Trong suốt lịch sử của máy bay trực thăng, các thiết kế khác nhau của hệ thống tàu sân bay thường xuyên được đề xuất, nhưng chỉ một trong số chúng trở thành cổ điển và sau đó đã nhận được sự phát triển đáng kể. Các giải pháp khác, cung cấp các tùy chọn khác nhau cho bộ truyền động chân vịt, thiết kế lưỡi cắt, chức năng, v.v., không thể cạnh tranh với nó. Thông thường, kết quả của một dự án táo bạo như vậy là do những thiếu sót và vấn đề khách quan.
Kinh điển kỹ thuật
Sơ đồ máy bay trực thăng cổ điển cung cấp một số giải pháp khá đơn giản. Trong thân của máy được đặt một nhà máy điện với hộp giảm tốc truyền mômen quay tới rôto chính và đuôi. Rôto chính có đường kính lớn dựa trên một tấm chắn, cung cấp sự thay đổi về lực nâng và / hoặc cơ động, đồng thời cũng có một số cánh quạt tỷ lệ khung hình cao.
Thiết kế này tương đối đơn giản, nó được phát triển tốt và cho phép dễ dàng xây dựng lại và mở rộng để đáp ứng các yêu cầu hiện có. Ngoài ra, nó không có một số nhược điểm, chẳng hạn như cần phải bịt kín các mối nối trong đường ống hoặc nguy cơ chồng chéo các lưỡi dao.
Tuy nhiên, cũng có những nhược điểm. Máy bay trực thăng của sơ đồ cổ điển có những hạn chế về tốc độ bay ngang liên quan đến các chi tiết cụ thể của dòng chảy xung quanh cánh quạt. Trong một số chế độ, các hiện tượng tiêu cực khác có thể xảy ra, chẳng hạn như một vòng xoáy. Với một cánh quạt chính duy nhất, bạn phải thiết kế một cần đuôi dài và khỏe để chứa cánh quạt đuôi.
Sự phát triển của sơ đồ cổ điển dẫn đến sự xuất hiện của các máy bay trực thăng nhiều cánh quạt với các vị trí dọc, ngang hoặc khác của một số hệ thống ổ trục. Một sơ đồ đồng trục đã trở nên phổ biến, trong đó hai vít có kiểu dáng truyền thống được lắp ráp trên một ống lót duy nhất. Ngoài ra, hệ thống hỗ trợ cổ điển và một số đơn vị của nó đã trở thành cơ sở cho một số thiết kế thay thế.
Cánh quạt phản lực
Máy bay trực thăng một cánh quạt phải đối mặt với vấn đề mô-men xoắn phản ứng và nhiều giải pháp khác nhau đã được đưa ra để giải quyết vấn đề này. Quay trở lại những năm ba mươi, ý tưởng về một cánh quạt với bộ truyền động phản lực đã xuất hiện gần như đồng thời ở một số quốc gia. Một cánh quạt như vậy không được kết nối với động cơ bên trong thân máy bay và do đó, không buộc nó quay theo hướng ngược lại.
Rotor phản lực được phân biệt bởi sự hiện diện của các động cơ riêng của nó ở đầu các cánh quạt. Cánh quạt có thể được dẫn động bằng động cơ tuốc bin phản lực cánh quạt hoặc động cơ phản lực nhỏ gọn. Còn được gọi là các thiết kế với việc cung cấp khí nén từ động cơ tuabin khí trong thân máy bay đến các vòi phun hoặc đến buồng đốt trong cánh quạt.
Ý tưởng về cánh quạt máy bay phản lực đã nhận được rất nhiều sự chú ý vào những năm 50 và 60; một số dự án thử nghiệm đã được phát triển ở các quốc gia khác nhau. Chúng được cung cấp dưới dạng xe hạng nhẹ của loại Dornier Do 32 hoặc B-7 ML. Máy bay trực thăng vận tải hạng nặng XH-17 Mile and Hughes. Tuy nhiên, không có mẫu nào trong số này tiến bộ vượt ra ngoài sản xuất quy mô nhỏ.
Vấn đề chính với cánh quạt phản lực là sự phức tạp của trung tâm. Thông qua đó, khí nén và / hoặc nhiên liệu phải được cung cấp cho lưỡi chuyển động, cần có phương tiện truyền động và làm kín. Trên bản thân lưỡi dao, cần phải đặt một động cơ loại này hay loại khác, điều này đặt ra các yêu cầu mới về thiết kế của nó. Việc xây dựng một thiết kế mạnh mẽ với những khả năng này tỏ ra quá khó và những lợi ích mong đợi không thể biện minh cho nỗ lực.
Lưỡi cắt chéo
Vào những năm ba mươi, một cái gọi là kế hoạch đã được đề xuất. máy đồng bộ. Khái niệm này đề xuất việc sử dụng hai rôto hai cánh, các trục quay được đặt ở khoảng cách tối thiểu với khum trục quay ra ngoài. Các cánh quạt phải quay về phía nhau, và thiết kế đặc biệt của hộp số loại trừ sự chồng chéo của các cánh quạt.
Hệ thống tàu sân bay đồng bộ có khả năng tạo ra lực nâng cần thiết và cung cấp chuyến bay ở các chế độ tương tự như sơ đồ cổ điển. Nó có ưu điểm là có thể tăng lực đẩy tổng thể và sức nâng, và việc mở rộng các vectơ lực đẩy làm tăng độ ổn định trong các chế độ bay lơ lửng và các chế độ khác. Trong trường hợp này, mômen phản ứng của hai chân vịt bù trừ cho nhau và loại bỏ sự cần thiết của hệ thống lái.
Tuy nhiên, máy đồng bộ không được sử dụng rộng rãi. Vào những năm ba mươi, thiết bị như vậy được sản xuất bởi công ty Flettner của Đức, và kể từ năm 1945, chủ đề này đã được đề cập ở các nước khác. Các máy bay trực thăng của công ty Mỹ Kaman Aerosystems được biết đến nhiều nhất. Cho đến một thời điểm nhất định, các bộ đồng bộ hóa được yêu cầu, nhưng sau đó xu hướng mờ dần - bây giờ chỉ có một mẫu trong loạt. Trong mọi thời điểm, không quá 400-500 máy nối tiếp thuộc loại này được chế tạo.
Nhược điểm chính của bộ đồng bộ hóa là sự phức tạp của hộp số, truyền mô-men xoắn đến hai cánh quạt đặt cách nhau gần nhau. Một bộ truyền động rôto duy nhất với các đặc tính tương tự hóa ra dễ dàng hơn nhiều. Ngoài ra, một cặp chân vịt hai cánh có tiềm năng lực đẩy hạn chế. Vì vậy, máy bay đồng bộ "nặng" hiện đại Kaman K-Max có sức nâng không quá 2700 kg và thua nhiều máy bay trực thăng thuộc hệ thống cổ điển về mặt này.
Quay và dừng lại
Người ta đã biết đến ý tưởng kết hợp một cánh quạt quay và một cánh cố định. Trong trường hợp này, chuyển động quay của cánh quạt chính được sử dụng để cất cánh và tăng tốc. Ở một tốc độ nhất định, cánh quạt phải dừng lại, và các cánh của nó phải biến thành một cánh cố định. Điều này cho phép phát triển một tốc độ bay cao, nhưng đòi hỏi sự phát triển và thực hiện các giải pháp mới.
Ví dụ, hãy xem xét dự án Sikorsky X-Wing, được phát triển từ giữa những năm 70 để bổ sung cho máy bay trực thăng S-72. Loại thứ hai là một máy bay trực thăng có cánh quạt chính và đuôi, được trang bị một cánh quét nhỏ được phát triển. Ở hai bên thân máy bay có một cặp động cơ tuabin khí cung cấp năng lượng cho trục (cho cánh quạt) và tạo ra lực đẩy phản lực (cho chuyến bay tốc độ cao).
Hệ thống tàu sân bay X-Wing nhận được một trung tâm làm mờ đĩa được trang bị với một đĩa đệm chỉ với một mũi tên chung. Chúng tôi đã sử dụng các lưỡi cắt hình chữ nhật với mặt cắt đối xứng theo chiều dọc. Trên mép trước và mép sau của lưỡi cắt có các lỗ để thoát khí nén từ máy nén ra bên ngoài. Không khí, do hiệu ứng Coanda, được cho là "kéo dài" hình dạng của lưỡi kiếm, giúp nó tạo ra lực nâng. Tùy thuộc vào cách không khí được cung cấp, lưỡi dao có thể hoạt động hiệu quả như nhau khi quay và ở vị trí đứng yên.
Hệ thống X-Wing đã được thử nghiệm thành công trong đường hầm gió và thậm chí còn được lắp đặt trên một chiếc S-72 dày dặn kinh nghiệm. Tuy nhiên, không lâu trước các chuyến bay dự kiến, vào năm 1988, NASA và DARPA đã ra lệnh ngừng hoạt động. Với tất cả những lợi ích mong đợi, hệ thống tàu sân bay bất thường quá phức tạp. Ngoài ra, dự án đã kéo dài hơn 10 năm và chi phí của nó vượt quá giới hạn cho phép. Vì lý do này, khái niệm X-Wing đã không được phát triển thêm.
Ống kính trong chuyến bay
Hiện tại, công ty Conseil & Technique của Pháp đang nghiên cứu về khái niệm máy bay trực thăng taxi hạng nhẹ với hệ thống vận chuyển khác thường. Thiết kế đề xuất của cánh quạt thua thiết kế truyền thống về lực nâng được tạo ra ở chế độ cất cánh và hạ cánh, nhưng khác ở sự đơn giản hơn và khả năng tạo lực đẩy tăng lên khi bay ngang. Khả năng giảm tiếng ồn cũng được nêu rõ.
Chân vịt ban đầu được chế tạo trên cơ sở một đĩa dạng thấu kính chiếm 70% diện tích quét. Người ta đề xuất gắn các cánh ngắn của cánh gió dọc theo các cạnh của nó. Khả năng đặt swashplate không được báo cáo; Kiểm soát lực kéo có thể được thực hiện bằng cách thay đổi tốc độ.
Các thử nghiệm đã chỉ ra rằng trong quá trình bay ngang, phần đĩa tạo ra lực nâng đáng kể, do đó cấu trúc nói chung đã bỏ qua cánh quạt thiết kế truyền thống về các đặc tính. Ngoài ra, có thể đưa góc tấn công đến 25 ° mà không làm ngưng trệ dòng chảy. Theo tính toán, chiếc máy bay đang được phát triển sẽ có thể đạt tốc độ lên tới 200 km / h.
Dự án của công ty Conseil & Technique vẫn đang ở giai đoạn nghiên cứu và phát triển thiết kế. Có thể, trong tương lai gần nó sẽ được mang đi thử nghiệm trên các mô hình thử nghiệm, sau đó một chiếc trực thăng nhiều cánh quạt thử nghiệm chính thức có thể sẽ xuất hiện. Không biết liệu thiết kế thay thế này có thể giải quyết tất cả các nhiệm vụ và tìm được chỗ đứng trong ngành hàng không hay không.
Tìm kiếm các giải pháp thay thế
Hàng chục năm dài tồn tại và hoạt động tích cực của trực thăng đã cho thấy tất cả những ưu điểm trong thiết kế cổ điển của hệ thống tàu sân bay. Nỗ lực tạo ra các phương án thay thế có độ tương đồng tối thiểu với nó vẫn chưa đạt được thành công đặc biệt. Tuy nhiên, các nhà khoa học và kỹ sư không ngừng làm việc và tiếp tục tìm kiếm những ý tưởng đầy hứa hẹn.
Một dự án khác thuộc loại này đang được tạo ra ngay bây giờ và kết quả của nó sẽ trở nên rõ ràng trong tương lai gần. Đồng thời, rõ ràng là không có hệ thống chịu lực mới nào có thể có tác động đáng chú ý đến tình trạng chung, và sơ đồ cổ điển và các biến thể phát triển khác nhau của nó sẽ giữ được vị trí của chúng trong công nghệ hàng không. Tuy nhiên, những phát triển mới - tùy thuộc vào sự hoàn hảo đầy đủ - có thể tìm thấy thị trường ngách của chúng, nơi lợi thế của chúng sẽ phù hợp nhất và mang lại lợi nhuận.
