Фенестрон - Fenestron

Фенестрон Еврокоптер EC135 с неравномерным расстоянием между лезвиями для снижения уровня шума.

А Фенестрон (иногда также называют веер или расположение "веером в плавниках"[1]) является защищенным хвостовой винт из вертолет действует как канальный вентилятор. Период, термин Фенестрон является товарным знаком международного консорциума по производству вертолетов. Вертолеты Airbus (ранее известный как Еврокоптер ). Само слово происходит от Окситанский срок для маленькое окно,[N 1] и в конечном итоге происходит от латинского слова фенестра за окно.[3][4][5]

Фенестрон отличается от обычного рулевого винта тем, что он встроен в хвостовое оперение винтокрылого аппарата и, как и обычный рулевой винт, который он заменяет, действует, чтобы противодействовать крутящий момент главного ротора. В то время как обычные хвостовые винты обычно имеют две или четыре лопасти, фенестроны имеют от семи до восемнадцати лопастей; они могут иметь переменный угловой интервал, чтобы шум распределялся по разным частотам.[6] Помещая вентилятор в канал, можно получить несколько явных преимуществ по сравнению с обычным хвостовым винтом, например, уменьшение вихревые потери на наконечнике, потенциал для существенного снижения шума, а также защита как самого хвостового винта от повреждений при столкновении, так и наземного персонала от опасности, создаваемой традиционным вращающимся винтом.[5][7]

Впервые он был разработан французской компанией для использования на действующем винтокрыле. Sud Aviation (теперь часть Вертолеты Airbus ), впервые принятые на Aérospatiale Gazelle. С тех пор компания (и ее преемники) установили фенестроны на многие свои вертолеты.[2] Другие производители также ограниченно использовали Фенестрон в некоторых своих продуктах, в том числе американская аэрокосмическая корпорация. Белл Текстрон и Боинг, российский производитель винтокрылых машин Камов, Китайский Harbin Aircraft Industry Group и японский конгломерат Kawasaki Heavy Industries.

История

SA 342M Gazelle легкой авиации французской армии (ALAT), первый вертолет с системой Фенестрон, запущенный в производство
Фенестрон на Кавасаки ОН-1 разведывательный вертолет
Фенестрон на Камов Ка-60 на авиасалоне МАКС, 2009 г.

Концепция Фенестрона была впервые запатентована в Великобритании Глазго инженерная компания G. & J. Weir Ltd. Он был разработан британским авиационный инженер Пуллин К.Г. как усовершенствование вертолетов в британском патенте № 572417 и зарегистрирован как поданный в мае 1943 года. В то время Weir принимал участие в разработке Компания Cierva Autogiro, кто был Холдинговая компания на патент.[8] По идее, изобретение должно было функционировать в качестве жизнеспособной замены обычного рулевого винта с целью повышения безопасности и характеристик такого оборудованного винтокрылого аппарата.[9] Тем не менее, эта ранняя работа в Великобритании не привела бы напрямую к выпуску Cierva продукта, использующего это нововведение. Вместо этого «Фенестрон» будет развиваться только в 1960-х годах не связанной компанией.

Фенестрон впервые применил на практике французский авиастроитель. Sud Aviation, которые решили внедрить его на второй экспериментальной модели разрабатываемой SA 340 (первый прототип оснащался обычным рулевым винтом с противовращающим моментом).[10] Фенестрон SA 340 был разработан французским аэродинамиком Полем Фабром; необычно, что это устройство было продвигающееся лезвие, установленное вверху, вопреки общепринятой практике, но это было рассмотрено, чтобы оказать небольшое влияние на этот конкретный вертолет.[2][11] Таким образом, 12 апреля 1968 года SA 340 стал первым винтокрылым аппаратом, летавшим с хвостовым оперением Fenestron.[5] Будучи признанным удовлетворительным, это хвостовое оперение было сохранено и запущено в производство на усовершенствованной модели винтокрылого аппарата, получившей обозначение Aérospatiale SA 341 Газель.[12]

Со временем конструкция и характеристики Фенестрона были улучшены компанией Sud Aviation и ее преемниками, а также другими компаниями. В конце 1970-х гг. Aérospatiale (в которую вошла компания Sud Aviation) выпустила полностьюсоставной единица измерения; в первую очередь это отличалось изменением направления вращения лопасти на противоположное, а также использованием воздуховода на 20% большего диаметра для большей эффективности.[5][2] Этот блок был установлен на Aérospatiale SA 360 Dauphin, наряду с более успешными AS365 Дофин модель и ее производные. В то время как дальнейшие летные эксперименты проводились с использованием еще большего Фенестрона на SA 330 Puma Примерно в то же время был сделан вывод о том, что существуют практические ограничения на размер вертолета с такой конфигурацией, и в серийных образцах Puma вместо этого был сохранен обычный рулевой винт.[13]

В течение 1990-х годов Фенестрон третьего поколения производил Еврокоптер (Транснациональный преемник Aérospatiale), оснащенный неравномерно расположенными лопастями для оптимизации уровня шума; это устройство было впервые установлено на EC135 вертолет, а позже был включен в конструкции EC130 и EC145, последняя из которых изначально производилась более десяти лет с обычным рулевым винтом.[14] В течение 2010-х годов многонациональный производитель вертолетов Вертолеты Airbus (переименованная версия компании Eurocopter) разработали Фенестрон для своего нового H160 - винтокрылый самолет средних размеров; В этой редакции канал вентилятора был намеренно наклонен на 12 градусов для достижения улучшенных характеристик и большей стабильности при работе с более высокой полезной нагрузкой и полетах на более низких скоростях.[5]

Фенестрон обычно работает в паре с более крупным вертикальным стабилизатором, который также выполняет роль компенсации крутящего момента; эта конфигурация снижает износ лопастей Fenestron и коробка передач системы, что, в свою очередь, приводит к экономии на обслуживании.[11] Кроме того, внедрение устройств большего диаметра, хотя и создает некоторые инженерные проблемы, обычно увеличивает их эффективность и снижает их требования к мощности.[15] Усовершенствованные реализации Фенестрона снабжены статорами и регулируемыми грузами, чтобы оптимизировать лопасти для снижения требуемой мощности и накладываемых нагрузок управления шагом. В течение 2010-х годов Airbus Helicopters заявила, что ожидает дальнейшего совершенствования конструкции Fenestron, чтобы он соответствовал винтокрылым машинам увеличивающейся грузоподъемности и позволял вносить дополнительные инновации в полевых условиях.[2]

Благодаря многочисленным слияниям компаний Sud Aviation и Airbus Helicopters, значительное количество легких, средних и средних вертолетов использовали Fenestron в качестве рулевого винта с ограничением крутящего момента. Такие реализации можно найти на многих вертолетах из линейки Eurocopter, таких как Eurocopter EC120 Colibri, EC130 ECO Star, EC135 (и EC635, военная версия EC135), EC145, то AS365 N / N3 Дофин (также построенный как HH-65 Дельфин, специальный вариант, используемый Береговая охрана США, а построенный по лицензии Харбин Z-9 ), а увеличенный EC155 Супер Дофин (более широкая, тяжелая и усовершенствованная версия серии AS365 N / N3).[15]

Помимо Airbus Helicopters и его предшественников, другие компании также использовали механизмы предотвращения крутящего момента Fenestron. Одним из таких вертолетов был американский Boeing / Sikorsky RAH-66 Comanche, а незаметный воздушная разведка вертолет, который был отменен в 2004 году. Хвостовые винты с вытяжными вентиляторами также использовались в России. Камов Ка-60 вертолет средней грузоподъемности,[16] а также о японских военных Кавасаки ОН-1 Ниндзя разведывательная винтокрылая машина. Французский производитель легких вертолетов Hélicoptères_Guimbal также использовал Фенестрон для своих Guimbal Cabri G2, компактный винтокрылый двигатель с поршневым двигателем.[12] Китайский Harbin Aircraft Industry Group использовать фенестрон в Z-19 разведывательно-ударный вертолет. Американец Белл Текстрон в Bell 360 Invictus предлагаемая конструкция вертолета, предназначенная для удовлетворения требований армии США в отношении Самолеты-разведчики будущего.

Преимущества

Деталь механизма регулировки высоты тона EC135 фенестрон
  • Повысился безопасность для людей на земле, потому что корпус обеспечивает периферийную защиту;[5][17]
  • Значительно сниженный уровень шума и вибрации за счет закрытых кончиков лезвий и большего количества лезвий;[5][17]
  • Снижение требований к мощности на крейсерском этапе полета.[18]
  • Обычно легче и меньше обычных аналогов.[19][9][N 2]
  • Более низкая восприимчивость к повреждение посторонним предметом потому что ограждение снижает вероятность засасывания незакрепленных предметов, таких как небольшие камни;[12]
  • Повышенная эффективность регулирования крутящего момента и снижение нагрузки на пилота.[21]
  • У хвостового винта меньше шансов стать причиной аварии, потому что он не нанесет удар по окружающей среде.

Недостатки

Недостатки Фенестрона общие для всех. канальные вентиляторы по сравнению с пропеллерами. Они включают:

  • Увеличение веса,[22] потребляемая мощность,[23] и увеличение сопротивления воздуха от ограждения;
  • Более высокая стоимость строительства и покупки.[18]
  • Увеличение мощности, требуемой во время полета в режиме висения.[18]

Смотрите также

Рекомендации

Примечания

  1. ^ Поль Фабр родился в Экс-ан-Провансе и был предан своим корням. Он выбрал имя Фенестру, провансальское значение слова маленькое круглое окно, чтобы обозначить его изобретение закрытого ротора.[2]
  2. ^ Вычислительное моделирование показало, что максимально достижимая тяга Фенестрона в два раза выше, а при одинаковой мощности тяга была немного больше, чем у обычного ротора того же диаметра.[20]

Цитаты

  1. ^ Лейшман 2006, стр. 321.
  2. ^ а б c d е Колонжи, Моник. «История фенестрона». Вертолеты Airbus, Дата обращения: 16 апреля 2018.
  3. ^ Праути, Рэй. Аэродинамика вертолета, Helobooks, 1985, 2004. с. 266.
  4. ^ «30 лет инноваций». fenestron.com.[постоянная мертвая ссылка ]
  5. ^ а б c d е ж грамм Хубер, Майк. «Фенестрону исполняется 50 лет». AIN Online, 12 апреля 2018.
  6. ^ Корда, 2017, стр. 33–34.
  7. ^ Лейшман 2006, стр. 324.
  8. ^ «Номер публикации: 572417 - Улучшения в вертолетах». patentscope.wipo.int, 24 мая 1943 г.
  9. ^ а б Прути 2009, с. 266.
  10. ^ Лейшман 2006, стр. 43.
  11. ^ а б Прути 2009, с. 267.
  12. ^ а б c «Кабри G2 Фенестрон». В архиве 2018-04-17 в Wayback Machine Collegeaviationdegree.com, Дата обращения: 16 апреля 2018.
  13. ^ «Фенестрон, Истоки: Эпизод первый». Вертолеты Airbus, 12 апреля 2018.
  14. ^ «Новый самолет EC145 T2 Airbus Helicopters сертифицирован». Вертолеты Airbus, 17 апреля 2014 г.
  15. ^ а б Prouty 2009, стр. 266–267.
  16. ^ Лейшман 2006, стр. 46.
  17. ^ а б Гей 2004, стр. 180.
  18. ^ а б c Ньюман 2005,[страница нужна ]
  19. ^ Лейшман 2006, стр. 315, 321.
  20. ^ «Испытания в режиме парения и в аэродинамической трубе закрытых роторов для улучшения конструкции микровоздушного аппарата». С. 65–66. Университет Мэриленда, 2008. Дата обращения: 15 марта 2013.
  21. ^ «Больше инноваций с фирменным рулевым винтом Eurocopter». Вертолеты Airbus, 8 марта 2011 г.
  22. ^ Корда 2017, стр. 34.
  23. ^ Джонсон 2013, стр. 282.

Библиография

  • Корда, Стивен. Введение в аэрокосмическую технику с точки зрения летных испытаний. Джон Вили и сыновья, 2017. ISBN  1-1189-5338-X.
  • Гей, Даниэль. Композиционные материалы: дизайн и применение. CRC Press, 2014. ISBN  1-4665-8487-4.
  • Джонсон, Уэйн. «Винтокрылая аэромеханика». Издательство Кембриджского университета, 2013. ISBN  1-1073-5528-1.
  • Лейшман, Гордон Л. "Принципы аэродинамики вертолета". Издательство Кембриджского университета, 2006. ISBN  0-5218-5860-7.
  • Ньюман, Рон. Технические, аэродинамические и эксплуатационные аспекты вертолета. BookBaby, 2015. ISBN  1-4835-5878-9.
  • Праути, Рэй. Аэродинамика вертолета Том I. Lulu.com, 2009. ISBN  0-5570-8991-3.

внешняя ссылка