Ao longo da história dos helicópteros, vários projetos do sistema de porta-aviões foram regularmente propostos, mas apenas um deles se tornou clássico e, posteriormente, recebeu um desenvolvimento significativo. Outras soluções, fornecendo opções diferentes para o acionamento da hélice, designs de lâmina, funções, etc., não poderiam competir com ele. Freqüentemente, o resultado de um projeto ousado era devido a deficiências e problemas objetivos.
Clássicos técnicos
O esquema clássico do helicóptero fornece várias soluções bastante simples. Na fuselagem da máquina é colocada uma usina com uma caixa de engrenagens que entrega torque ao rotor principal e de cauda. O rotor principal de grande diâmetro é baseado em uma placa oscilante, que fornece uma mudança na elevação e / ou manobra, e também possui várias lâminas de alta relação de aspecto.
Este projeto é relativamente simples, é bem desenvolvido e permite fácil reconstrução e dimensionamento para atender aos requisitos existentes. Além disso, não apresenta algumas desvantagens, como a necessidade de vedar as juntas das tubulações ou o risco de lâminas sobrepostas.
No entanto, também existem desvantagens. O helicóptero do esquema clássico possui limitações na velocidade de vôo horizontal associadas às especificidades do fluxo ao redor das pás do rotor. Em alguns modos, outros fenômenos negativos podem ocorrer, como um anel de vórtice. Com um único rotor principal, você deve projetar uma lança de cauda longa e forte para acomodar o rotor de cauda.
O desenvolvimento do esquema clássico levou ao surgimento de helicópteros com múltiplos rotores com posicionamento longitudinal, transversal ou outro de vários sistemas de rolamentos. Um esquema coaxial se generalizou, no qual dois parafusos de aparência tradicional são montados em uma única bucha. Além disso, o sistema de suporte clássico e várias de suas unidades tornaram-se a base para vários designs alternativos.
Hélice a jato
O helicóptero de rotor único se depara com o problema do torque reativo, e várias soluções têm sido propostas para lidar com ele. Nos anos trinta, a ideia de um rotor com propulsão a jato apareceu quase simultaneamente em vários países. Essa hélice não está conectada ao motor dentro da fuselagem e, portanto, não o força a girar na direção oposta.
O rotor a jato se diferencia pela presença de motores próprios nas pontas das pás. A hélice pode ser acionada por um motor turboélice ou ramjet compacto. Também são conhecidos projetos com o fornecimento de gases comprimidos de um motor de turbina a gás na fuselagem para os bocais ou para a câmara de combustão na lâmina.
A ideia do rotor a jato recebeu muita atenção nos anos 50 e 60; uma série de projetos-piloto foram desenvolvidos em diferentes países. Eles foram oferecidos como veículos leves do tipo Dornier Do 32 ou B-7 ML. Helicóptero de transporte pesado Mile e Hughes XH-17. No entanto, nenhuma dessas amostras progrediu além da produção em pequena escala.
O principal problema com a hélice a jato é a complexidade do hub. Através dele, gás comprimido e / ou combustível deve ser fornecido à lâmina móvel, que requer meios de transmissão e vedação. Na própria pá, é necessário colocar um motor de um tipo ou de outro, o que impõe novos requisitos ao seu design. Construir um design robusto com esses recursos provou ser muito difícil e os benefícios esperados não justificaram o esforço.
Lâminas cruzadas
Na década de trinta, um assim chamado esquema foi proposto. sincrocóptero. Este conceito propõe a utilização de dois rotores de duas pás, cujos cubos são colocados a uma distância mínima com a curvatura do eixo para fora. As hélices devem girar uma em direção à outra, e o design especial da caixa de engrenagens exclui a sobreposição das pás.
O sistema de porta-sincrocópteros é capaz de criar a sustentação necessária e fornecer vôo nos mesmos modos do esquema clássico. Ele tem a vantagem de ser capaz de aumentar o empuxo geral e a capacidade de levantamento, e a expansão dos vetores de empuxo aumenta a estabilidade em pairar e em outros modos. Neste caso, os momentos reativos das duas hélices se compensam e eliminam a necessidade de sistema de direção.
No entanto, os sincronizadores não são amplamente usados. Nos anos 30, esses equipamentos eram produzidos pela empresa alemã Flettner e, desde 1945, o tema é tratado em outros países. Os helicópteros da empresa americana Kaman Aerosystems são os mais conhecidos. Até um certo tempo, os sincronizadores eram procurados, mas depois a direção esmaeceu - agora só há uma amostra na série. Durante todo o tempo, não foram construídas mais de 400-500 máquinas seriais dessa classe.
A principal desvantagem de um sincrocóptero é a complexidade da caixa de câmbio, que fornece torque para duas hélices próximas. Um único acionamento de rotor com as mesmas características acaba sendo muito mais fácil. Além disso, um par de hélices de duas pás tem potencial de empuxo limitado. Assim, o moderno sincrocóptero "pesado" Kaman K-Max levanta não mais do que 2700 kg e perde neste aspecto para muitos helicópteros do esquema clássico.
Gire e pare
A ideia de combinar uma hélice giratória e uma asa fixa é conhecida. Nesse caso, a rotação do rotor principal é utilizada para decolagem e aceleração. A uma certa velocidade, a hélice deve parar e suas pás devem se transformar em uma asa fixa. Isso permite o desenvolvimento de uma alta velocidade de vôo, mas requer o desenvolvimento e implementação de novas soluções.
Como exemplo, considere o projeto Sikorsky X-Wing, que foi desenvolvido desde meados dos anos setenta para complementar o helicóptero S-72. Este último era um helicóptero com rotor principal e de cauda, equipado com uma asa desenvolvida de pequeno sweep. Nas laterais da fuselagem havia um par de motores de turbina a gás que fornecia força ao eixo (para hélices) e criava empuxo a jato (para vôo em alta velocidade).
O sistema de transporte X-Wing recebeu um cubo de carenagem de disco equipado com uma placa oscilante apenas com um passo comum. Usamos lâminas retangulares com um perfil verticalmente simétrico. No bordo de ataque e de fuga da lâmina, havia aberturas para a liberação de ar comprimido do compressor para o exterior. O ar, devido ao efeito Coanda, deveria "alongar" o perfil da lâmina, ajudando-a a criar sustentação. Dependendo da forma como o ar é fornecido, a lâmina pode trabalhar com a mesma eficiência ao girar e em uma posição estacionária.
O sistema X-Wing foi testado com sucesso em um túnel de vento e até foi instalado em um S-72 experiente. No entanto, pouco antes dos voos planejados, em 1988, a NASA e a DARPA ordenaram a suspensão dos trabalhos. Com todos os benefícios esperados, o sistema incomum de operadora era muito complexo. Além disso, o projeto se estendeu por mais de 10 anos e seu custo ultrapassou o limite permitido. Por esta razão, o conceito X-Wing não foi mais desenvolvido.
Lente em vôo
Neste momento, a empresa francesa Conseil & Technique está trabalhando no conceito de um helicóptero leve de táxi aéreo com um sistema de porta-aviões incomum. O design proposto da hélice perde para o tradicional em termos de sustentação criada nos modos de decolagem e pouso, mas difere em sua maior simplicidade e na capacidade de criar maior empuxo em vôo horizontal. A capacidade de reduzir o ruído também é indicada.
A hélice original é construída com base em um disco lenticular que ocupa 70% da área varrida. Propõe-se a montagem de pás curtas do aerofólio ao longo de suas bordas. A possibilidade de colocar o swashplate não é relatada; o controle de tração pode ser realizado alterando a velocidade.
Os testes mostraram que durante o vôo horizontal, a parte do disco cria uma elevação significativa, devido à qual a estrutura como um todo contorna o desenho tradicional da hélice em termos de características. Além disso, foi possível trazer o ângulo de ataque para 25 ° sem interromper o fluxo. As aeronaves em desenvolvimento, segundo cálculos, serão capazes de atingir velocidades de até 200 km / h.
O projeto da empresa Conseil & Technique ainda está em fase de pesquisa e desenvolvimento de design. Provavelmente, em um futuro próximo, ele será levado a testes em maquetes, após o que um helicóptero experimental multirrotor completo poderá aparecer. Não se sabe se este projeto alternativo será capaz de resolver todas as tarefas e encontrar um lugar na indústria da aviação.
Procurando alternativas
Longas décadas de existência e operação ativa de helicópteros mostraram todas as vantagens do design clássico do sistema de porta-aviões. As tentativas de criar esquemas alternativos que tenham semelhanças mínimas com ele ainda não foram coroadas de sucesso especial. No entanto, cientistas e engenheiros não param de trabalhar e continuam em busca de ideias promissoras.
Outro projeto desse tipo está sendo criado agora, e seus resultados ficarão claros em um futuro próximo. Ao mesmo tempo, está claro que nenhum dos novos sistemas de rolamentos será capaz de ter um efeito perceptível sobre a situação geral, e o esquema clássico e várias variantes de seu desenvolvimento manterão seu lugar na tecnologia da aviação. No entanto, novos desenvolvimentos - sujeitos a perfeição suficiente - podem encontrar seu nicho, onde suas vantagens serão mais adequadas e lucrativas.
