En tiltrotor är ett roterande flygplan med roterande motorer (vanligtvis skruvar ), som fungerar som huvudrotorer under start och landning , och som drande eller tryckande under horisontell flygning; i detta fall tillhandahålls lyftkraften av en flygplansvinge . Normalt snurrar motorerna med propellrarna, men endast propellrarna kan snurra.
Funktionellt sett är denna design nära ett vertikalt start- och landningsflygplan (VTOL).
Ibland kallas konvertiplan av misstag som rotorfarkoster , vilket är felaktigt, eftersom rotorfarkoster har en eller flera propellrar oberoende av huvudrotorsystemet.
Konvertiplan använder lätt lastade låghastighetspropellrar som är nära helikopterpropellrar och låter flygplanet flyga i helikopterläge – med en liten rotationsvinkel på propellrarna. Tiltrotorns stora vingspännande propellrar hjälper den vid vertikal start, men i plan flygning blir de mindre effektiva än propellrar med mindre diameter på konventionella flygplan.
Blanda inte heller ihop en tiltrotor med roterande mekanik och en aerohybrid med fast mekanik (till exempel en quadplane - en hybrid av en quadrocopter och ett flygplan). Alla lufthybrider är en mindre effektiv lösning jämfört med konvertiplan, så med jämförbara storlekar och layouter kan convertiplan överträffa lufthybrider med nästan 10 gånger.
För närvarande driver USA en kommersiellt producerad tiltrotor V-22 Osprey med en flygvikt på 27,4 ton och en maximal flyghastighet i flygplansläge på 509 km/h och i helikopterläge på 185 km/h.
Under förkrigsåren i Sovjetunionen , vid Air Force Engineering Academy och Moscow Aviation Institute , under ledning av Boris Yuryev (författaren till helikopterns swashplate ), lades många konceptuella projekt av "flygplanshelikoptrar" fram, inklusive både projekt av olika konvertiplan och projekt av olika flygande tefat (vilket konstigt nog lade Yuryev fram sitt första projekt med ett flygande tefat redan 1921). Men bland alla dessa "helikopter-flygplan"-projekt rådde dock de populära vid den tiden flygplansprojekt med en vertikal startposition (det vill säga före start vrids flygplanet 90° vertikalt, sedan efter att ha lyft som en helikopter , den vänder sig 90 grader och flyger med flyg). När det gäller konvertiplan kan begreppet tandem- biplan nämnas som ett exempel på Yuryevs projekt , mellan vars vingar det borde ha funnits ett par roterande skruvar.
Det fanns också ett rotorcraftprojekt i ordets bokstavliga bemärkelse, som var tänkt att ha rotorer placerade inuti vingen (på liknande sätt var rotorerna placerade på jetplanet Ryan - General Electric XV-5 ), men detta är mer exotiskt och i moderna verkligheter gäller inte längre konvertiplan. Närmast den klassiska tiltrotorn var 1934 års projekt - Sokol -jaktaren med en roterande vinge och ett par skruvar i gondolerna, med andra ord, med ett klassiskt utseende för både tiltwing och fighters från den tiden (med undantag av gondolerna vid ändarna av vingen och frånvaron av en skruv på nosen, utåt lik La-5 ). Märkligt nog, trots det klassiska utseendet, bar gondolerna inte motorer enligt projektet, och motorn (trots utseendet på en jagare från den eran) var tänkt att vara placerad bakom piloten. Inget av Yuryevs "helikoptrar-flygplan"-projekt genomfördes någonsin, och i bästa fall gick projekten bara så långt som att blåsa mock-ups i en vindtunnel [1] . Under efterkrigsåren fortsatte Yuryev och hans elever att arbeta med att skapa koncept, men som under förkrigsåren genomfördes inte ett enda projekt. [ett]
Det allra första detaljerade tiltrotorprojektet var Wesserflug P.1003 , utvecklad i Tyskland 1938 av formgivarna Rohrbach och Simon. Enligt projektet var det tänkt att skapa en tvåvingad tiltrotor med en roterande vinge (närmare bestämt skulle bara ändarna på vingen ha roterat med en fast mitt). Men på grund av kriget som började följande år, genomfördes projektet aldrig [1] . Det andra detaljerade tiltrotorprojektet i samma Tyskland genomfördes inte på grund av krigets slut. Eftersom företagen Focke och Ahgelis hade för avsikt att bygga sin Fa-269 som en wunderwaffe . Enligt detta projekt skulle tiltrotorn ha "skjutande (snarare än att dra, som i klassiska tiltrotorprojekt) trebladiga propellrar, som tack vare ett mycket högt landningsställ kunde svänga ner under start. Märkligt nog skulle det bara finnas en (men mycket kraftfull) motor, som skulle vara placerad i flygkroppen, och inuti varje vinge måste det finnas en transmission som leder till en roterande skruv. [ett]
Andra orealiserade Heinkel -producerade wunderwaffe-projekt, Wespe och Lerche , hade varken roterande propellrar eller roterande vingar, utan var tvungna att lyfta och landa som en helikopter på grund av flygkroppens vertikala läge under start. Båda projekten skilde sig endast i vikt och dimensioner, och hade en liknande design från ett skrov skuret på mitten, i mitten av vilket det skulle ha funnits ett par skruvar inneslutna inuti en ringformig vinge. Med en vertikal flygkropp var det också meningen att ett extremt originellt orealiserat projekt av wunderwaffe skulle lyfta och landa - Tribflügel från Focke-Wulf , som har en roterande Y-formad vinge, som också är en trebladig propeller, som inte roterar från en kolv, men från en jetmotor, som ett bengaliskt hjul . Märkligt nog hade Heinkel ett liknande wunderwaffe-projekt - Ypsilon , som skilde sig från Focke-Wulf Tribflügel endast genom att dess vinge inte roterade (det vill säga till skillnad från Focke-Wulf - det borde inte ha varit en rotorfarkost i bokstavlig mening ord, men bara en vertikal startjet). [ett]
Den berömda engelska konvertibla helikoptern "Rotodine" kan hänföras till tiltrotorer, som kan växla till huvudrotorns autorotationsläge med hjälp av två drande turbopropmotorer, som fungerar som en helikopter under start; han utvecklade en rekordhastighet för rotorfarkoster på 400 km/h. 1958 presenterades denna apparat på Farnborough Air Show .
I slutet av 2010-talet undersökte de ryska luftburna styrkorna möjligheten att använda konvertiplan för att leverera fallskärmsjägare till slagfältet. [2]
En tiltrotor med roterande propellrar – en tiltrotor – är ett flygplan som kombinerar vertikal start och landning enligt helikopterprincipen med rörelse i ett turbopropflygplans hastighet.
Vanligtvis är inte själva propellrarna roterbara, utan gondoler med propellrar och motorer (som Bell V-22 Osprey ), men det finns också konstruktioner där endast propellrarna roterar, och motorerna (till exempel placerade i flygkroppen) finns kvar stationär. Ett exempel på en rotorfarkost där endast propellrarna snurrar är Bell XV-3 .
Det bör noteras att termen "tiltrotor" inte är likvärdig med en tiltrotor, eftersom det är ett specifikt schema för implementering av en tiltrotor, men för närvarande har detta schema med roterande motorcykelgondoler eller direkt med propellrarna vunnit mest popularitet som en mer optimal och pålitlig lösning.
Det finns en variant av en tiltrotor som kallas en tiltrotor med en roterande vinge - tiltving (från tilt - "tilt" och vinge - "vinge"), när hela vingen roterar, och inte bara spetsarna, som en tiltrotor.
Nackdelen med den roterande vingen är dess stora komplexitet, fördelen är att vid vertikal start skymmer inte vingarna luftflödet från propellrarna (och ökar därmed propellrarnas effektivitet).
Flygplan med vertikal start (eller kort start och landning) med propellrar i de ringformiga kanalerna kan betecknas som att de har roterande propellrar eller har en roterande vinge.
Deras egenhet är att skruvarna är placerade inuti en speciell ring, som ibland kallas den "ringformade" vingen , i aeromodelling kallas en sådan skruv i den ringformiga kanalen ofta termen " fläktpropeller " (i aeromodelling är en sådan skruv vanligtvis gömd inuti en jetmotormodell). Denna typ av propeller har en mycket hög hastighet på luftflödet som slungas av propellern, vilket gör det möjligt att klara sig med mycket små vingar, vilket ger en hög kompaktitet hos tiltrotorn. Samma fördel förvandlas till en allvarlig nackdel när man utför funktionerna hos en helikopter, vilket resulterade i att finansieringen för utvecklingen av sådana konvertiplan stoppades så snart det kom till deras förmåga att helt ersätta helikoptern.
Exempel på sådana konvertiplan är Bell X -22A , Doak VZ-4 och Nord 500 . [3]
Ett vertikalt start- och landningsflygplan med en vertikal kroppsposition - tailsitter ( eng. tailsitter ) (från tail - "tail" och sitter - "sitting") - en variant av VTOL- layouten . Ett sådant flygplan lyfter och landar på sin egen svans som en helikopter lyfter och landar, och går sedan in i horisontell "flygplan". Trots omöjligheten att landa "på ett flygplan" är det inte en tiltrotor, eftersom propellrarna inte vrider sig i förhållande till flygplanets vinge och flygkropp när man byter till ett horisontellt flygläge. Komplexiteten i schemat ligger i organisationen av kontroll i lägena för vertikal och horisontell flygning, såväl som övergångslägen - det är svårt för piloten att navigera, eftersom samma kontroller utför olika funktioner i olika lägen, dessutom synlighet är svårt i vertikala lägen. Icke desto mindre gjorde frånvaron av stora svängbara delar, såväl som ett enda kraftverk för vertikala och horisontella flyglägen, det möjligt att förenkla enhetens design, och detta schema var populärt bland designers under lång tid. Detta schema användes av både jet- och skruv-VTOL-flygplan. Några få VTOL-flygplan byggda enligt detta schema förblev experimentella prototyper.
Ett VTOL-flygplan med fällbar rotor ( folding retractable rotor ) utvecklades i USA på 1950-talet. För start och landning, samt vid behov flygning i svävningsläge eller låga hastigheter, fälldes huvudrotorn ut och sattes i rörelse, och under marschflygningen i cruisingläge, när flygplanet fick den erforderliga hastigheten, vek den tillbaka [4] . Jetdriven huvudrotor, två ramjetmotorer i miniatyr i båda ändarna av huvudrotorbladen, som fungerar oberoende av flygplanets huvudframdrivningssystem och driver två framdrivningspropellrar, som dåtidens konventionella kolvflygplan. Utvecklingen av flygplanet utfördes av Hiller Helicopters i Palo Alto , Kalifornien , på uppdrag av US Air Force Research and Development Administration, [5] [6] - detta överensstämde med företagets policy att diversifiera verksamhetsområden, dessutom till helikoptrar började Hiller designa gyroplan sedan 1955, coleoptrar och andra rotorfarkoster. Bänktester och tester av den övergripande modellen i vindtunneln utfördes vid Aviation Research Center vid Wright-Patterson Air Force Base [7] [8] . Tester av en ny typ av huvudrotor och jetdriven ramjet utfördes direkt på Hillerfabriken [4] . Frågan kom inte till produktionen av en experimentell prototyp av VTOL-flygplan och flygtester.
1972, i designbyrån. Mile , ett projekt av Mi-30 propellerplan uppstod , som hade ett klassiskt schema med ett par roterande propellrar (gondoler med propellrar och motorer). Inom ramen för detta projekt genomfördes analytiska och designstudier som bestod av både teoretiskt arbete och tester av modeller av vridskruven på ett aerodynamiskt stativ. Baserat på resultaten av dessa arbeten gjordes ändringar i propellerdesignen, till exempel ökade startvikten från 10,6 till 30 ton, med en samtidig ökning av motoreffekt och nyttolast. Konstruktionen av de första flygande modellerna var planerad till 1986-1995, men på grund av problemen med Perestroika byggdes inte Mi-30 [3] . Det finns också uppgifter om att fyra prover släpptes, men under destillationen till demonstrationsplatsen tappade tre av dem kontrollen efter att ha fallit i en storm. Det är inte känt om denna incident var ett pilotfel eller en ofullkomlighet i grundkonceptet, men arbetet med att skapa konvertiplan stoppades.
Ett av de första ryska konvertiplanen var projektet av Aeroxo LLC - ERA-100, utvecklat sedan 2012 och presenterat på MAKS-2015 flygmässan. För närvarande utvecklar och driver Aeroxo LLC, baserat på en patenterad aerodynamisk design, en familj av tiltrotor ERA-54x, med en startvikt på upp till 30 kg. Hon designade även tiltrotorn Aviabike ERA, som var finalist i Boeings GoFly-tävling.
En av de mest energieffektiva och högteknologiska lösningarna idag är tiltrotorn från ADA Aerospace - TRIADA-projektet (baserat på deras patenterade aerodynamiska design, beskriven i patentet för uppfinningen som utfärdats av företaget). Utvecklarna löste ett antal nyckelproblem i detta system, vilket gjorde det möjligt att uppnå hög flygprestanda jämfört med andra lösningar.
På flygmässan MAKS - 2017 presenterades en prototyp av en experimentell obemannad tiltrotor VRT30, utvecklad av Russian Helicopters Holding . Baserat på det är det planerat att skapa en bil för militären med en startvikt på upp till två ton.
Kronstadtgruppen [ 9] förbereder också sin egen version av en tung obemannad tiltrotor .
Bekymmer "Kalashnikov" i februari 2021 demonstrerade ett obemannat flygfordon ZALA VTOL tiltrotor [10] .
| VJ 101C LH | Ritning - "Bell D-188A under flygning" |
| Flygplan | |
|---|---|
| Planerare | |
| Rotary-vingad | |
| Aerostatisk | |
| Aerodynamisk | |
| Raketdynamik | |
| Övrig | |