял собой Cessna 170 B с уменьшенными до упора крыльями и ротором, приводимым в движение прямоточными воздушно-реактивными двигателями.

Изображение базовой концепции вертолета GBA-DARPA , показывающее его свободно вращающийся ротор, который оснащен встроенными реактивными соплами, на которые подается перепускной воздух от двух газотурбинных силовых двигателей Williams.

DARPA финансировало проект под названием Heliplane для разработки концепции гиродина примерно в 2007 году. [6] [7] Самолет, разработанный для этого проекта, будет использовать несущий винт для вертикального взлета и посадки, а также для зависания вместе с прочными крыльями, чтобы обеспечить максимальную надежность. требуемой подъемной силы в крейсерском режиме, сочетающей большую грузоподъемность, топливную эффективность и высокую крейсерскую скорость самолетов с неподвижным крылом с возможностью зависания вертолета. Проект представлял собой «… многолетнюю четырехэтапную программу стоимостью 40 миллионов долларов. Groen Brothers Aviation работает над первой фазой этой программы, рассчитанной на 15 месяцев… (она) объединяет« автожир »… с самолетом с неподвижным крылом. бизнес-джет. Команда использовала Adam A700 в классе сверхлегких самолетов.… » [8] Были проблемы с шумом наконечника струи, и программа была отменена в 2008 году. [9]

Один отраслевой журнал описывает постепенную эволюцию традиционных вертолетов как «медленную» и лишенную революционных шагов, а нетрадиционные соединения все еще не получили широкого распространения. [10]

Торговая марка [ править ]

Основная статья: Gyrodyne Company of America

"Gyrodyne" был передан в качестве товарного знака американской компании Gyrodyne в 1950 году. [11] Компания не участвовала в разработке гиродина, а вместо этого произвела для Соединенных Штатов беспилотный вертолет с газотурбинным двигателем, дистанционно управляемым дроном и соосными роторами. Военно-морской флот , обозначенный как QH-50 DASH .

Примеры [ править ]

  • Flettner Fl 185
  • Fairey Aviation Company ( Великобритания )
  • Fairey FB-1 Гиродин
  • Fairey Jet Gyrodyne
  • Фейри Ротодин (1957)
  • Камов Ка-22 (1959 г.)
  • Вертолет Каяба (Япония)
  • Макдоннелл XV-1


Ссылки [ править ]

Примечания
  1. ^ Rotorcraft Летучее руководство: Для автожира Use Only , FAA-H-8083-21 FAA, 2000. [1] " „Gyrodyne“представляет собой гибрид вертолетный , который способен зависание и еще круизы в авторотации Первым успешный пример. тип самолета был британский Fairy Rotodyne, сертифицированная в транспортной категории в 1958 г. в 1960 - х и 1970 - х годов, популярность автожиров увеличилась с сертификацией McCulloch J-2 и Umbaugh . последний став Air & Space 18А . "
  2. ^ Электронный кодекс федеральных правил (e-CFR) Раздел 14. Аэронавтика и космос Глава I. ФЕДЕРАЛЬНОЕ УПРАВЛЕНИЕ АВИАЦИОННЫМ ОБРАЗОВАНИЕМ, ДЕПАРТАМЕНТ ТРАНСПОРТА Подраздел A. ОПРЕДЕЛЕНИЯ И ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ Часть 1. ОПРЕДЕЛЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ, Раздел 1.1. Общие определения . Институт правовой информации, Школа права Корнелла. (получено 4 апреля 2020 г.). " Гиродин означает винтокрылый летательный аппарат, роторы которого обычно приводятся в движение двигателем для взлета, зависания и посадки, а также для полета вперед через часть своего диапазона скоростей, и чьи средства движения, обычно состоящие из обычных гребных винтов, не зависят от винтовой системы. "
  3. ^ Ео, Hyeonsoo; Джонсон, Уэйн. « Оптимальный дизайн соединения Вертолет архивной 2014-06-01 в Wayback Machine » страница T111-3-4. ADA517226 Прямая ссылка, 1 МБ
  4. ^ HA Тейлор; Fairey Aircraft Since 1915 , Putnam, 1974, с.408.
  5. ^ Беннетт, Джеймс AJ Патент США 2317340: Вертолет . 27 апреля 1943 г. Проверено 26 августа 2009 г.
  6. ^ Бюджетные оценки Министерства обороны на 2008/2009 финансовый год , DARPA, февраль 2007 г., стр. 239, в архиве с оригинала на 2014-10-09.
  7. ^ Heliplane , Tactical технологическое бюро, Defense Advanced Research Projects Agency , извлекаться 27 Август 2009. [ мертвая ссылка ]
  8. ↑ McKenna, James T (февраль 2007 г.), «One Step Beyond», Rotor & Wing , стр. 54.
  9. ^ "Darpa делает еще один снимок высокоскоростного вертикального взлета и посадки" , Aviation Week & Space Technology , 26 февраля 2013 г. , получено 2 августа 2014 г..
  10. ↑ McKenna, James T (август 2007 г.), «40 лет ретроспективы: мощь и видение» , Rotor & Wing , Aviation сегодня, заархивировано из оригинала 21 мая 2014 г. , извлечено 8 июня 2014 г..
  11. ^ Торговая марка США 71571611
Библиография
  • "Фейри Гиродин". Джей Джей Беннетт. Журнал Королевского авиационного общества, 1949 г., т. 53
  • «Аэродинамика вертолета». Альфред Гессоу и Гарри С. Майерс младший Издательская компания Фредерика Ангара, Нью-Йорк. 1952 г., переиздано в 1962 г.
  • «Основы аэродинамики вертолетов». Дж. Гордон Лейшман, Cambridge University Press, NY 2000, перепечатано в 2005 году.
  • «Основы вертолетостроения». Джейкоб Шапиро, Temple Press Ltd., Лондон, 1955.
  • « Развитие автожира: техническая перспектива »: Дж. Гордон Лейшман: Университет Хофстра , Нью-Йорк, 2003.
  • От автожира до автожира: удивительное выживание авиационной технологии : Брюс Х. Чарнов, 2003.

Внешние ссылки [ править ]

СМИ, связанные с гиродинами на Викискладе?

  • VSTOL.org Колесо неудач
  • Чарнов, Брюс Х. Фейри Ротодин: идея, время которой пришло - снова?
  • Концепции Gyrodyne и Heliplane (2005 г.)
  • Концепция вертолета
  • Джет Гиродин (1954)
  • Хиршберг, Майк (с Роббом, Раймондом Л.) Гибридные вертолеты: Vertiflite, стремление к скорости еще больше. Лето 2006 г. Американское вертолетное общество .
  • Ньюман, Саймон. Составная конфигурация вертолета и вертолетная система ограничения скорости. Самолетостроение и аэрокосмическая техника. 69 (5): стр. 407–413
  • Новый подход к проектированию составного вертолета (сравнительные таблицы на стр. 800) ОПЕРАЦИИ WSEAS по ПРИКЛАДНОЙ и ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ МЕХАНИКЕ Выпуск 9, Том 3, сентябрь 2008 г. ISSN 1991-8747