Наконечник форсунки - Tip jet

В Hiller Hornet был одним из первых самолетов с реактивным двигателем.
Наконечник форсунки SNCASO Djinn

А наконечник струи это реактивный самолет сопло на кончике некоторых вертолет лопасти ротора, используемые для вращения ротора, очень похожи на Екатерина колесо фейерверк. Форсунки с наконечником заменяют обычный привод вала и имеют то преимущество, что крутящий момент на планере, не требуя наличия рулевого винта. Некоторые простые монокоптеры состоят только из одного лезвия с ракетным наконечником.[1][2]

Жиклеры наконечников могут использовать сжатый воздух, подаваемый отдельным двигатель, чтобы создать струю толкать. Другие типы используют систему, которая функционирует аналогично форсаж (повторный нагрев) на обычном реактивном двигателе, за исключением того, что вместо повторного нагрева газовой струи они служат в качестве основного нагревателя, создавая большую тягу, чем поток только предварительно сжатого воздуха; лучшее описание этого - увеличение тяги. Другие конструкции включают ПВРД или даже полный турбореактивный двигатель. Некоторые, известные как Ракета на роторе Системы включают размещение ракет на концах лопастей ротора, которые заправляются из бортового топливного бака.[3]

Если двигатель вертолета выходит из строя, сопла на роторе увеличивают момент инерции, что позволяет ему накапливать энергию, что делает успешное выполнение Автоматический поворот посадка несколько проще. Тем не менее, головная струя также обычно создает значительное дополнительное сопротивление воздуха, что требует более высокой скорости снижения и означает, что для выживания должен произойти очень внезапный переход к посадочной ракете, с небольшим правом на ошибку.

История

Происхождение

В 1900-х годах австрийский Людвиг Витгенштейн исследовали использование сопел для привода воздушный винт во время учебы авиационная техника в Манчестерский университет, в Соединенном Королевстве. Концепция Витгенштейна требовала, чтобы воздух и газ подавались вдоль лопастей гребного винта в камеры сгорания на конце каждой лопасти, после чего эти газы подвергались сжатию за счет центробежной силы, создаваемой вращающимися лопастями, и, таким образом, генерировали достаточно тепла для воспламенения.[4] В 1911 году Витгенштейну удалось обеспечить патент связанных с его реактивной работой наконечника.[5]

Несмотря на относительно раннее происхождение концепции, достижение следующего шага в практическом применении оказалось очень трудным, во многом из-за того, что конструкции гребных винтов той эпохи были относительно примитивными и несовместимыми с конструктивными изменениями, необходимыми для реализации реактивных двигателей Витгенштейна. Пройдет много лет, прежде чем будет разработана конструкция лезвия, которая могла бы поддержать нововведение. Винты того периода обычно были деревянными, тогда как более современные лопасти гребных винтов обычно состоят из композитные материалы или же прессованная сталь ламинаты; последняя изготавливается в виде отдельных половинок перед свариванием вместе, что дает лопасти полую внутреннюю часть и, следовательно, идеальный путь для направления воздуха и газа для концевой струи.[4] Прогресс в области реактивного винта был еще больше затруднен отсутствием у Витгенштейна практического опыта работы с механизмами.[6] В конце концов, он потерял интерес к авиации и прекратил свою инженерную работу, Витгенштейн стал более известен своей более поздней работой в качестве философ.[7]

В 1920-х годах итальянский авиационный инженер Витторио Исакко спроектировал и построил несколько нестандартных винтокрылых аппаратов, которые стали известны как Helicogyre. В 1929 году Helicogyre K1171 изготовлен британским авиастроителем S.E. Saunders Limited, и был доставлен в Royal Aircraft Establishment (RAE) в Фарнборо автомобильным транспортом, где он прошел ограниченные испытания до того, как программа была прекращена.[8][9] Хотя в Helicogyre не использовались реактивные двигатели, вместо этого они приводились в движение поршневыми двигателями, расположенными на концах поворотного крыла, Исакко предвидел, что они могут быть заменены реактивными.[10]

Еще одним пионером в области концевых реактивных двигателей стал российско-американский инженер. Евгений Михаил Глухарев, изобретатель Струя давления Gluhareff.[11]

В полет

Модель Doblhoff WNF 342 V4

Вовремя Вторая мировая война, Немецкий инженер Фридрих фон Добльхофф предложил установить на вертолет ПВРД расположен на концах ротора. Его идея получила дальнейшее развитие, и в 1943 г. WNF 342 V1 стал первым вертолетом с реактивным двигателем; он использовал обычный поршневой двигатель для привода как компактного гребного винта, так и воздушный компрессор для подачи воздуха (впоследствии смешанного с топливом) через каналы в головке ротора и полые лопасти ротора в камеры сгорания, установленные на концах ротора.[12] В дополнение к экспериментальному использованию WNF 342 в Германии, два прототипа были получены Соединенные Штаты когда конфликт подошел к концу.[13]

Впоследствии Добльхофф присоединился к американскому авиастроителю. McDonnell Aircraft, который разработал и запустил Макдоннелл XV-1, экспериментальный гиродин, в начале 1950-х гг. Этот винтокрыл был классифицирован как конвертоплан; двигательная установка была приведена в действие одним Континентальная постройка R-975 радиальный двигатель который приводил в действие пару воздушных компрессоров для подачи воздуха высокого давления через трубопровод в лопастях ротора в камеру сгорания на каждой из трех вершин ротора, где горелка воспламеняла топливо для увеличения тяги, которая приводила в движение роторы и позволяла транспортному средству двигаться. летать как на обычном вертолете.[14] Однако при горизонтальном полете компрессоры были отключены от двигателя, который вместо этого приводил в движение двухлопастной толкающий винт; в прямом полете 80 процентов подъемной силы создавалось крылом, а остальная часть создавалась несущим винтом, который авторотационный примерно на 50% от его оборотов при прямом питании.[15][16] XV-1 был отменен из-за его невыгодной сложности и быстрого развития обычных вертолетов.[17]

В Фэйри Ротодин прототип, около 1959 г.

Инженер Август Стефан приписывают производство головных реактивных двигателей, используемых британским авиастроительным интересом Fairey Aviation.[нужна цитата ] После Второй мировой войны Fairey Aviation стремилась исследовать винтокрылые самолеты, разрабатывая Fairey FB-1 Гиродин в соответствии с Спецификация E.16 / 47.[18] Второй FB-1 был модифицирован для исследования ротора с приводом от концевой струи, соединенного с парой гребных винтов, установленных на коротких крыльях; позже он был переименован в Джет Гиродин.[19] Другой винтокрылый аппарат, разработанный фирмой, Сверхлегкий вертолет Fairey был компактным бок о бок двухместным транспортным средством, в котором использовались реактивные двигатели с приводом от одного Turbomeca Palouste турбореактивный двигатель.[20] Типа привел контракт с Министерство снабжения для четырех самолетов, пригодных для летных испытаний; Впоследствии возможности Ultra-light были продемонстрированы на многочисленных военных учениях, авиашоу и даже на море.[20] Однако британская армия стала больше ориентироваться на соперника. Сондерс-Роу Скитер, якобы из-за интереса к последнему со стороны правительства Германии.[21]

Составлено по спецификации авиакомпании British European Airways (BEA) для пассажирского винтокрылого аппарата, относящегося к Автобус BEA,[22] Фейри приступил к разработке Фэйри Ротодин. 6 ноября 1957 года прототип Rotodyne выполнил свою первый полет, пилотирует главный летчик-испытатель вертолета Командир эскадрильи У. Рон Геллатли и помощник главного летчика-испытателя вертолета Лейтенант командир Джон Г.П. Мортон в роли второго пилота.[23][24] 10 апреля 1958 года Rotodyne совершил свой первый успешный переход из вертикального полета в горизонтальный, а затем обратно в вертикальный.[24][25] 5 января 1959 года Rotodyne установил мировой рекорд скорости в категории конвертопланов - 307,2 км / ч (190,9 миль в час) на замкнутой трассе длиной 60 миль (100 км).[26][27]

И BEA, и RAF публично заявили о своем интересе к Rotodyne, последний разместил первоначальный заказ на этот тип.[28] Сообщается, что более крупный дизайн Rotodyne Z может быть разработан для размещения до 75 пассажиров и, если он оборудован Роллс-Ройс Тайн двигатели, имели бы проектную крейсерскую скорость 200 узлов (370 км / ч). Он сможет перевозить почти 8 тонн (7 тонн) груза; грузы могли включать несколько Британская армия транспортных средств и неповрежденного фюзеляжа некоторых истребителей внутри фюзеляжа.[29] Несмотря на то, что большая часть опытно-конструкторских работ уже завершена, британское правительство заявило, что больше не будет поддерживать Rotodyne по экономическим причинам. Соответственно, 26 февраля 1962 года официальное финансирование Rotodyne было прекращено.[30][31]

В производство

Вид на мачту ротора и лопасть ротора Джинна

Французский производитель самолетов Sud-Ouest будет первой компанией, которая добьется серийного производства подвески винтокрылых машин реактивный самолет двигательная установка.[32] Первоначально разработав наконечник со струйным приводом Sud-Ouest Ариэль для чисто экспериментальных целей у фирмы было достаточно уверенности, чтобы продолжить производство стандартного винтокрылого аппарата, Sud-Ouest Djinn.[33] Одноместный прототип, обозначенный S.O.1220, был сконструирован для использования в качестве испытательного стенда воздушной двигательной установки винтокрылого летательного аппарата.[34][35] В Французская армия поощрил строительство большой предсерийной партии из 22 вертолетов для целей оценки. Первый из них поднялся в воздух 23 сентября 1954 года. Три предсерийных винтокрыла были приобретены Армия США, обозначив это YHO-1, для собственных испытаний; по словам автора авиации Стэнли С. Макгоуэна, армия США мало интересовалась этим типом.[36] По словам автора Уэйна Муца, армия США сочла YHO-1 отличной оружейной платформой, но была вынуждена отказаться от своего интереса из-за политической оппозиции закупке винтокрылых летательных аппаратов неамериканского происхождения.[37]

Помимо французских военных, еще десять стран разместили заказы на этот тип; например, партия из шести винтокрылых машин, которые были закуплены Немецкая армия.[36] Производство джиннов прекратилось в середине 1960-х годов, когда было построено 178 джиннов; этот тип был фактически заменен более традиционным и весьма успешным Aérospatiale Alouette II.[33][38] Некоторые джинны были проданы гражданским операторам; в этом качестве они часто были оснащены для сельскохозяйственный целей, оборудованных химическими баками и распылителями.[36] В конце 1950-х годов улучшенная версия джинна, предварительно обозначенная как Джинн III или же Супер Джинн, изучается Sud Aviation. Как и предполагалось, спроектированный Супер Джинн принял бы более новый Turbomeca Palouste IV двигатель наряду с другими изменениями для большей мощности и выносливости, чем исходная серийная модель.[32][39]

Винтокрылые двигатели

Форсунки с холодным наконечником

Сжатый воздух в форсунках с холодным наконечником обычно выходит при довольно высоких температурах из-за эффектов нагрева и сжатия, но их называют "холодными" форсунками.[нужна цитата ] отличать их от реактивных двигателей, сжигающих топливо для нагрева воздуха для большей тяги; аналогично разнице между «холодным» и «горячим» выхлопами на Харриер "Джамп Джет", который использует «холодный» воздух, нагретый до нескольких сотен градусов за счет сжатия внутри компрессора низкого давления Пегас двигатель.)

  • Авимеч Стрекоза ДФ-1 - американец пероксид водорода вертолет с двигателем
  • Дорнье До 32 - Немецкий сверхлегкий реактивный вертолет, совершил первый полет 29 июня 1962 года: построено 4 экземпляра.
  • Дорнье До 132 - Немецкий проект реактивного вертолета, отмененный в 1969 году.
  • Fiat 7002 - Итальянский реактивный вертолет, первый полет в 1961 году, построен всего один.
  • Персиваль стр.74 - использовали вторые компрессоры для смешивания выхлопа турбины с большим количеством воздуха для истечения на законцовках крыльев. Двигатели никогда не производили достаточной мощности, и поэтому он никогда не летал. Дальнейшая разработка с использованием более мощных двигателей была отменена.
  • Sud-Ouest Ариэль - французский вертолет с реактивным двигателем, совершил первый полет в 1947 году; построено три прототипа.
  • Sud-Ouest Djinn - французский вертолет с реактивным двигателем, совершил первый полет в 1953 году; 178 построено.
  • VFW-Fokker H2 - Немецкая пилотная версия автожира, адаптированная для автожира Bensen B-8 с ротором с коническим приводом.
  • VFW-Fokker H3 - немецкий реактивный составной вертолет; два построили и полетели.[40]

Форсунки с горячим наконечником

  • Добльхофф WNF 342 - Немецкий вертолет времен Великой Отечественной войны с реактивным двигателем.
  • Сверхлегкий вертолет Fairey - Первый полет в 1955 году. Четыре из них были построены для использования в военных целях, но отсутствие интереса привело к тому, что Фейри сосредоточилась на более крупном проекте Rotodyne.
  • Fairey Jet Gyrodyne - Британский экспериментальный ротор с реактивным двигателем. составной автожир, предоставляя данные для Fairey Rotodyne. Первый полет в 1954 году.
  • Фэйри Ротодин - Соединительный гиродин UK с ротором, приводимым в движение соплами (сжатый воздух и топливо, сжигаемое в камерах сгорания) для вертикального взлета и посадки. 48-местный ближнемагистральный авиалайнер. Первый полет состоялся в 1957 году. Отменен из-за отсутствия коммерческого интереса; отчасти из-за беспокойства по поводу шума работающих жиклеров.
  • Хьюз XH-17 - Американский летающий кран с приводом от реактивной горелки (самый большой ротор любого типа на вертолете), отменен из-за неэффективной конструкции (дальность действия около 40 миль (64 км))
  • Макдоннелл XV-1 - Американский экспериментальный состав гиродин. конкурировал с поворотным ротором Bell XV-1. Летал в 1954 году, но был отменен из-за недостаточного преимущества перед современными вертолетами.

Ramjets

  • Hiller YH-32 Hornet - Американский прямоточный воздушно-реактивный вертолет, первый полет в 1950 году, «реактивный джип» имел хорошую грузоподъемность, но в остальном был плохим.
  • Миль В-7 - советский прямоточный воздушно-реактивный вертолет
  • Фокке-Вульф Fw Triebflügel Немецкий перехватчик времен Второй мировой войны с ПВРД - не построен
  • H-3 Колибри Голландский дизайн 1950-х годов. Nederlandse Helikopter Industrie; 11 построено.

Pulsejets

Основная статья: импульсный

Ракеты

(Примечание: топливо и окислитель подают в камеры сгорания на концах ротора.)

  • Ракетный вездеход Roton - Американская концепция многоразовой ракеты, первоначально разработанная с ротором с ракетным двигателем.

Смотрите также

Рекомендации

Цитаты

  1. ^ Пеклич, Иосиф. «Построй монокоптер». Спортивная ракетная техника, 44, 2 марта – апрель 2001 г. с. 34.
  2. ^ Ходж, Джон. «Обзор монокоптера C6 MII». Косрокетер, 12, 4, июль – август 2000 г. с. 4-5.
  3. ^ Кларк, Джон Д. (23 мая 2018 г.). Зажигание!. Издательство Университета Рутгерса. Дои:10.2307 / j.ctv157bf4. ISBN  9780813599199.
  4. ^ а б Лемко, Ян (22 января 2007 г.). "Авиационное расследование Витгенштейна". Примечания и отчеты Лондонского королевского общества. 61 (1): 39–51. Дои:10.1098 / RSNR.2006.0163. JSTOR  20462605. S2CID  145564093.[постоянная мертвая ссылка ]
  5. ^ Монах 1990, стр. 30-35.
  6. ^ Май 2015 г., стр. 137.
  7. ^ Монах 1990, стр. 30.
  8. ^ Миккомс и Морган 1994, стр. 131.
  9. ^ «Сондерс Роу Скитер». Полет, 1956. с. 355.
  10. ^ "Геликогир"'", Полет: 244–245, 21 марта 1929 г.
  11. ^ Барретт, Рональд. «Реактивный двигатель давления Глуарефа» (PDF).
  12. ^ Форд 2013, стр. 224.
  13. ^ Апостоло 1984, с. 18, 126.
  14. ^ "Конвертоплан McDonnell XV-1". airandspace.si.edu. Получено 12 ноября 2020.
  15. ^ Уоткинсон 2004, стр. 355.
  16. ^ Хардинг 1997,[страница нужна ]
  17. ^ Маркман 2000,[страница нужна ]
  18. ^ Вуд, 1975, с. 108-111.
  19. ^ Вуд 1975, стр. 118.
  20. ^ а б Тейлор 1974, стр. 398–404
  21. ^ Дерево 1975, п. 115
  22. ^ Вуд 1975, стр. 116.
  23. ^ «Лейтенант Джонни Мортон - некролог». Телеграф, 6 июля 2014 г.
  24. ^ а б Вуд 1975, стр. 120.
  25. ^ Тейлор 1976, стр. 97.
  26. ^ «Запись FAI ID № 13216 - Rotodyne, Скорость по замкнутому кругу 100 км без полезной нагрузки». В архиве 17 февраля 2015 г. Wayback Machine Fédération Aéronautique Internationale, Дата записи 5 января 1959 г. Дата обращения: 29 ноября 2013 г.
  27. ^ Винчестер 2005, стр. 96.
  28. ^ Вуд 1975, стр. 121.
  29. ^ Wood 1975, стр. 122-124.
  30. ^ Джастин Паркинсон (12 февраля 2016 г.). «Почему не работал полуплан, полувертолет?». BBC. Получено 12 февраля 2016.
  31. ^ Вуд, 1975, с. 124-125.
  32. ^ а б «Hew French Helicopters». Международный рейс, 17 апреля 1959. с. 512.
  33. ^ а б Бойн 2011, стр. 101.
  34. ^ «Вертолет летит по воздуху». Популярная наука, Апрель 1953 г.
  35. ^ "Вихрь горячего воздуха" Полет, 18 декабря 1953 г., с. 8.
  36. ^ а б c Макгоуэн 2005, стр. 74.
  37. ^ Муца 2010, стр. 19.
  38. ^ "Франция." Международный рейс, 11 мая 1961 г. с. 626.
  39. ^ «Вертолеты мира ...» Международный рейс, 15 мая 1959. стр. 684.
  40. ^ Робб, Раймонд Л., «Гибридные вертолеты: стремление к скорости» (PDF), Вертифлит, Американское вертолетное общество (лето 2006 г.), стр. 34, заархивировано оригинал (PDF) на 2006-09-27

Библиография

  • Апостоло, Джорджио. Иллюстрированная энциклопедия вертолетов. Bonanza Books, Нью-Йорк, 1984. ISBN  0-517-43935-2.
  • Бойн, Уолтер. Как вертолет изменил современную войну. Издательство «Пеликан», 2011. ISBN  1-455-615684.
  • Форд, Роджер (2013). Секретное оружие Германии Второй мировой войны. Лондон, Соединенное Королевство: Янтарные книги. ISBN  9781909160569.</ref>
  • Хардинг, Стивен. Самолеты армии США с 1947 г. Иллюстрированный справочник. Шиффер военная / история авиации. Атглен, Пенсильвания: Schiffer Pub, 1997. ISBN  0-7643-0190-X.
  • Маркман, Стив и Уильям Г. Холдер. Прямо вверх История вертикального полета. Шиффер военная / история авиации. Атглен, Пенсильвания: Schiffer Pub, 2000. ISBN  0-7643-1204-9.
  • Мэйс, Вулф (2015). «Витгенштейн в Кембридже». Портреты Витгенштейна. Блумсбери. ISBN  9781472589781.
  • Макгоуэн, Стэнли С. Вертолеты: иллюстрированная история их воздействия. ABC-CLIO, 2005. ISBN  1-851-094687.
  • Миккомс, К. Дж .; Морган, Е. Б. (1994). Файл спецификации британских самолетов. Тонбридж, Кент, Англия: Эйр-Британия. ISBN  0-85130-220-3.
  • Монах, Рэй (1990). Людвиг Витгенштейн: долг гения. Свободная пресса. ISBN  9781448112678.
  • Муца, Уэйн. Боевые вертолеты: смертоносные боевые системы оружия. Специальная пресса, 2010. ISBN  1-580-071546.
  • Тейлор, Х. (1974). Fairey Aircraft с 1915 года. Лондон: Putnam Publishing. ISBN  0-370-00065-X.CS1 maint: ref = harv (связь)
  • Уоткинсон, Джон (2004). Искусство вертолета. Эльзевир Баттерворт-Хайнеманн. п. 355. ISBN  07506-5715-4.
  • Винчестер, Джим, изд. "Фейри Ротодин". Концепт самолета (Факты об авиации). Рочестер, Кент, Великобритания: Grange Books plc, 2005. ISBN  978-1-84013-809-2.
  • Вуд, Дерек. Проект отменен. Издательство Макдональд и Джейн, 1975. ISBN  0-356-08109-5.

внешняя ссылка