Tip jet - Tip jet

A Hiller Hornet volt az első tipusú sugárhajtású repülőgép.
Az SNCASO Djinn tipusú sugara

A tip jet egy jet fúvóka csúcsán néhány helikopter rotorlapátok, használt a forgórész forgatása, mint egy Catherine kerék tűzijáték . A csúcsfúvókák kicserélik a normál tengelyhajtást, és előnyük, hogy nem tesznek nyomatékot a repülőgép vázára, így nincs szükség farokrotor jelenlétére. Néhány egyszerű monokopter nem áll másból, csak egyetlen pengéből, egy csúcsrakétával .

Tipp fúvókák is, sűrített levegő által biztosított külön motor , hogy hozzon létre jet tolóerő . Más típusok olyan rendszert használnak, amely hasonlóan működik, mint egy hagyományos sugárhajtómű utánégetője (újramelegítés) , azzal a különbséggel, hogy a gázsugár újramelegítése helyett elsődleges fűtőként szolgálnak, nagyobb nyomóerőt hozva létre, mint az önmagában előre sűrített levegő áramlása; ennek legjobb leírása a tolóerő növelése . Más kivitelek tartalmaznak ramjets vagy akár egy komplett turbó motor. Néhány, a Rocket On Rotor rendszer néven ismert rakéta elhelyezése a rotorlapátok csúcsain, amelyeket egy fedélzeti üzemanyagtartályból táplálnak.

Ha a helikopter motorja meghibásodik, a rotor csúcsfúvókái megnövelik a tehetetlenségi pillanatot , lehetővé téve ezzel az energia tárolását, ami némileg megkönnyíti a sikeres autorotációs leszállást. A csúcssugár azonban jellemzően jelentős extra légellenállást is generál, ami nagyobb süllyedési sebességet igényel, és azt jelenti, hogy a túléléshez nagyon hirtelen át kell menni a leszálló fáklyához , kevés hibalehetőséggel.

Történelem

Eredet

Az 1900-as években osztrák Ludwig Wittgenstein az Egyesült Királyságban, a Manchesteri Egyetemen végzett repüléstechnikai tanulmányok során vizsgálta a repülőgép-propeller vezetésére szolgáló tipussugarak használatát . Wittgenstein koncepciója megkövetelte, hogy a levegőt és a gázt a légcsavar karjai mentén az egyes lapátok végén lévő égőkamrákhoz kényszerítsék, ekkor ezek a gázok a forgókarok által kifejtett centrifugális erő révén összenyomódnak, és ezáltal elegendő hőt termelnek a gyújtás eléréséhez. 1911 folyamán Wittgenstein szabadalmat tudott szerezni a csúcssugaras munkájához kapcsolódóan.

A koncepció viszonylag korai eredete ellenére a gyakorlati alkalmazás következő lépésének elérése nagyon nehéznek bizonyult, nagyrészt annak köszönhető, hogy a kor propellerkonstrukciói viszonylag primitívek és összeegyeztethetetlenek voltak a Wittgenstein csúcsfúvókáinak megvalósításához szükséges tervmódosításokkal. Sok évbe telik, mire kidolgozzák az innovációt támogató penge kialakítását. A korabeli propellerek jellemzően fa voltak, míg az újabb propellerlapátok általában kompozit anyagokból vagy préselt acéllemezekből állnak ; az utóbbit külön felekként gyártják, mielőtt összehegesztenék, így a penge üreges belső teret kap, és ezért ideális út a levegő és a gáz csatornázására egy csúcssugár számára. A sugárhajtású légcsavar előrehaladását tovább meghiúsította Wittgenstein gyakorlati tapasztalatának hiánya a gépekkel kapcsolatban. Végül elvesztette érdeklődését a repülés iránt, és felhagyott mérnöki munkájával. Wittgenstein ismertebbé válik későbbi filozófusi munkájával .

Az 1920-as évek során az olasz repüléstechnikus, Vittorio Isacco több unortodox forgógépet tervezett és gyártott, amelyek Helicogyre néven váltak ismertté . 1929 folyamán a Helicogyre K1171- et az SE Saunders Limited brit repülőgépgyártó gyártotta , és közúton szállították a Farnborough-i Királyi Repülőgép-létesítményhez (RAE), ahol korlátozott tesztelésen esett át a program befejezése előtt. Noha a Helicogyre nem használt tipjeteket, ehelyett a forgószárny végein elhelyezett dugattyús motorok hajtották őket, Isacco előre látta, hogy ezeket fúvókákkal lehet cserélni.

Egy másik úttörő a tipusú sugárzás területén Eugene Michael Gluhareff orosz-amerikai mérnök volt, a Gluhareff Pressure Jet feltalálója .

Repülésbe

Doblhoff WNF 342 V4 modell

A második világháború idején Friedrich von Doblhoff német mérnök azt javasolta, hogy egy helikoptert működtessenek a rotor csúcsain elhelyezett ramjetekkel . Ötletét továbbvitték, és 1943 folyamán a WNF 342 V1 lett az első hegyi sugárhajtású helikopter; hagyományos dugattyús motorral hajtott mind egy kompakt propellert, mind egy légkompresszort , hogy levegőt (később üzemanyaggal keverve) juttasson a rotorfejben lévő csatornákon keresztül, és az üreges rotorlapátok a rotor csúcsainál elhelyezett égőkamrákhoz. A WNF 342 németországi kísérleti felhasználása mellett az Egyesült Államok két prototípust is kapott, mivel a konfliktus lezárult.

Ezt követően Doblhoff csatlakozott az amerikai McDonnell Aircraft repülőgépgyártóhoz , amely az 1950-es évek elején kifejlesztette és repítette a kísérleti gyrodyne McDonnell XV-1- et . Ezt a forgószárnyas hajtóművet átalakító repülőgépnek minősítették ; a meghajtórendszert egyetlen Continental gyártmányú R-975 sugármotor hajtotta , amely pár légkompresszorral hajtotta a nagynyomású levegőt a rotorlapátokban lévő csöveken keresztül a rotor három csúcsának mind egy égőkamrájába, ahol égő volt gyújtotta az üzemanyagot a megnövekedett tolóerő miatt, amely körbefuttatta a rotorokat, és lehetővé tette a jármű repülését a hagyományos helikopterhez hasonló módon. A vízszintes repülés közben azonban a kompresszorokat leválasztották a motorról, amely ehelyett egy kétlapátos tolócsavart hajtott; előre repülés, 80 százaléka a felvonó által nyújtott szárny, míg a maradék keletkezett a fő rotor hogy autorotating körülbelül 50 százaléka a fordulat, amikor közvetlenül hajtott. Az XV-1-et kedvezőtlen összetettsége és a hagyományos helikopterek gyors előrehaladása miatt törölték.

A Fairey Rotodyne prototípus, 1959 körül

A mérnök, August Stephan nevéhez fűződik a Fairey Aviation érdekeltségébe tartozó brit repülőgép-gyártmányú felhasznált sugárhajtóművek gyártása . A második világháborút követően a Fairey Aviation szívesen felfedezte a szárnyas szárnyas repülőgépeket, kifejlesztve a Fairey FB-1 Gyrodyne-t az E.16 / 47 specifikációnak megfelelően . A második FB-1-et módosították egy csúcs-sugárral hajtott rotor és a szárnyakra szerelt légcsavar párral összekapcsolva; később Jet Gyrodyne névre keresztelték . A cég által kifejlesztett másik forgószárnyas jármű , a Fairey Ultra-light helikopter egy kompakt, egymás melletti kétüléses jármű volt, amely egyetlen Turbomeca Palouste turbó motorral hajtott csúcsfúvókákat használt. A típus négy szállítási tesztre képes repülőgépre kötött szerződést az Ellátási Minisztériumtól ; az ultrakönny képességeit ezután számos katonai gyakorlaton, légibemutatón és még a tengeren is bemutatták. A brit hadsereg azonban egyre inkább a rivális Saunders-Roe Skeeterre összpontosított , állítólag a német kormány iránti érdeklődés miatt.

A British European Airways (BEA) légitársaság által az utasokat szállító forgószárnyas járművekre előállított specifikációhoz felhasználva , amely a BEA Buszra hivatkozik , Fairey a Fairey Rotodyne fejlesztésével foglalkozott . November 6-án 1957-ben a Rotodyne prototípus teljesítette első repülését , kipróbálták a vezető helikopter tesztpilótája Squadron Leader W. Ron Gellatly és asszisztens vezető helikopter tesztpilóta korvettkapitány John GP Morton a második pilóta. 1958. április 10-én a Rotodyne megtette első sikeres átmenetét függőlegesről vízszintesre, majd vissza függőleges repülésre. 1959. január 5-én a Rotodyne világrekordot állított fel a kabrió kategóriában, 30,9,2 km / h sebességgel, 60 mérföldes (100 km) zárt körfolyamon.

Mind a BEA, mind a RAF nyilvánosan bejelentette érdeklődését a Rotodyne iránt, amely utóbbi kezdeti megrendelést adott a típus iránt. Állítólag a nagyobb Rotodyne Z kialakítás akár 75 utas befogadására is kifejleszthető, és ha Rolls-Royce Tyne motorokkal van felszerelve, akkor a tervezett utazási sebessége 200 kn (370 km / h) lenne. Közel 8 tonna (7 tonna) árut képes szállítani; a rakományok tartalmazhattak több brit hadsereg járművét és annak törzsén belül néhány vadászrepülőgép ép törzsét. Annak ellenére, hogy a fejlesztési munka nagy része befejeződött, a brit kormány kijelentette, hogy gazdasági okokból nem nyújt további támogatást a Rotodyne számára. Ennek megfelelően 1962. február 26-án megszűnt a Rotodyne hivatalos finanszírozása.

A gyártásba

Djinn rotoroszlopának és rotorlapátjának megtekintése

A francia Sud-Ouest repülőgépgyártó lenne az első vállalat, amely mennyiségi előállítást hajt végre a rotorhajókon, amelyek kihasználják a tip-jet meghajtást. Miután a cég tisztán kísérleti célokra kifejlesztette a csúcssugárral felszerelt Sud-Ouest Arielt , a cég elegendő bizalommal rendelkezett ahhoz, hogy folytassa a gyártásban szabványos forgógépet, a Sud-Ouest Djinn-t . Az SO1220 elnevezésű egyetlen ülés prototípust úgy építették meg, hogy a forgószárnyas meghajtás koncepciójának légi próbapadjaként működjön. A francia hadsereg értékelés céljából nagy 22 helikopter előgyártás előtti tételének felépítését ösztönözte. Ezek közül az első 1954. szeptember 23-án repült. Az Egyesült Államok hadserege három gyártás előtti forgószárnyas repülőgépet szerzett be , saját YHO-1-nek jelölve saját kísérleteikre; Stanley S. McGowen repülési szerző szerint az amerikai hadsereg alig érdeklődött a típus iránt. A szerző, Wayne Mutza szerint az amerikai hadsereg az YHO-1-et kiváló fegyverplatformnak találta, de egy külföldi tervezett forgószárnyas jármű beszerzésével szembeni politikai ellenzék kényszerült elhagyni érdeklődését.

A francia katonaság mellett további tíz ország adott megrendelést a típus iránt; mint például egy hat forgószárnyas tételt, amelyeket a német hadsereg szerzett be . A Djinn gyártása az 1960-as évek közepén fejeződött be, ekkor 178 Djinnt építettek; a típust gyakorlatilag a hagyományosabb és nagy sikerű Aérospatiale Alouette II váltotta fel . Néhány djinnt eladtak a civil szereplőknek; ebben a minőségben gyakran mezőgazdasági célokra voltak felszerelve, vegyi tartályokkal és permetező rudakkal felszerelve. Az 1950-es évek végén a Sud Aviation tanulmányozta a Djinn továbbfejlesztett változatát, amelyet előzetesen Djinn III-nak vagy Super Djinn -nek neveztek el. Ahogy elképzeltük, a tervezett Super Djinn az eredeti Turbomeca Palouste IV motort más változások mellett alkalmazta volna az eredeti gyártási modellnél nagyobb teljesítmény és állóképesség érdekében.

Rotorcraft tipusú fúvókákkal

Hideg hegyű fúvókák

A hideg végű fúvókák sűrített levegője meglehetősen magas hőmérsékleten lépett ki a kompressziós-fűtő hatások miatt, de "hideg" fúvókáknak nevezik őket, hogy megkülönböztessék őket olyan fúvókáktól, amelyek üzemanyagot égetnek, hogy a nagyobb nyomás érdekében a levegőt melegítsék; hasonló a "hideg" és a "forró" kipufogógáz különbségéhez a Harrier "Jump Jet" -nél , amely a Pegasus motor alacsony nyomású kompresszorán belül több száz fokosra fűtött "hideg" levegőt használ .

  • Avimech Dragonfly DF-1 - amerikai hidrogén-peroxidos helikopter
  • Dornier Do 32 - német ultrakönnyű tip-jet helikopter, amelyet először 1962. június 29-én repültek: 4 építésű.
  • Dornier Do 132 - német tip-jet helikopter projekt, 1969-ben törölték.
  • Fiat 7002 - olasz tip-jet helikopter, először 1961-ben repült, csak egy épült.
  • Percival P.74 - második kompresszorokkal a turbina kipufogóját több levegővel keverték a szárnyak végén lévő kifolyáshoz. A motorok soha nem termeltek elegendő energiát, ezért soha nem repültek. A nagyobb teljesítményű motorok alkalmazásával történő további előrehaladást megszakították.
  • Sud-Ouest Ariel - francia tip-jet hajtású helikopter, először 1947-ben repültek; három prototípus épült.
  • Sud-Ouest Djinn - francia tip-jet hajtású helikopter, amelyet először 1953-ban repítettek; 178 épült.
  • VFW-Fokker H3 - német tip-jet összetett helikopter; kettő épült és repült.

Forró fúvókák

  • Doblhoff WNF 342 - német második világháborús helikopter tip-jet rotor meghajtással.
  • Fairey ultrakönnyű helikopter - Először 1955-ben repültek. Négy katonai felhasználásra épült, de az érdeklődés hiánya miatt Fairey a nagyobb Rotodyne projektre koncentrált.
  • Fairey Jet Gyrodyne - Egyesült Királyság kísérleti sugárhajtású rotor- összetett giroplane, amely adatokat szolgáltat a Fairey Rotodyne-ról. Először 1954-ben repült.
  • Fairey Rotodyne - brit vegyes girodin rotorral, amelyet hegyes fúvókák hajtanak (sűrített levegő és tüzelőanyag ég a kamrákban) a VTOL számára. 48 férőhelyes rövid távú utasszállító kivitel. Először 1957-ben repült. Kereskedelmi érdek hiánya miatt törölték; részben az üzemben lévő csúcsfúvókák zajával kapcsolatos aggodalmak miatt.
  • Hughes XH-17 - amerikai tip-jet-burner-hajtású repülő daru (bármilyen típusú legnagyobb rotor egy helikopteren), érvénytelen tervezés miatt törölték (hatótávolság 64 km)
  • McDonnell XV-1 - amerikai kísérleti vegyület girodin. a Bell XV-1 billenő rotorral versenyzett. 1954-ben repült, de a korabeli helikopterekkel szembeni elégtelen előny miatt törölték.

Ramjets

Pulsejets

Fő cikk: pulsejet

Rakéták

(Megjegyzés: Üzemanyag és oxidálószer az égéstérbe kerül a rotor csúcsainál.)

  • Rotary Rocket Roton ATV - az USA-ban újrafelhasználható rakéta-koncepció, amelyet eredetileg rakéta-csúcs-sugár-meghajtású rotorral terveztek.

Lásd még

Hivatkozások

Idézetek

Bibliográfia

  • Apostolo, Giorgio (1984). A helikopterek illusztrált enciklopédiája . New York: Bonanza Books. ISBN 0-517-43935-2.
  • Boyne, Walter (2011). Hogyan változtatta meg a helikopter a modern hadviselést . Pelican Publishing Company. ISBN 1-455-615684.
  • Clark, John D. (2018. május 23.). Gyújtás! . Rutgers University Press. doi : 10.36019 / 9780813599199 . ISBN 9780813599199.
  • Ford, Roger (2013). Németország második világháborús titkos fegyverei . London, Egyesült Királyság: Amber Books. ISBN 9781909160569.
  • Harding, Stephen (1997). Az amerikai hadsereg repülőgépei 1947 óta illusztrált referencia . Schiffer katonai / repüléstörténet. Atglen, PA: Schiffer Pub. ISBN 0-7643-0190-X.
  • Markman, Steve; Holder, William G. (2000). Egyenesen a függőleges repülés története . Schiffer katonai / repüléstörténet. Atglen, PA: Schiffer Pub. ISBN 0-7643-1204-9.
  • Mays, Wolfe (2015). "Wittgenstein Cambridge-ben". Wittgenstein portréi . Bloomsbury. ISBN 9781472589781.
  • McGowen, Stanley S. (2005). Helikopterek: hatásuk illusztrált története . ABC-CLIO. ISBN 1-851-094687.
  • Meekcoms, KJ; Morgan, EB (1994). A brit repülőgép-specifikációs fájl . Tonbridge, Kent, Egyesült Királyság: Air-Britain . ISBN 0-85130-220-3.
  • Monk, Ray (1990). Ludwig Wittgenstein: A zseni kötelessége . Szabad sajtó. ISBN 9781448112678.
  • Mutza, Wayne (2010). Helikopteres ágyúk: Halálos harci fegyverrendszerek . Specialty Press. ISBN 1-580-071546.
  • Taylor, HO (1974). Fairey Repülőgép 1915 óta . London: Putnam Publishing. ISBN 0-370-00065-X.
  • Watkinson, John (2004). A helikopter művészete . Elsevier Butterworth-Heinemann. ISBN 07506-5715-4.
  • Winchester, Jim, szerk. (2005). "Fairey Rotodyne". Koncepció Repülőgép . (Az Aviation Factfile). Rochester, Kent, Egyesült Királyság: Grange Books. ISBN 978-1-84013-809-2.
  • Wood, Derek (1975). A projekt törölve . Macdonald and Jane's Publishers. ISBN 0-356-08109-5.

Külső linkek