على مدار تاريخ طائرات الهليكوبتر ، تم اقتراح تصميمات مختلفة لنظام الناقل بشكل منتظم ، لكن واحدًا منها فقط أصبح كلاسيكيًا وحصل لاحقًا على تطور كبير. الحلول الأخرى ، التي توفر خيارات مختلفة لمحرك المروحة وتصميمات الشفرات والوظائف وما إلى ذلك ، لا يمكن أن تتنافس معها. في كثير من الأحيان ، كانت نتيجة هذا المشروع الجريء بسبب أوجه القصور والمشاكل الموضوعية.
الكلاسيكيات التقنية
يوفر مخطط الهليكوبتر الكلاسيكي العديد من الحلول البسيطة إلى حد ما. في جسم الطائرة ، يتم وضع محطة طاقة مع علبة تروس توفر عزم الدوران إلى الدوار الرئيسي والذيل. يعتمد الدوار الرئيسي ذو القطر الكبير على لوح متحرك ، والذي يوفر تغييرًا في الرفع و / أو المناورة ، ولديه أيضًا العديد من الشفرات ذات نسبة العرض إلى الارتفاع.
هذا التصميم بسيط نسبيًا ، وقد تم تطويره جيدًا ويتيح سهولة إعادة البناء والتوسع لتلبية المتطلبات الحالية. بالإضافة إلى ذلك ، فهي خالية من بعض العيوب ، مثل الحاجة إلى سد الوصلات في خطوط الأنابيب أو خطر تداخل الشفرات.
ومع ذلك ، هناك أيضًا عيوب. المروحية في المخطط الكلاسيكي لها قيود على سرعة الطيران الأفقية المرتبطة بخصائص التدفق حول ريش الدوار. في بعض الأوضاع ، قد تحدث ظواهر سلبية أخرى ، مثل حلقة دوامة. باستخدام دوار رئيسي واحد ، يجب عليك تصميم ذراع ذيل طويل وقوي لاستيعاب دوار الذيل.
أدى تطوير المخطط الكلاسيكي إلى ظهور طائرات هليكوبتر متعددة الدوارات مع وضع طولي أو عرضي أو غيره من أنظمة تحمل متعددة. انتشر المخطط المحوري على نطاق واسع ، حيث يتم تجميع اثنين من البراغي ذات الشكل التقليدي على جلبة واحدة. أيضًا ، أصبح نظام الدعم الكلاسيكي وعدد من وحداته أساسًا للعديد من التصاميم البديلة.
المروحة النفاثة
تواجه المروحية أحادية الدوار مشكلة عزم الدوران التفاعلي ، وقد تم اقتراح حلول مختلفة للتعامل معها. مرة أخرى في الثلاثينيات ، ظهرت فكرة الدوار بمحرك نفاث في وقت واحد تقريبًا في العديد من البلدان. مثل هذا المروحة غير متصل بالمحرك داخل جسم الطائرة ، وبالتالي لا يجبره على الدوران في الاتجاه المعاكس.
يتميز الدوار النفاث بوجود محركاته الخاصة عند أطراف الشفرات. يمكن تشغيل المروحة بواسطة محرك توربيني مدمج أو محرك نفاث. ومن المعروف أيضًا تصميمات إمداد الغازات المضغوطة من محرك توربيني غازي في جسم الطائرة إلى الفوهات أو إلى غرفة الاحتراق في الشفرة.
حظيت فكرة الدوار النفاث باهتمام كبير في الخمسينيات والستينيات ؛ تم تطوير عدد من المشاريع التجريبية في بلدان مختلفة. تم تقديمها كمركبات خفيفة من نوع Dornier Do 32 أو B-7 ML. طائرة هليكوبتر للنقل الثقيل Mile and Hughes XH-17. ومع ذلك ، لم تتقدم أي من هذه العينات إلى ما بعد الإنتاج الصغير.
المشكلة الرئيسية في المروحة النفاثة هي تعقيد المحور. من خلاله ، يجب توفير الغاز المضغوط و / أو الوقود إلى الشفرة المتحركة ، الأمر الذي يتطلب وسائل نقل وختم. على الشفرة نفسها ، من الضروري وضع محرك من نوع أو آخر ، مما يفرض متطلبات جديدة على تصميمه.ثبت أن بناء تصميم قوي بهذه القدرات أمر صعب للغاية ، ولا يمكن للفوائد المتوقعة أن تبرر الجهد المبذول.
شفرات متقاطعة
في الثلاثينيات ، تم اقتراح ما يسمى بالمخطط. سينكروكوبتر. يقترح هذا المفهوم استخدام اثنين من الدوارات ذات الشفرتين ، حيث يتم وضع محاورهما على مسافة لا تقل عن الحد الأدنى للمحور إلى الخارج. يجب أن تدور المراوح باتجاه بعضها البعض ، ويستبعد التصميم الخاص لصندوق التروس تداخل الشفرات.
إن نظام الناقل Synchrocopter قادر على إنشاء الرفع المطلوب وتوفير الطيران في نفس الأوضاع مثل المخطط الكلاسيكي. وتتمتع بميزة القدرة على زيادة قوة الدفع الإجمالية وقدرة الرفع ، كما أن توسيع نواقل الدفع يزيد من الاستقرار في أوضاع التحويم والأوضاع الأخرى. في هذه الحالة ، تعمل اللحظات التفاعلية للمروحة على تعويض بعضها البعض وتقضي على الحاجة إلى نظام توجيه.
ومع ذلك ، لا يتم استخدام السنكرووبتر على نطاق واسع. في الثلاثينيات من القرن الماضي ، تم إنتاج هذه المعدات من قبل شركة Flettner الألمانية ، ومنذ عام 1945 تم التعامل مع هذا الموضوع في بلدان أخرى. تشتهر طائرات الهليكوبتر التابعة لشركة Kaman Aerosystems الأمريكية. حتى وقت معين ، كان هناك طلب على المروحيات المتزامنة ، ولكن بعد ذلك تلاشى الاتجاه - الآن هناك عينة واحدة فقط في السلسلة. طوال الوقت ، لم يتم بناء أكثر من 400-500 آلة تسلسلية من هذه الفئة.
العيب الرئيسي للمروحية التزامنية هو تعقيد علبة التروس ، التي توفر عزم الدوران لمراوح اثنين متقاربة. تبين أن محرك دوار واحد له نفس الخصائص أسهل بكثير. بالإضافة إلى ذلك ، فإن زوجًا من المراوح ذات الشفرتين لهما إمكانات دفع محدودة. لذلك ، فإن المروحية الحديثة "الثقيلة" Kaman K-Max ترفع ما لا يزيد عن 2700 كجم وتفقد في هذا الصدد العديد من طائرات الهليكوبتر من المخطط الكلاسيكي.
تدور وتوقف
إن فكرة الجمع بين المروحة الدوارة والجناح الثابت معروفة. في هذه الحالة ، يتم استخدام دوران الدوار الرئيسي للإقلاع والتسريع. عند سرعة معينة ، يجب أن تتوقف المروحة ، ويجب أن تتحول شفراتها إلى جناح ثابت. يسمح ذلك بتطوير سرعة طيران عالية ، لكنه يتطلب تطوير وتنفيذ حلول جديدة.
كمثال ، ضع في اعتبارك مشروع Sikorsky X-Wing ، الذي تم تطويره منذ منتصف السبعينيات لاستكمال طائرة الهليكوبتر S-72. كانت الأخيرة عبارة عن طائرة هليكوبتر ذات دوار رئيسي وذيل ، ومجهزة بجناح متطور من اكتساح صغير. على جانبي جسم الطائرة ، كان هناك زوج من المحركات التوربينية الغازية التي زودت العمود (للمراوح) بالطاقة وخلق الدفع النفاث (للرحلات عالية السرعة).
استقبل نظام حامل X-Wing محور إنسيابية للقرص مزود بلوح متغير فقط بخطوة مشتركة. استخدمنا شفرات مستطيلة الشكل متناظرة رأسياً. على الحافة الأمامية والخلفية للشفرة ، كانت هناك فتحات لإطلاق الهواء المضغوط من الضاغط إلى الخارج. كان من المفترض أن يعمل الهواء ، بسبب تأثير كواندا ، على "إطالة" شكل الشفرة ، مما يساعده في رفع مستوى النصل. اعتمادًا على طريقة تزويد الهواء ، يمكن أن تعمل الشفرة بكفاءة متساوية عند الدوران وفي وضع ثابت.
تم اختبار نظام X-Wing بنجاح في نفق هوائي وتم تثبيته حتى على S-72 ذي الخبرة. ومع ذلك ، قبل وقت قصير من الرحلات المخطط لها ، في عام 1988 ، أمرت ناسا وداربا بوقف العمل. مع كل الفوائد المتوقعة ، كان نظام الناقل غير العادي معقدًا للغاية. إضافة إلى ذلك ، امتد المشروع لأكثر من 10 سنوات ، وتجاوزت تكلفته الحد المسموح به. لهذا السبب ، لم يتم تطوير مفهوم X-Wing بشكل أكبر.
عدسة في الرحلة
في الوقت الحالي ، تعمل شركة Conseil & Technique الفرنسية على مفهوم مروحية التاكسي الجوي الخفيف بنظام ناقل غير عادي.يفقد التصميم المقترح للمروحة التصميم التقليدي من حيث الرفع الذي تم إنشاؤه عند أوضاع الإقلاع والهبوط ، ولكنه يختلف في البساطة الأكبر والقدرة على خلق قوة دفع متزايدة في الرحلة الأفقية. القدرة على تقليل الضوضاء مذكورة أيضًا.
المروحة الأصلية مبنية على أساس قرص عدسي يشغل 70٪ من منطقة المسح. يُقترح تركيب شفرات قصيرة من الجنيح على طول حوافه. لم يتم الإبلاغ عن إمكانية وضع لوحة swashplate ؛ يمكن إجراء التحكم في الجر عن طريق تغيير السرعة.
أظهرت الاختبارات أنه أثناء الطيران الأفقي ، يُحدث جزء القرص قوة رفع كبيرة ، ونتيجة لذلك يتجاوز الهيكل ككل مروحة التصميم التقليدية من حيث الخصائص. بالإضافة إلى ذلك ، كان من الممكن رفع زاوية الهجوم إلى 25 درجة دون توقف التدفق. الطائرة قيد التطوير ، وفقًا للحسابات ، ستكون قادرة على الوصول إلى سرعات تصل إلى 200 كم / ساعة.
لا يزال مشروع شركة Conseil & Technique في مرحلة البحث وتطوير التصميم. على الأرجح ، في المستقبل القريب ، سيتم إخضاعها للاختبارات على نماذج بالأحجام الطبيعية ، وبعد ذلك قد تظهر طائرة هليكوبتر تجريبية متعددة الدوارات كاملة. من غير المعروف ما إذا كان هذا التصميم البديل سيكون قادرًا على حل جميع المهام وإيجاد مكان في صناعة الطيران.
البحث عن بدائل
أظهرت عقود طويلة من الوجود والتشغيل النشط لطائرات الهليكوبتر جميع مزايا التصميم الكلاسيكي لنظام الناقل. محاولات إنشاء مخططات بديلة لها حد أدنى من التشابه معها لم تتوج بعد بنجاح خاص. ومع ذلك ، لا يتوقف العلماء والمهندسون عن العمل ويواصلون البحث عن أفكار واعدة.
يتم إنشاء مشروع آخر من هذا النوع في الوقت الحالي ، وستتضح نتائجه في المستقبل القريب. في الوقت نفسه ، من الواضح أنه لن يكون لأي من أنظمة المحامل الجديدة تأثير ملحوظ على الحالة العامة للأمور ، وسيحتفظ المخطط الكلاسيكي والمتغيرات المختلفة لتطويره بمكانته في تكنولوجيا الطيران. ومع ذلك ، يمكن للتطورات الجديدة - رهنا بالكمال الكافي - أن تجد مكانها المناسب ، حيث ستكون مزاياها أكثر ملاءمة وربحية.
