stringtranslate.com

КартерВертолет

CarterCopter — это экспериментальный составной автожир , разработанный компанией Carter Aviation Technologies в США для демонстрации технологии замедленного ротора . 17 июня 2005 года CarterCopter стал первым винтокрылым аппаратом, достигшим mu-1 (μ=1), равного отношения воздушной скорости к скорости кончика несущего винта, [3] , но разбился во время следующего полета [2] и с тех пор был неработоспособен. [4] Его заменяет личный летательный аппарат Carter .

Дизайн и развитие

CarterCopter — это автожир толкающей конфигурации с крыльями и хвостовым оперением с двойной стрелой, предназначенный в качестве прототипа и демонстратора технологий. [5] Несущий винт представляет собой двухлопастную конструкцию, на каждом конце которой находится обедненный уран весом 55 фунтов (25 кг) . Он установлен на наклонной мачте, что позволяет крылу сохранять оптимальную эффективность на всех скоростях. [6] Это цельнокомпозитная конструкция [7] с корпусом , находящимся под давлением до 0,69 бар .

Трехколесная ходовая часть убирается и имеет большой ход, позволяющий приземляться со скоростью до 20 футов в секунду без отскока. Самолет был модифицирован и перестроен после аварии (приземления с повышенным шасси) в 2003 году. [6] НАСА профинансировало разработку на сумму 1 миллион долларов за счет трех исследовательских грантов, и самолету удалось достичь как минимум одной из пяти целей НАСА. [8]

Концепция

Концепт CarterCopter представляет собой гирокоптер с необычайно жестким и относительно тяжелым ротором, дополненным обычными крыльями. На низкой скорости аппарат летает как гирокоптер и может предварительно раскрутить винт для вертикального взлета и очень короткого зависания (около 5 секунд) [9] и может приземлиться более или менее вертикально. Несколько технических проблем затрудняют полет на медленном несущем винте, но стабильность несущего винта достигается за счет сочетания расположения концевых грузов несущего винта впереди центральной линии лопасти (передний центр тяжести ) и центра подъемной силы позади центральной линии лопасти. [10] На высокой скорости (около 100 миль в час) самолет летает в основном с использованием неподвижных крыльев, а ротор просто вращается. Несущий винт вращается с начальной скоростью ниже скорости полета, а это означает, что отступающая лопасть летит полностью остановленной. На вертолете это привело бы к значительной асимметрии подъемной силы и неразрешимым проблемам с управлением, но неподвижные крылья удерживают самолет в воздухе и сохраняют устойчивость.

Низкая скорость вращения и плоское флюгирование несущего винта означают, что он вызывает небольшое сопротивление, и компания утверждает, что самолет потенциально сможет использовать преимущества неподвижных крыльев, а также гирокоптеров, предоставляя почти все возможности вертолетов (кроме зависания). ), но с относительно простой механической системой. Carter Aviation также утверждает, что система безопаснее, чем типичный самолет с неподвижным крылом, а другие [ требуется цитирование ] отмечают, что конструкция намного безопаснее, гораздо менее сложна и менее дорога, чем вертолет, конвертоплан или Boeing X- 50 Ротор/крыло Dragonfly Canard . [11] [12] CarterCopter должен быть способен развивать более высокие скорости полета, которые сейчас достижимы только для самолетов, но также иметь возможность приземляться как автожир на любой небольшой территории в случае чрезвычайной ситуации.

Снимать

При взлете пилот выравнивает верхний винт (нулевой угол атаки) и раскручивает его до очень высокой скорости (от 365 до 425 об/мин). [13] Затем ротор отсоединяется от двигателя, и угол атаки лопастей несущего винта внезапно увеличивается, так что транспортное средство подпрыгивает в воздух. Несущий винт самолета имеет достаточную инерцию благодаря тяжелым противовесам на законцовках, что позволяет ему безопасно зависать на короткое время. Затем пилот подает полную мощность на задний толкающий винт, и машина начинает двигаться вперед. При этом воздух прогоняется через главный ротор, вращая его быстрее и создавая большую подъемную силу. Транспортное средство поднимается в воздух, летая как автожир.

Круиз

Когда CarterCopter достигает скорости около 90 миль в час (140 км/ч), его короткие и легкие крылья обеспечивают большую часть подъемной силы. Затем пилот может сгладить угол атаки несущего винта, чтобы он создавал очень небольшую подъемную силу, что значительно снижает величину индуцированного сопротивления , создаваемого несущим винтом. Хотя ротор не используется на высокой скорости, он продолжает вращаться со скоростью около 80 об/мин, поскольку вращение удерживает ротор в растянутом состоянии, предотвращая чрезмерное вращение. [14] [15]

Обычно вертолет или автожир не может лететь вперед с той же скоростью, что и скорость кончика его несущего винта, или превышать ее. Это связано с тем, что низкая воздушная скорость удаляющейся лопасти несущего винта может вызвать сваливание отступающей лопасти , в то время как наступающая лопасть несущего винта будет двигаться со скоростью, вдвое превышающей скорость самолета, что приведет к неуправляемому полету из-за асимметрии подъемной силы .

Однако в CarterCopter фиксированные крылья обеспечивают подъемную силу, необходимую для того, чтобы оставаться в воздухе. Поскольку ротор не нагружен, аэродинамические силы на нем очень незначительны. Это означает, что CarterCopter теоретически может летать намного быстрее, чем скорость вращения ротора. Несущие винты по-прежнему будут колебаться во время вращения из-за несимметрии подъемной силы между двумя сторонами транспортного средства, но Carter Aviation утверждает, что с этим можно справиться.

Заявленная теоретическая максимальная скорость самолета типа CarterCopter составляет около 500 миль в час (800 км/ч), [16] что примерно в два раза превышает рекорд скорости полета вертолета . [17]

Достижения

Двигатель прототипа был обычно безнаддувным и, следовательно, его мощность была ограничена всего 320 л.с. (240 кВт), а скорость самолета составляла около 173 миль в час (270 км/ч); [18] , что по-прежнему на ~40% быстрее обычного автожира, но медленнее, чем гиродины 1950-х годов. Изготовленный на заказ автожир может развивать скорость 168,29 км/ч (104,6 миль в час), [19] и Картер говорит, что персональный летательный аппарат Картера развивает скорость 200 миль в час (170 узлов; 320 км/ч). [20]

При весе 4000 фунтов CCTD может подниматься со скоростью 750 футов в минуту. [6]

С 1999 по 2001 год было зарегистрировано 4 случая дорожно-транспортных происшествий без смертельного исхода, [4] [21] [22 ] [23], в то время как Картер утверждает, что за 7 лет произошло 10 несчастных случаев, [24] все без смертельного исхода. [25]

Летчик-испытатель Ларри Нил заявил, что летать на CarterCopter сложно, поскольку он представляет собой комбинацию вертолета, автожира и самолета . [26]

CarterCopter достиг максимального значения mu (mu — отношение воздушной скорости к скорости кончика несущего винта) [10] [27] равного 1,0 на короткое время 17 июня 2005 года, впервые какой-либо винтокрылый самолет достиг этого уровня. Пилот CarterCopter утверждал, что особой драмы не было, и мю 1 был достигнут случайно из-за обычных изменений частоты вращения ротора (при 107 об / мин) [4] и воздушной скорости корабля; пилот описал его как «гладкий» без значительной вибрации. [28] Испытания проводились по контракту с армией США. [25] Картер говорит, что они повторили мю-1 с PAV в 2013 году. [20]

Однако во время следующего испытательного полета в тот же день в 2005 году CarterCopter совершил жесткую посадку (разбился), [2] причинив значительные повреждения, но пилоты не пострадали. Причиной крушения стал выход из строя болтов гребного винта, в результате чего были повреждены тросы, управляющие ротором. Пропеллер был разработан Картером и представлял собой 8-футовый ятаганный гребной винт регулируемого шага, весом 15 фунтов [6] и тягой 1850 фунтов-силы. [29] [30] Первоначально считалось, что CarterCopter не подлежит ремонту; более поздняя проверка показала, что его можно отремонтировать, но вместо этого компания предпочла работать над небольшим открытым бескрылым демонстратором автожира. [31] Также позже в 2005 году, используя уроки, извлеченные из CarterCopter, началось проектирование последующего составного самолета Carter PAV , [32] [33] , который поднялся в воздух в 2011 году. [34]

Компания утверждает, что испытания показали [35] [ необходима ссылка ] , что архитектура транспортного средства потенциально может превзойти вертолеты по всем параметрам, за исключением устойчивого зависания, и должна быть намного дешевле в покупке и обслуживании. Компания также утверждает, что он также очень близко соответствует L/D самолетов авиации общего назначения с неподвижным крылом на крейсерской скорости [35] , но с почти вертикальным взлетом и посадкой. Однако способность взлета в прыжке с использованием накопленной энергии ротора никогда не демонстрировалась на высоте более 16 футов с прикрепленным крылом.

НАСА создало компьютерные модели ротора CarterCopter со скоростью выше mu=1 и скоростью до 400 узлов. [36]

Технические характеристики

Данные Aviation Week , [37] American Helicopter Society , [38] AeroNews, [29] Jane's , [4] CarterCopters.com [39]

Общие характеристики

Производительность

прогнозируемая: 400 миль в час (644 км/ч) на высоте 50 000 футов (15 240 м)
1000 миль (1609 км) с запасом, заправка топливом 400 фунтов (181 кг)

Смотрите также

Связанные разработки

Самолеты сопоставимой роли, конфигурации и эпохи

Рекомендации

  1. ^ "Картеркоптер". Американские самолеты . www.aerofiles.com. Доступ 5 октября 2008 г.
  2. ^ abc Вероятная причина NTSB , 25 июля 2007 г. Дата обращения: 7 августа 2010 г.
  3. ^ Значение μ-1 и связанные с этим технические проблемы. Архивировано 16 мая 2011 г. в Wayback Machine , Carter Aviation Technologies .
  4. ^ abcde Carter CarterCopter CC1 (США), Самолеты — Винтокрылые — Все самолеты мира Civil Jane's , 28 июня 2007 г. Дата обращения: 19 февраля 2012 г.
  5. ^ "Демонстратор технологий CarterCopter" . Архивировано из оригинала 26 декабря 2009 г. Проверено 29 сентября 2008 г.
  6. ^ abcd О'Брайен, Кевин «Хогнос». CarterCopter продвигается к Mu>1.0 (Часть 1) (Часть 2) Aero-News , апрель 2004 г. Доступ: 6 сентября 2011 г.
  7. ^ Flight International, 10–16 апреля 2001 г., авиация общего назначения, стр. 28.
  8. ^ Ховард, Скриппс. Автожир добавляет научно-фантастический оттенок воздушным путешествиям The Augusta Chronicle , 22 декабря 2000 г. По состоянию на 25 сентября 2011 г. Зеркало
  9. ^ Генри Фаркас и Клавдий Климт. «Следующее большое событие в авиации» Журнал SW Aviator . Дата обращения: 1 августа 2012 г.
  10. ^ ab Что такое барьер Мю-1? Flight Global , 12 июля 2005 г. По состоянию на 18 января 2011 г.
  11. ^ SAFER от DESIGN. Архивировано 16 мая 2011 г. в Wayback Machine , пресс-релиз, июль 2009 г., Carter Aviation Technologies .
  12. ↑ Премия Popular Mechanic's Design and Engineering 2000. Архивировано 8 июля 2011 г. в Wayback Machine , 14 декабря 2000 г., Carter Aviation Technologies.
  13. ^ Чарнов, Брюс Х. От автожира к автожиру: удивительное выживание авиационной технологии, стр. 329. С 2003 г. Получено в августе 2011 г. ISBN 978-1-56720-503-9 
  14. ^ Часто задаваемые вопросы 3. Архивировано 24 ноября 2009 г. в Wayback Machine Carter Aviation Technologies.
  15. ↑ Картер — CarterCopters LLC (США), Самолеты — Производитель всех мировых самолетов Jane's , 10 сентября 2008 г. Дата обращения: 19 февраля 2012 г.
  16. ^ ПРЕСС-РЕЛИЗ, 11 июня 1999 г. Архивировано 8 июля 2011 г. в Wayback Machine , Carter Aviation Technologies .
  17. ^ Мировые рекорды винтокрылых машин, заархивированные 3 декабря 2013 г. в Wayback Machine . Международная авиационная федерация (ФАИ). Обратите внимание на поиск по разделам «Вертолеты E-1» и «Скорость по прямому курсу 15/25 км».
  18. ^ Мудрый, Джефф. «Джей Картер-младший». Popular Science , 2005. Дата обращения: 14 июля 2012. Журнал.
  19. ^ Картье, Керри. «Часто задаваемые вопросы о автожирах, заархивировано 2 мая 2008 г. в Wayback Machine ». Популярная ассоциация винтокрылых машин, 14 февраля 2008 г. Дата обращения: 3 ноября 2010 г.
  20. ^ аб Джон Татро. «Carter Aviation повторяет историческую отметку - преодолевая барьер мю-1. Архивировано 11 ноября 2013 г. в Wayback Machine » , Картер , 8 ноября 2013 г. Доступ: 11 ноября 2013 г.
  21. ^ Заседание PRA 73, июнь 2005 г. Архивировано 24 июля 2011 г. на странице 4 Wayback Machine , веб-сайт PRA73, июль 2005 г. Проверено 7 августа 2010 г.
  22. ↑ Вероятная причина NTSB , 6 апреля 2001 г. Дата обращения: 7 августа 2010 г.
  23. ^ «Группа по восстановлению прототипа вертолета Картера» Aero-News , 5 июня 2003 г. Доступ: 10 апреля 2014 г.
  24. ^ Часто задаваемые вопросы 19. Архивировано 24 ноября 2009 г. в Wayback Machine Carter Aviation Technologies.
  25. ^ Аб Норрис, Гай. Картер заявляет о рекорде Му, но терпит еще одну катастрофу. Flight Global , 12 июля 2005 г. Доступ: 18 января 2011 г. Зеркало
  26. ^ Нил, Ларри. «Пилотный отчет: Демонстратор технологий CarterCopters®». Архивировано 13 мая 2008 г. в Wayback Machine Popular Rotorcraft Association. Архивировано 7 февраля 2011 г. в Wayback Machine / Carter Aviation, март/апрель 2002 г. Проверено: 14 июля 2012 г.
  27. ^ Часто задаваемые вопросы 5. Архивировано 24 ноября 2009 г. в Wayback Machine Carter Aviation Technologies.
  28. ^ Андерсон, Род. CarterCopter и его наследие. Выпуск 83, журнал Contact Magazine , 30 марта 2006 г. По состоянию на 11 декабря 2010 г. Зеркало.
  29. ^ ab Испытание ротора Aero-News , 6 апреля 2005 г. Доступ: 3 января 2011 г.
  30. ^ Джефф Льюис и Клавдий Климт. CarterCopter и его наследие: высокопроизводительные пропеллеры Carter с полыми лопастями, страницы 11–15. Выпуск 83, Журнал Contact , 30 марта 2006 г. По состоянию на 18 апреля 2015 г.
  31. ↑ Архив 2005 г. Архивировано 14 июня 2011 г. в Wayback Machine Carter Aviation Technologies , 25 июля 2005 г. Дата обращения: 7 августа 2010 г.
  32. ↑ Архив 2006 г. Архивировано 14 июня 2011 г. в Wayback Machine Carter Aviation Technologies , 2 января 2006 г. Проверено: 7 августа 2010 г. «Последние несколько месяцев Картер проектировал новый самолет».
  33. ^ «Прототип CarterCopter в разработке. Архивировано 24 декабря 2014 г. в Wayback Machine », Тексомас , 20 декабря 2006 г. Доступ: 26 января 2014 г.
  34. ^ Паур, Джейсон. Новый автожир — альтернатива летающим автомобилям. Архивировано 4 марта 2014 г. в журнале Wayback Machine Wired , 21 января 2011 г. Доступ: 21 января 2011 г.
  35. ^ ab Данные летных испытаний CCTD. Архивировано 2 октября 2008 г. в Wayback Machine Carter Aviation Technologies . Проверено: 7 августа 2010 г.
  36. ^ Флорос, Мэтью В. и Джонсон, Уэйн. «Анализ производительности составной конфигурации вертолета с замедленным ротором». Архивировано 17 октября 2011 г. в журнале Wayback Machine Journal Американского вертолетного общества.
  37. ^ Уорик, Грэм. Картер летает на гибридном вертикальном взлете и посадке Aviation Week , 26 января 2011 г. Доступ: 27 января 2011 г.
  38. ^ Мэтью В. Флорос и Уэйн Джонсон. Анализ устойчивости составной конфигурации вертолета с замедленным ротором, стр. 5, Американское вертолетное общество , июнь 2004 г. По состоянию на 3 марта 2012 г.
  39. ^ "Картеркоптер CCTD" . Картер Авиационные Технологии . Архивировано из оригинала 14 апреля 2012 года . Проверено 12 апреля 2012 г.
  40. ^ «Вы говорите, что хотите революции? Архивировано 5 апреля 2012 года в Wayback Machine » AeroNews , 6 апреля 2005 года. Доступ: 15 сентября 2013 года.

Внешние ссылки