A lo largo de la historia de los helicópteros, se propusieron regularmente varios diseños del sistema de transporte, pero solo uno de ellos se convirtió en clásico y, posteriormente, recibió un desarrollo significativo. Otras soluciones, que ofrecían diferentes opciones para el propulsor de hélice, diseños de palas, funciones, etc., no podían competir con él. A menudo, tal resultado de un proyecto audaz se debió a deficiencias y problemas objetivos.
Clásicos técnicos
El esquema clásico de helicópteros proporciona varias soluciones bastante simples. En el fuselaje de la máquina se coloca una planta de energía con una caja de cambios que entrega par al rotor principal y de cola. El rotor principal de gran diámetro se basa en un plato cíclico, que proporciona un cambio en la sustentación y / o maniobra, y también tiene varias palas de alta relación de aspecto.
Este diseño es relativamente simple, está bien desarrollado y se presta a una fácil reconstrucción y escalado para cumplir con los requisitos existentes. Además, carece de algunas desventajas, como la necesidad de sellar juntas en tuberías o el riesgo de solapamiento de palas.
Sin embargo, también existen desventajas. El helicóptero del esquema clásico tiene limitaciones en la velocidad de vuelo horizontal asociadas con las características específicas del flujo alrededor de las palas del rotor. En algunos modos, pueden ocurrir otros fenómenos negativos, como un anillo de vórtice. Con un solo rotor principal, debe diseñar un brazo de cola largo y fuerte para acomodar el rotor de cola.
El desarrollo del esquema clásico condujo a la aparición de helicópteros multirrotor con colocación longitudinal, transversal o de otro tipo de varios sistemas de cojinetes. Se ha generalizado un esquema coaxial, en el que dos tornillos de aspecto tradicional se ensamblan en un solo buje. Además, el sistema de soporte clásico y varias de sus unidades se convirtieron en la base de varios diseños alternativos.
Hélice de chorro
El helicóptero de un solo rotor se enfrenta al problema del par reactivo y se han propuesto varias soluciones para solucionarlo. Allá por los años treinta, la idea de un rotor con propulsión a chorro apareció casi simultáneamente en varios países. Tal hélice no está conectada al motor dentro del fuselaje y, en consecuencia, no lo fuerza a girar en la dirección opuesta.
El rotor de chorro se distingue por la presencia de sus propios motores en las puntas de las palas. La hélice puede ser impulsada por un motor turbohélice compacto o estatorreactor. También se conocen diseños con el suministro de gases comprimidos desde un motor de turbina de gas en el fuselaje a las toberas o a la cámara de combustión en la pala.
La idea del rotor a reacción recibió mucha atención en los años cincuenta y sesenta; Se han desarrollado varios proyectos piloto en diferentes países. Se ofrecieron como vehículos ligeros del tipo Dornier Do 32 o B-7 ML. Helicóptero de transporte pesado Mile y Hughes XH-17. Sin embargo, ninguna de estas muestras ha progresado más allá de la producción a pequeña escala.
El principal problema con la hélice a reacción es la complejidad del buje. A través de él, se debe suministrar gas comprimido y / o combustible a la pala móvil, que requiere medios de transmisión y sellado. Sobre la propia pala, es necesario colocar un motor de un tipo u otro, lo que impone nuevos requisitos en su diseño. La construcción de un diseño robusto con estas capacidades resultó ser demasiado difícil y los beneficios esperados no pudieron justificar el esfuerzo.
Cuchillas cruzadas
En los años treinta se propuso un llamado esquema. sincronizador. Este concepto propone el uso de dos rotores de dos palas, cuyos cubos se colocan a una distancia mínima con la curvatura del eje hacia afuera. Las hélices deben girar una hacia la otra y el diseño especial de la caja de cambios excluye la superposición de las palas.
El sistema de transporte de sincronizadores es capaz de crear la sustentación requerida y proporcionar vuelo en los mismos modos que el esquema clásico. Tiene la ventaja de poder aumentar el empuje general y la capacidad de elevación, y la expansión de los vectores de empuje aumenta la estabilidad en vuelo estacionario y otros modos. En este caso, los momentos reactivos de las dos hélices se compensan entre sí y eliminan la necesidad de un sistema de dirección.
Sin embargo, los sincrocópteros no se utilizan mucho. En los años treinta, este tipo de equipos fue producido por la empresa alemana Flettner, y desde 1945 este tema se ha tratado en otros países. Los helicópteros de la empresa estadounidense Kaman Aerosystems son los más conocidos. Hasta cierto tiempo, había demanda de sincronizadores, pero luego la dirección se desvaneció; ahora solo hay una muestra en la serie. Durante todo el tiempo, no se construyeron más de 400-500 máquinas en serie de esta clase.
La principal desventaja de un sincronizador es la complejidad de la caja de cambios, que entrega par a dos hélices poco espaciadas. Un accionamiento de un solo rotor con las mismas características resulta mucho más sencillo. Además, un par de hélices de dos palas tienen un potencial de empuje limitado. Por lo tanto, el sincrocóptero moderno "pesado" Kaman K-Max no levanta más de 2700 kg y pierde a este respecto a muchos helicópteros del esquema clásico.
Girar y parar
Se conoce la idea de combinar una hélice giratoria y un ala fija. En este caso, la rotación del rotor principal se utiliza para el despegue y la aceleración. A cierta velocidad, la hélice debe detenerse y sus palas deben convertirse en un ala fija. Esto permite desarrollar una alta velocidad de vuelo, pero requiere el desarrollo y la implementación de nuevas soluciones.
Como ejemplo, considere el proyecto Sikorsky X-Wing, que se ha desarrollado desde mediados de los años setenta para complementar el helicóptero S-72. Este último era un helicóptero con rotor principal y de cola, equipado con un ala desarrollada de un pequeño barrido. A los lados del fuselaje había un par de motores de turbina de gas que proporcionaban energía al eje (para hélices) y creaban empuje de chorro (para vuelos de alta velocidad).
El sistema de transporte X-Wing recibió un buje de carenado de disco equipado con un plato cíclico solo con un paso común. Usamos palas rectangulares con un perfil simétrico verticalmente. En el borde anterior y posterior de la pala, había aberturas para la liberación de aire comprimido desde el compresor hacia el exterior. Se suponía que el aire, debido al efecto Coanda, "alargaba" el perfil de la hoja, ayudándola a crear sustentación. Dependiendo de la forma en que se suministre el aire, la cuchilla puede funcionar con la misma eficacia cuando gira y en una posición estacionaria.
El sistema X-Wing se probó con éxito en un túnel de viento e incluso se instaló en un S-72 experimentado. Sin embargo, poco antes de los vuelos previstos, en 1988, la NASA y DARPA ordenaron detener el trabajo. Con todos los beneficios esperados, el inusual sistema de transporte era demasiado complejo. Además, el proyecto se prolongó durante más de 10 años y su costo excedió el límite permitido. Por esta razón, el concepto X-Wing no se desarrolló más.
Lente en vuelo
En este momento, la empresa francesa Conseil & Technique está trabajando en el concepto de un helicóptero taxi aéreo ligero con un sistema de transporte inusual. El diseño propuesto de la hélice pierde con respecto al tradicional en términos de la sustentación creada en los modos de despegue y aterrizaje, pero difiere en una mayor simplicidad y la capacidad de crear un mayor empuje en vuelo horizontal. También se indica la capacidad de reducir el ruido.
La hélice original está construida sobre la base de un disco lenticular que ocupa el 70% del área barrida. Se propone montar palas cortas del perfil aerodinámico a lo largo de sus bordes. No se reporta la posibilidad de colocar el plato cíclico; El control de tracción se puede realizar cambiando la velocidad.
Las pruebas han demostrado que durante el vuelo horizontal, la parte del disco crea una elevación significativa, por lo que la estructura en su conjunto pasa por alto el diseño tradicional de la hélice en términos de características. Además, fue posible llevar el ángulo de ataque a 25 ° sin detener el flujo. El avión en desarrollo, según los cálculos, podrá alcanzar velocidades de hasta 200 km / h.
El proyecto de la empresa Conseil & Technique se encuentra todavía en fase de investigación y desarrollo de diseño. Probablemente, en un futuro cercano se someterá a pruebas en maquetas, después de lo cual puede aparecer un helicóptero multirrotor experimental en toda regla. No se sabe si este diseño alternativo podrá resolver todas las tareas y encontrar un lugar en la industria de la aviación.
Buscando alternativas
Largas décadas de existencia y operación activa de helicópteros han demostrado todas las ventajas del diseño clásico del sistema de transporte. Los intentos de crear esquemas alternativos que tengan una similitud mínima con él aún no se han coronado con un éxito especial. Sin embargo, los científicos e ingenieros no paran de trabajar y siguen buscando ideas prometedoras.
Ahora mismo se está creando otro proyecto de este tipo, y sus resultados se harán evidentes en un futuro próximo. Al mismo tiempo, está claro que ninguno de los nuevos sistemas de cojinetes podrá tener un efecto notable en el estado general de las cosas, y el esquema clásico y diversas variantes de su desarrollo conservarán su lugar en la tecnología de la aviación. Sin embargo, los nuevos desarrollos, sujetos a una perfección suficiente, pueden encontrar su nicho, donde sus ventajas serán más apropiadas y rentables.
