Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Хиллер Шершень был одним из первых самолетов наконечник-реактивным двигателем.
Наконечник форсунки SNCASO Djinn

Струи наконечника является струя насадки на кончике некоторых вертолетных лопастей ротора, используемых для вращения ротора, так же, как колесо фейерверк Catherine . Концевые сопла заменяют обычный привод вала и обладают тем преимуществом, что не передают крутящий момент на планер, таким образом, не требуя наличия рулевого винта. Некоторые простые монокоптеры состоят только из одной лопасти с ракетной головкой . [1] [2]

Для создания реактивной тяги в наконечниках может использоваться сжатый воздух, поступающий от отдельного двигателя . В других типах используется система, которая функционирует аналогично дожигателю (повторному нагреву ) в обычном реактивном двигателе, за исключением того, что вместо повторного нагрева газовой струи они служат в качестве первичного нагревателя, создавая большую тягу, чем поток только предварительно сжатого воздуха; Лучшее описание этого - увеличение тяги . Другие конструкции включают ПВРД или даже полный турбореактивный двигатель. Некоторые из них, известные как системы « Ракета на роторе» , предполагают размещение ракет на концах лопастей ротора, которые заправляются из бортового топливного бака. [3]

Если двигатель вертолета выходит из строя, сопла на роторе увеличивают момент инерции , тем самым позволяя ему накапливать энергию, что несколько упрощает успешную посадку с авторотацией . Тем не менее, головная струя также обычно создает значительное дополнительное сопротивление воздуха, что требует более высокой скорости снижения и означает, что для выживания должен произойти очень внезапный переход к посадочной ракете, с небольшим правом на ошибку.

История [ править ]

Истоки [ править ]

В 1900-х годах австриец Людвиг Витгенштейн исследовал использование концевых двигателей для управления воздушным винтом , изучая авиационную технику в Манчестерском университете в Соединенном Королевстве. Концепция Витгенштейна требовала, чтобы воздух и газ подавались вдоль лопастей гребного винта в камеры сгорания на конце каждой лопасти, после чего эти газы подвергались сжатию за счет центробежной силы, создаваемой вращающимися лопастями, и, таким образом, генерировали достаточно тепла для воспламенения. [4] В 1911 году Витгенштейн смог получить патент, связанный с его работой со струйным наконечником. [5]

Несмотря на относительно раннее происхождение концепции, достижение следующего этапа практического применения оказалось очень трудным, в основном из-за того, что конструкции гребных винтов той эпохи были относительно примитивными и несовместимыми с конструктивными изменениями, необходимыми для реализации реактивных двигателей Витгенштейна. Пройдет много лет, прежде чем будет разработана конструкция лезвия, способная поддержать нововведение. Винты того периода обычно были деревянными, тогда как более современные лопасти гребных винтов обычно состоят из композитных материалов или прессованных стальных пластин; последняя изготавливается в виде отдельных половин перед свариванием вместе, в результате чего лезвие имеет полую внутреннюю часть и, следовательно, идеальный путь для направления воздуха и газа для концевой струи. [4]Прогресс в области создания реактивного винта был еще больше затруднен отсутствием у Витгенштейна практического опыта работы с механизмами. [6] В конце концов, он потерял интерес к авиации и прекратил свою инженерную работу, Витгенштейн стал более известным благодаря своей более поздней философской работе . [7]

В течение 1920-х годов итальянский авиационный инженер Витторио Исакко спроектировал и сконструировал несколько необычных винтокрылых аппаратов, которые стали известны как Helicogyre . В 1929 году Helicogyre K1171 производился британской авиастроительной компанией SE Saunders Limited и был доставлен автомобильным транспортом в Королевское авиастроительное учреждение (RAE) в Фарнборо, где прошел ограниченные испытания, прежде чем программа была прекращена. [8] [9] Хотя в Helicogyre не использовались реактивные двигатели, а вместо этого использовались поршневые двигатели, расположенные на концах вращающегося крыла, Исакко предвидел, что они могут быть заменены реактивными. [10]

Еще одним пионером в области наконечников форсунок был российско-американский инженер Евгений Майкл Глухарев , изобретатель форсунки Gluhareff Pressure Jet . [11]

В полет [ править ]

Модель Doblhoff WNF 342 V4

Во время Второй мировой войны немецкий инженер Фридрих фон Доблхофф предложил установить на вертолет прямоточные воздушно-реактивные двигатели, расположенные на концах винта. Его идея была реализована, и в 1943 году WNF 342 V1 стал первым вертолетом с реактивным двигателем; в нем использовался обычный поршневой двигатель для привода как компактного гребного винта, так и воздушного компрессора для подачи воздуха (впоследствии смешанного с топливом) через каналы в головке ротора и полые лопасти ротора в камеры сгорания, установленные на концах ротора. [12] В дополнение к экспериментальному использованию WNF 342 в Германии, два прототипа были получены Соединенными Штатами, когда конфликт подошел к концу. [13]

Впоследствии Доблхофф присоединился к американской авиастроительной компании McDonnell Aircraft , которая в начале 1950-х годов разработала экспериментальный гиродин McDonnell XV-1 и эксплуатировала его . Этот винтокрылый самолет был классифицирован как конвертоплан ; силовая установка была приведена в действие одним радиальным двигателем R-975 производства Continental, который приводил в действие пару воздушных компрессоров для подачи воздуха высокого давления через трубопровод в лопастях ротора в камеру сгорания на каждой из трех вершин ротора, где установлена ​​горелка. воспламенял топливо для увеличения тяги, которая приводила в движение роторы и позволяла транспортному средству летать подобно обычному вертолету. [14] Однако при горизонтальном полете компрессоры были отключены от двигателя, который вместо этого приводил в движение двухлопастной толкающий винт; в прямом полете 80 процентов подъемной силы создавалось крылом, в то время как остальная часть создавалась несущим винтом, который при непосредственном приводе в действие самовращался со скоростью примерно 50 процентов своих оборотов в минуту. [15] [16] XV-1 был отменен из-за его неблагоприятной сложности и быстрого развития обычных вертолетов. [17]

Fairey Rotodyne прототип, около 1959

Инженеру Августу Стефану приписывают изготовление головных реактивных двигателей, используемых британской авиационной компанией Fairey Aviation . [ необходима цитата ] После Второй мировой войны Fairey Aviation стремилась исследовать винтокрылые самолеты, разрабатывая Fairey FB-1 Gyrodyne в соответствии со Спецификацией E.16 / 47 . [18] Второй FB-1 был модифицирован для исследования ротора с приводом от концевой струи, соединенного с парой гребных винтов, установленных на коротких крыльях; Позже он был переименован в Jet Gyrodyne . [19] Другой винтокрылый аппарат, разработанный фирмой, - сверхлегкий вертолет Fairey.был компактным бок о бок двухместным транспортным средством, в котором использовались реактивные двигатели, приводимые в действие одним турбореактивным двигателем Turbomeca Palouste . [20] Тип привел к контракту с Министерством снабжения на четыре самолета, пригодных для летных испытаний; Впоследствии возможности Ultra-light были продемонстрированы на многочисленных военных учениях, авиашоу и даже на море. [20] Однако британская армия стала более сосредоточенной на сопернике Сондерс-Роу Скитер , предположительно из-за интереса к последнему со стороны правительства Германии. [21]

Нарисованный в спецификацию производимой авиакомпании British European Airways (BEA) для пассажирских вертолётов, отнесенных к BEA Bus , [22] Fairey набор о разработке Fairey Rotodyne . 6 ноября 1957 года прототип Rotodyne выполнил свой первый полет под управлением главного летчика-испытателя вертолета, командира эскадрильи У. Рона Геллатли и помощника главного летчика-испытателя вертолета лейтенант-коммандера Джона Г.П. Мортона в качестве второго пилота. [23] [24] 10 апреля 1958 года Rotodyne совершил свой первый успешный переход из вертикального полета в горизонтальный, а затем обратно в вертикальный. [24] [25]5 января 1959 года Rotodyne установил мировой рекорд скорости в категории конвертопланов - 190,9 миль в час (307,2 км / ч) на замкнутой трассе длиной 60 миль (100 км). [26] [27]

И BEA, и RAF публично заявили о своем интересе к Rotodyne, причем последний разместил первоначальный заказ на этот тип. [28] Сообщается, что более крупная конструкция Rotodyne Z может быть разработана для размещения до 75 пассажиров и, при оснащении двигателями Rolls-Royce Tyne , будет иметь прогнозируемую крейсерскую скорость 200 узлов (370 км / ч). Он сможет перевозить почти 8 тонн (7 тонн) груза; грузы могли включать несколько машин британской армии и неповрежденный фюзеляж какого-то истребителя внутри его фюзеляжа. [29]Несмотря на то, что большая часть опытно-конструкторских работ уже завершена, британское правительство заявило, что больше не будет поддерживать Rotodyne по экономическим причинам. Соответственно, 26 февраля 1962 года официальное финансирование Rotodyne было прекращено. [30] [31]

В производство [ править ]

Вид на мачту ротора и лопасть ротора Джинна

Французский производитель самолетов Sud-Ouest станет первой компанией, которая осуществит серийное производство винтокрылых летательных аппаратов с реактивным двигателем. [32] Первоначально разработав реактивный двигатель Sud-Ouest Ariel с концевой головкой для чисто экспериментальных целей, компания имела достаточно уверенности, чтобы продолжить производство стандартного винтокрылого аппарата Sud-Ouest Djinn . [33] Одноместный прототип, получивший обозначение SO1220 , был сконструирован для использования в качестве воздушного испытательного стенда для концепции силовой установки винтокрылого летательного аппарата. [34] [35] Французская армиястимулировал строительство большой предсерийной партии из 22 вертолетов для целей оценки. Первый из них поднялся в воздух 23 сентября 1954 года. Три предсерийных винтокрыла были приобретены армией Соединенных Штатов , получившей обозначение YHO-1 , для собственных испытаний; по словам автора авиации Стэнли С. Макгоуэна, армия США мало интересовалась этим типом. [36] По словам автора Уэйна Муца, армия США сочла YHO-1 отличной платформой для вооружения, но была вынуждена отказаться от своего интереса из-за политической оппозиции закупке винтокрылых летательных аппаратов иностранной разработки. [37]

Помимо французских военных, еще десять стран разместили заказы на этот тип; например, партия из шести винтокрылых машин, которые были закуплены немецкой армией . [36] Производство джиннов прекратилось в середине 1960-х годов, когда было построено 178 джиннов; этот тип был фактически заменен более традиционным и очень успешным Aérospatiale Alouette II . [33] [38] Некоторые джинны были проданы гражданским операторам; в этом качестве они часто были оборудованы для сельскохозяйственных целей, снабжены баками для химикатов и разбрызгивателями. [36] В конце 1950-х улучшенная версия джиннов, предварительно обозначенная как Джинн III.или Super Djinn , изучалась Sud Aviation. Как и предполагалось, проектируемый Super Djinn должен был принять новый двигатель Turbomeca Palouste IV вместе с другими изменениями для большей мощности и выносливости, чем исходная серийная модель. [32] [39]

Винтокрылые двигатели [ править ]

Форсунки с холодным наконечником [ править ]

Сжатый воздух в форсунках с холодным наконечником обычно выходит при довольно высоких температурах из-за эффектов нагрева при сжатии, но их называют «холодными» форсунками [ необходима цитата ], чтобы отличить их от форсунок, сжигающих топливо для нагрева воздуха для большей тяги; аналогично разнице между «холодным» и «горячим» выхлопами на Harrier «Jump Jet» , в котором используется «холодный» воздух, нагретый до нескольких сотен градусов за счет сжатия внутри компрессора низкого давления двигателя Pegasus .)

  • Avimech Dragonfly DF-1 - американский вертолет с перекисью водорода
  • Dornier Do 32 - немецкий сверхлегкий реактивный вертолет, совершил первый полет 29 июня 1962 года: построено 4 экземпляра.
  • Dornier Do 132 - проект немецкого реактивного вертолета, отмененный в 1969 году.
  • Fiat 7002 - итальянский реактивный вертолет, впервые взлетел в 1961 году, построен всего один.
  • Percival P.74 - использовал вторые компрессоры, чтобы смешать выхлоп турбины с большим количеством воздуха для оттока на законцовках крыльев. Двигатели никогда не производили достаточной мощности, и поэтому он никогда не летал. Дальнейший прогресс в проектировании с использованием более мощных двигателей был отменен.
  • Sud-Ouest Ariel - французский вертолет с реактивным двигателем, первый взлетевший в 1947 году; построено три прототипа.
  • Sud-Ouest Djinn - французский вертолет с реактивным двигателем, первый взлетевший в 1953 году; 178 построено.
  • VFW-Fokker H2 - немецкая экспериментальная версия автожира, адаптированная для автожира Bensen B-8 с ротором, запускаемым концевой струей.
  • VFW-Fokker H3 - немецкий реактивный составной вертолет; два построили и полетели. [40]

Форсунки с горячим наконечником [ править ]

  • Doblhoff WNF 342 - немецкий вертолет времен Второй мировой войны с реактивным винтом.
  • Сверхлегкий вертолет Fairey - первый полет был осуществлен в 1955 году. Четыре из них были построены для использования в военных целях, но отсутствие интереса привело к тому, что Fairey сконцентрировалась на более крупном проекте Rotodyne.
  • Fairey Jet Gyrodyne - британский экспериментальный составной автожир с реактивным двигателем и несущим винтом , предоставляющий данные для Fairey Rotodyne. Первый полет в 1954 году.
  • Fairey Rotodyne - составной гиродин Великобритании с ротором, приводимым в движение соплами (сжатый воздух и топливо, сжигаемое в камерах сгорания) для вертикального взлета и посадки. 48-местный ближнемагистральный авиалайнер. Первый полет состоялся в 1957 году. Отменен из-за отсутствия коммерческого интереса; отчасти из-за беспокойства по поводу шума работающих жиклеров.
  • Hughes XH-17 - американский летающий кран с приводом от реактивной горелки (самый большой ротор любого типа на вертолете), отменен из-за неэффективной конструкции (дальность полета около 40 миль (64 км))
  • McDonnell XV-1 - американский экспериментальный составной гиродин. конкурировал с поворотным ротором Bell XV-1. Летал в 1954 году, но был отменен из-за недостаточного преимущества перед современными вертолетами.

Ramjets [ править ]

  • Hiller YH-32 Hornet - американский прямоточный воздушно-реактивный вертолет, впервые взлетевший в 1950 году, «реактивный джип» имел хорошую грузоподъемность, но в остальном был плохим.
  • Миль В-7 - советский прямоточный воздушно-реактивный вертолет
  • Focke-Wulf Fw Triebflügel Немецкий перехватчик времен Второй мировой войны с ПВРД - не построен
  • H-3 Kolibrie, голландский дизайн 1950-х годов, разработанный Nederlandse Helikopter Industrie ; 11 построено.

Pulsejets [ править ]

Основная статья: Pulsejet
  • Американский Вертолет XH-26 Реактивный Джип

Ракеты [ править ]

(Примечание: топливо и окислитель подаются в камеры сгорания на концах ротора.)

  • Роторная ракета Roton ATV - американская концепция многоразовой ракеты, первоначально разработанная с ротором с реактивным двигателем.

См. Также [ править ]

  • Эолипил
  • Ракетный двигатель
  • Реактивный двигатель

Ссылки [ править ]

Цитаты [ править ]

  1. ^ Пеклич, Джозеф. «Построй монокоптер». Sport Rocketry , 44, 2 марта – апрель 2001 г. с. 34.
  2. ^ Ходж, Джон. «Обзор монокоптера C6 MII». Cosrocketeer , 12, 4, июль – август 2000 г. с. 4-5.
  3. ↑ Кларк, Джон Д. (23 мая 2018 г.). Зажигание! . Издательство Университета Рутгерса. DOI : 10.2307 / j.ctv157bf4 . ISBN 9780813599199.
  4. ^ a b Лемко, Ян (22 января 2007 г.). "Авиационное расследование Витгенштейна". Примечания и отчеты Лондонского королевского общества . 61 (1): 39–51. DOI : 10.1098 / RSNR.2006.0163 . JSTOR 20462605 . S2CID 145564093 .  [ постоянная мертвая ссылка ]
  5. Перейти ↑ Monk, 1990, pp. 30-35.
  6. ↑ Май 2015, стр. 137.
  7. ↑ Монах 1990, стр. 30.
  8. ^ Meekcoms и Morgan 1994, стр. 131.
  9. ^ "Сондерс Роу Скитер". Полет , 1956. с. 355.
  10. ^ "The 'Helicogyre ' " , рейс : 244-245, 21 марта 1929
  11. ^ Барретт, Рональд. "Реактивный двигатель давления Глуарефа" (PDF) .
  12. Перейти ↑ Ford 2013, p. 224.
  13. Перейти ↑ Apostolo 1984, pp. 18, 126.
  14. ^ "Конвертоплан McDonnell XV-1" . airandspace.si.edu . Проверено 12 ноября 2020 .
  15. ^ Watkinson 2004, стр. 355.
  16. ↑ Harding 1997, [ необходима страница ]
  17. ^ Markman 2000, [ необходима страница ]
  18. ^ Wood 1975, стр. 108-111.
  19. Перейти ↑ Wood 1975, p. 118.
  20. ^ a b Тейлор 1974 , стр. 398–404
  21. Перейти ↑ Wood 1975 , p. 115
  22. Перейти ↑ Wood 1975, p. 116.
  23. ^ «Лейтенант Джонни Мортон - некролог». The Telegraph , 6 июля 2014 г.
  24. ^ а б Вуд 1975, стр. 120.
  25. Перейти ↑ Taylor 1976, p. 97.
  26. ^ "Запись FAI ID № 13216 - Rotodyne, Скорость по замкнутому кругу 100 км без полезной нагрузки." Архивировано 17 февраля 2015 года в международной авиационной федерации Wayback Machine , дата записи - 5 января 1959 года. Дата обращения: 29 ноября 2013 года.
  27. Перейти ↑ Winchester 2005, p. 96.
  28. Перейти ↑ Wood 1975, p. 121.
  29. ^ Wood 1975, стр. 122-124.
  30. ↑ Джастин Паркинсон (12 февраля 2016 г.). «Почему не работал полуплан, полувертолет?» . BBC . Проверено 12 февраля +2016 .
  31. ^ Wood 1975, стр. 124-125.
  32. ^ a b "Hew French Helicopters". Flight International , 17 апреля 1959 г., стр. 512.
  33. ^ a b Boyne 2011, стр. 101.
  34. ^ «Вертолет летит по воздуху». Popular Science , апрель 1953 г.
  35. ^ "Hot Air азимутатор" Полет , 18 декабря 1953 г. р. 8.
  36. ^ а б в Макгоуэн 2005, стр. 74.
  37. ^ Mutza 2010, стр. 19.
  38. ^ "Франция". Flight International , 11 мая 1961 г., стр. 626.
  39. ^ "Вертолеты мира ..." Flight International , 15 мая 1959. стр. 684.
  40. ↑ Робб, Раймонд Л., «Гибридные вертолеты: стремление к скорости» (PDF) , Vertiflite , Американское вертолетное общество (лето 2006 г.), стр. 34, архивировано из оригинального (PDF) 27 сентября 2006 г.

Библиография [ править ]

  • Апостоло, Джорджио. Иллюстрированная энциклопедия вертолетов. Bonanza Books, Нью-Йорк, 1984. ISBN 0-517-43935-2 . 
  • Бойн, Уолтер. Как вертолет изменил современную войну . Издательство «Пеликан», 2011. ISBN 1-455-615684 . 
  • Форд, Роджер (2013). Секретное оружие Германии Второй мировой войны . Лондон, Соединенное Королевство: Янтарные книги. ISBN 9781909160569.</ref>
  • Хардинг, Стивен. Самолеты армии США с 1947 г. Иллюстрированный справочник . Шиффер военная / история авиации. Атглен, Пенсильвания: Schiffer Pub, 1997. ISBN 0-7643-0190-X . 
  • Маркман, Стив и Уильям Г. Холдер. Прямо вверх История вертикального полета . Шиффер военная / история авиации. Атглен, Пенсильвания: Schiffer Pub, 2000. ISBN 0-7643-1204-9 . 
  • Мэйс, Вулф (2015). «Витгенштейн в Кембридже». Портреты Витгенштейна . Блумсбери. ISBN 9781472589781.
  • Макгоуэн, Стэнли С. Вертолеты: иллюстрированная история их воздействия . ABC-CLIO, 2005. ISBN 1-851-094687 . 
  • Meekcoms, KJ; Морган, Е.Б. (1994). Файл спецификации британских самолетов . Тонбридж, Кент, Англия: Air-Britain . ISBN 0-85130-220-3.
  • Монах, Рэй (1990). Людвиг Витгенштейн: долг гения . Свободная пресса. ISBN 9781448112678.
  • Муца, Уэйн. Боевые вертолеты: смертоносные боевые системы оружия . Specialty Press, 2010. ISBN 1-580-071546 . 
  • Тейлор, ХО (1974). Fairey Aircraft с 1915 года . Лондон: Putnam Publishing. ISBN 0-370-00065-X.
  • Уоткинсон, Джон (2004). Искусство вертолета . Эльзевир Баттерворт-Хайнеманн. п. 355. ISBN 07506-5715-4.
  • Винчестер, Джим, изд. "Фейри Ротодин". Концептуальный самолет (The Aviation Factfile). Рочестер, Кент, Великобритания: Grange Books plc, 2005. ISBN 978-1-84013-809-2 . 
  • Вуд, Дерек. Проект отменен . Macdonald and Jane's Publishers, 1975. ISBN 0-356-08109-5 . 

Внешние ссылки [ править ]

  • Реактивный вертолет Dragonfly Tip от Swiss Copter
  • http://www.gyropilot.co.uk/downloads/Rotodyne%202%20RTF%20Mod.pdf [ постоянная мертвая ссылка ] Проверено 1 февраля 2007 г.