Как V-22 Osprey распределяет мощность двигателя между своими роторами?

Два ротора V-22 Osprey можно приводить в движение от одного двигателя, используя сегментированный карданный вал, соединяющий оба вала двигателя через коробки передач:

^{Приводной вал изображен синим цветом в левом крыле. Источник}

Каждый двигатель приводит в движение свой ротор и соединительный вал. Если один из них выходит из строя, сохраняется та же скорость вращения, но теперь каждый ротор получает половину мощности оставшегося двигателя.

Подобный механизм также используется на семействе CH-47 Chinook:

^{Источник}

Это зеленый приводной вал CH-47 Chinook:

^{Источник}

На самолетах с двумя разнесенными несущими винтами жизненно важно, чтобы оба вращались, так как если один замедляет или останавливает самолет, он теряет равновесие до такой степени, что он разбивается.

Наклонные винты и практически все другие самолеты вертикального взлета и посадки с более чем одним подъемным винтом (Chinook, K-Max) или пропеллером (AW609) должны использовать вал между этими подъемными блоками, поэтому, когда один двигатель выключен, другой поддерживает вращение блоков с половинной мощностью. (что означает не половину оборотов в минуту, а половину максимального крутящего момента). Поэтому важен запас мощности двигателей этих самолетов; выбор двигателей, которых «достаточно» для нормальной работы, может привести к отказу в их сертификации по очевидным причинам безопасности. Отказ или просто замедление одного несущего винта/винтового винта вызовет катастрофическую асимметрию подъемной силы относительно центра масс самолета.

Кроме того, многие из этих самолетов требуют, чтобы несущие винты были постоянно синхронизированы (и, следовательно, соединены), чтобы просто избежать столкновения между их встречно вращающимися лопастями. В наклонных роторах синхронизация роторов также полезна, когда речь идет о вибрациях, акустике и симметрии аэродинамического потока через планер. Наконец, подключенные винты также являются решением для простоты в отношении рыскания: например, у AW609 нет руля направления, поскольку он может поворачиваться, просто изменяя шаг лопастей одного винта (или изменяя оба на противоположные значения угла).

Вот почему каждый самолет с соединенными несущими винтами и двумя или более силовыми установками медленно раскручивает все лопасти, даже когда запускается только один двигатель. Поскольку первая передача мощности внутри двигателя осуществляется по воздуху без механического соединения вала (с использованием решения со свободной турбиной), двигатель не так сильно страдает от перегрузки. Избыточное давление в камере сгорания может быть проблемой, но ее легко решить с помощью выпускных клапанов и/или средств защиты FADEC.

Детали этих соединительных валов не очень новы, они напоминают валы, соединяющие несущий и рулевой винты на тяжелых вертолетах традиционной конструкции, но гораздо более прочные и не имеющие редукторов. Они в основном собраны с меньшим количеством возможных сегментов. Соединения между ними должны быть максимально точными, выдерживая некоторую разницу крутящего момента между сегментами, чтобы избежать перекручивания, которое может привести к поломке. Кроме того, они не могут поглощать разницу углового момента (как это делают пружины на муфте механической коробки передач автомобиля), поскольку это может легко привести к резонансу между роторами.

Поперечный вал В-22 нормально разгружен. Он берет на себя нагрузку только в случае отказа двигателя, после чего все продолжается как обычно, хотя и с пониженной мощностью. В качестве альтернативы, если вал поврежден, но у вас все еще есть два исправных двигателя, самолет летит как обычно, потому что вал все равно не используется. Однако на CH-47 вал всегда находится под нагрузкой, потому что именно так передний ротор приводится в движение двигателями в задней части. Если этот вал будет поврежден, это приведет к немедленной потере самолета, даже с двумя исправными двигателями.