Кіріспе
VTOL ұшағының түрі A класты роторлы ұшақ гиродины - тек ұшу және қону үшін қозғалтқышымен қозғалатын, тікұшақ роторы сияқты жүйесі бар VTOL ұшағының түрі, және бір немесе бірнеше кәдімгі винтті немесе реактивті қозғалтқыштарды қамтиды. Алға қарай ұшып бара жатқанда ротор қозғалтқышы жоқ және автогиро сияқты еркін айналады (бірақ құрама вертолетке ұқсамайды), ал көтергіш ротор мен кәдімгі қанаттардың үйлесімімен қамтамасыз етіледі. Гиродин - бұл тікұшақ тәрізді төмен жылдамдықты жоғары жылдамдықты тұрақты қанатты, соның ішінде tilt-роторларды және tilt-аяқтыларды біріктіруге тырысатын ұқсас тұжырымдамалардың бірі. Корольдік әскери-теңіз флотының тікұшақ туралы сұрағына жауап ретінде доктор Джеймс Аллан Джеймисон Беннет Cierva Autogiro компаниясының бас инженері болып қызмет атқарып жүргенде гиродинды жобалады. Гиродинді роторлы ұшақтың аралық түрі ретінде қарастырған, оның роторы ұшу жолына параллель жұмыс істейді, бұл бір немесе бірнеше пропеллермен қозғалтқышты қамтамасыз ететін осьтік ағысты азайтады. Беннетттің патенті әртүрлі дизайндарды қамтыды, бұл терминологияның кейбір шатастығына әкелді. Соңғы жылдары осыған ұқсас ұғымды "гелиплан" деп атады. Бастапқыда екі түрлі компаниялар жасаған гиропландарды сату үшін қолданылған термин, қорғаныс ғылыми-зерттеу жобалары агенттігінің (DARPA) роторшафты технологиясының жетістіктерін жылдамдық пен пайдалы жүктемедегі тікұшақтардың қазіргі шектеулерін жеңу мақсатымен бағдарламасын сипаттау үшін қабылданды.
a class of rotorcraft
A gyrodyne is a type of VTOL aircraft with a helicopter rotor like system that is driven by its engine for takeoff and landing only, and includes one or more conventional propeller or jet engines to provide forward thrust during cruising flight. During forward flight the rotor is unpowered and free spinning, like an autogyro (but unlike a compound helicopter), and lift is provided by a combination of the rotor and conventional wings. The gyrodyne is one of a number of similar concepts which attempt to combine helicopter like low speed performance with conventional fixed wing high speeds, including tiltrotors and tiltwings. In response to a Royal Navy request for a helicopter, Dr. James Allan Jamieson Bennett designed the gyrodyne whilst serving as the chief engineer of the Cierva Autogiro Company. The gyrodyne was envisioned as an intermediate type of rotorcraft, its rotor operating parallel to the flightpath to minimize axial flow with one or more propellers providing propulsion. Bennett's patent covered a variety of designs, which has led to some of the terminology confusion – other issues including the trademarked Gyrodyne Company of America and the Federal Aviation Administration (FAA) classification of rotorcraft. In recent years, a related concept has been promoted under the name heliplane. Originally used to market gyroplanes built by two different companies, the term has been adopted to describe a Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) program to develop advances in rotorcraft technology with the goal of overcoming the current limitations of helicopters in both speed and payload.
Жұмыс істеу қағидаттары
Әдеттегі тікұшақтардың қозғалтқыш роторы бар, ол көтеруді де, алға жылжытуды да қамтамасыз етеді және шынайы VTOL өнімділігін қамтамасыз ете алады, ал гиропландарда немесе автогироскоптарда тәуелсіз қозғалтқыш роторы бар, ол алға жылжыту жылдамдығын қамтамасыз ету және оны айналдыру үшін тәуелсіз қозғалтқыш роторына сүйенеді. Гиродиндар екі элементтің де бір-бірімен байланысын жасайды. Ол автогиро сияқты тәуелсіз итермелеу жүйесіне ие, бірақ роторды тік ұшып көтерілу мен қонуға мүмкіндік беру үшін де қозғалта алады; ол кейін крейсерлік ұшу кезінде автогиро сияқты еркін айналуға ауысады. Вертолетте айналатын ротордың қанатшалары ротор дискісінен ауа тартады; алға итермелеу үшін ротор дискісі алға еңкейіп, ауа да артқа үрлеп кетеді. Автогироскопта ротордың дискісі кері қарай еңкейген; негізгі итермелеу кемеге алға қарай қозғалғанда, ауа ротордың дискісі арқылы төменнен ағып, оны айналдырады және көтергіш жасайды. Гиродин осы екі ұшу режимін ауыстыра алады. Әдетте гиродинда да тұрақты қанаттары болады, олар алға ұшып бара жатқанда ротордың жүктемесін азайтуға мүмкіндік береді. Компьютерлік модельдеу бойынша ротордың көтеру қабілеті 9% -ға, ал қанаттың 91% -ға тең. Алайда, егер ротор тым аз жүктелсе, ол бақылаусыз шапшаңдауға бейім болуы мүмкін.
Тарих
Ұлыбританияда Cierva Autogiro компаниясының бас инженері доктор Джеймс Аллан Джеймисон Беннетт 1936 жылы "гиродин" деп аталатын аралық типті роторлы ұшақты ойлап тапты және ол Авиация министрлігінің ерекшелігіне жауап ретінде Ұлыбритания үкіметінің тендеріне тапсырылды. 1939 жылы Беннеттке Ұлыбританияның патенттік кеңсесі патент берді, ол Cierva Autogiro компаниясына тағайындалды. 1940 жылы 23 тамызда Американың Autogiro компаниясы, Cierva Autogiro Company, Ltd лицензиясы, АҚШ-та тиісті патенттік өтінім берді. 1943 жылы 27 сәуірде АҚШ-тың #2,317,340 патенті Американың Autogiro компаниясына берілді. Патенттер гиродианды былайша сипаттайды: Беннетттің тұжырымдамасы ошақпен басқарылатын роторды сипаттады, анти-торек және трансляциялық ұшу үшін қозғалтқышпен, бір немесе бірнеше тіректермен қамтамасыз етіледі. Круиздік жылдамдықта пропеллермен қамтамасыз етілетін қозғалыспен роторға ротордың профильдік соғу күшін жеңу үшін ғана қуат беріледі, ол авторотациядағы автогироның еркін дөңгелекті роторынан тиімдірек жұмыс істейді. Беннетт гиродиндардың ұшу режимін "орталық күй" деп сипаттады, бұл ротор мен қозғалтқыш жүйесіне қуат беруді талап етеді.
Bennett's concept described a shaft driven rotor, with anti torque and propulsion for translational flight provided by one or more propellers mounted on stub wings. With thrust being provided by the propellers at cruise speeds, power would be provided to the rotor only to overcome the profile drag of the rotor, operating in a more efficient manner than the freewheeling rotor of an autogyro in autorotation. Bennett described this flight regime of the gyrodyne as an "intermediate state", requiring power to be supplied to both the rotor and the propulsion system.
Ерте дамуы
Cierva Autogiro Company, Ltd компаниясының C.41 гиродині екінші дүниежүзілік соғысқа дейінгі жобалау зерттеулері 1945 жылы Fairey Aviation компаниясы FB 1 Gyrodyne ретінде жаңартты. Фейридің дамуына бастаумен Беннетт жетекшілік етті, содан кейін оның орнын басқан доктор Джордж С. Хислоп. Джордж Б. Л. Эллис және Фредерик Л. Ходжесс, екінші дүниежүзілік соғысқа дейінгі Cierva Autogiro Company, Ltd. инженерлері, Беннеттке Fairey Aviation-те қосылды. Бірінші Fairey Gyrodyne прототипі сынақ ұшу кезінде апатқа ұшырап, экипаж қаза тапты. Екінші Gyrodyne прототипі Jet Gyrodyne ретінде қайта құрылды және кейіннен Rotodyne көлік құрама гиропланы үшін қысымды реактивті ротор қозғалтқышы жүйесін әзірлеу үшін пайдаланылды. Әр қанаттың ұшында артқы жаққа қараған винттер болды, олар алға ұшып бара жатқанда, иілуді басқаруды да, қозғалтқышты да қамтамасыз етті. "Жет Жиродин" 1954 жылы ұшып, 1955 жылдың наурыз айында тік ұшақтан көлденеңге ауысты. Бұл Fairey Rotodyne прототипіне әкелді, ол круиздегі тұрақты қанатты ұшақтың тиімділігін тікұшақтың VTOL мүмкіндігімен біріктіріп, қала орталықтарынан әуежайларға қысқа қашықтыққа жолаушылар рейстерін қамтамасыз ету үшін жасалды. Оның қысқа қанаттары болды, ол екі Napier Eland турбовинтовинтовинтовинтовинтовинтовинтовинтовинтовинтовинтовинтовинтовинтовинтовинтовинтовинтовинтовинтовинтовинтовинтовинтовинтовинтовинтовинтовинтовинтовинтовинтовинтовинтовинтовинтовинтовинтовинтовинтовинтовинтовинтовинтовинтовинтовинтовинтовинтовинтовинтовинтовинтовинтовинтовинтовинтовинтовинтовинтовинтовинтовинтовинтовинтовинтовинтовинтовинтовинтовинтовинтовинтовинтовинтовинтовинтовинтовинтовинтовинтовинтовинтовинтовинтовинтовинтовинтовинтовинтовинтовинтовинтовинтовинтовинтовинтовинтовинтовинтовинтовинтовинтовинтовинтовинтовинтовинтовинтовинтовинтовинтовинтовинтовинтовинтовинтовинтовинтовинтовинтовинтовинтовинтовинтовинтовинтовинтовинтовинтовинтовинтовинтовинтовинтовинтовинтовинтовинтовинтовинтовинтовинтовинтовинтовинтовинтовинтовинтовинтовинтовинтовинтовинтовинтовинтовинтовинтовинтовинтовинтовинтовинтовинтовинтовинтовинто Роторды ұшып-қону және қону үшін ұштық реактивті реакторлар қозғады және 80 миль/сағаттық жылдамдықпен ұшып жүрді. Әлемде әуе көлігі үшін тип Y Rotodyne прототипіне коммерциялық және әскери қызығушылыққа қарамастан, британдық тапсырыстар берілмеді және 1962 жылы британ үкіметі қаржылық қолдауды тоқтатты. Жаңа бас компания Westland Helicopters қосымша инвестиция салуға негіз таппады, сондықтан жоба тоқтатылды. Фейри авиациялық бағдарламасының аяқталуымен гиродинологиялық даму тоқтады, бірақ бірнеше ұқсас тұжырымдамалар әзірленуін жалғастырды.
Ұқсас оқиғалар
1954 жылы Макдоннелл XV 1 вертикальді ұшып көтерілу мүмкіндігін қамтамасыз ету үшін ұштық реактивті роторлы ұшақ ретінде жасалды. Ұшақтың қанаттары мен пропеллері фюзеляждың артқы жағына қос артқы жақтағы екі ұшқыштар арасында орнатылған. XV 1-дің екінші прототипі 1956 жылы 10 қазанда 200 миль/сағатты (сағатқа 200 миль/сағатты) деңгейден асатын әлемдегі алғашқы роторлы ұшаққа айналды. Бұдан кейін ешқандай жоба жасалмады және XV 1 жобасы 1957 жылы тоқтатылды.
Құрама автогиро
1998 жылы Carter Aviation Technologies компаниясы өзінің технологиясын көрсететін ұшағын сәтті ұшырды. Ұшақ - жоғары инерциялық роторы бар, жоғары жылдамдықпен ұшуға ыңғайланған қанаттары бар автогироскоп. 2005 жылы ұшақ мю 1 жылдамдықпен ұшуды көрсетті, ротордың ұшы әуе жылдамдығына тең болды, ешқандай тербеліс немесе басқару мәселесі туындамады. Жоғары инерциялық ротор ұшақтың қону кезінде қысқа уақытқа дейін қозғалмауына мүмкіндік берді, ал ротор қуатсыз болса да, ал преротациялық беріліс қораптары роторды автогиро стиліндегі секіруді жылдамдатуға мүмкіндік береді.
Тікұшақ
1954 жылы KYB компаниясы "Гелиплан" деп аталатын ұшақ жасады. Бұл ұшақ Cessna 170B ұшағы еді. Оның қанаттары ұшқыштармен жабдықталған, ал роторы ұштық ұшқыштармен жабдықталған. DARPA 2007 жылы гиродинолық тұжырымдаманы әзірлеу үшін "Heliplane" атауымен жобаны қаржыландырып отырды. Жоба үшін әзірленген ұшақтар роторды тік ұшып көтерілу және қону үшін қолданады, сонымен қатар ұшу кезінде қажетті көтерудің көп бөлігін қамтамасыз ету үшін айналмалы қанаттарымен бірге, үлкен жүк сыйымдылығын, отын тиімділігін және тұрақты қанатты ұшақтың жоғары круиздік жылдамдығын тікұшақтың ұшу мүмкіндіктерімен біріктіреді. Бұл жоба "40 миллион долларға төрт кезеңді бағдарламаны жүзеге асыруды көздеді. Грен Брадерс Авиация сол бағдарламаның бірінші кезеңінде жұмыс істейді, 15 айлық күш-жігер "гироплан" мен тұрақты қанатты бизнес-джетті біріктіреді. Команда өте жеңіл реактивті класстағы Адам А700 ұшағын пайдаланды. "Жеті ұшақтың шуымен проблемалар болды, ал бағдарлама 2008 жылы тоқтатылды. Бір өнеркәсіп журналы дәстүрлі тікұшақтардың біртіндеп дамуын "келесідей баяу" және революциялық қадамдарсыз сипаттап, дәстүрлі емес қоспалар әлі де кеңінен таралған емес.
Тауар белгісі
"Gyrodyne" 1950 жылы Американың Gyrodyne компаниясына сауда белгісі ретінде берілді. Компания гиродинологиялық жобаны әзірлеуге қатыспады, бірақ оның орнына Құрама Штаттар Әскери-теңіз күштері үшін QH 50 DASH деп аталатын, турбиналы, қашықтан басқарылатын, коаксиалдық роторлы ұшқышсыз тікұшақ жасады.