Может ли квадрокоптер использовать основной ротор с газовым двигателем с небольшими электрическими роторами для управления ориентацией?

Ранние версии прототипа вертолета Sikorsky VS-300 использовали что-то похожее на то, что вы описываете, поскольку его первые попытки имели три винта на хвостовой балке, один вертикальный винт для противодействия крутящему моменту и рысканию и два горизонтальных винта для тангажа и крена.

Конечно, если вы уже используете большие несущие винты, вы можете обнаружить, как обнаружил Сикорский, что циклический контроль шага работает даже лучше и устраняет необходимость в двух горизонтальных винтах.

Ваша идея работает и имеет более легкий соосный несущий винт: у него нет автоматов перекоса и фиксированный шаг.

С другой стороны, у вас есть четыре луча, поддерживающие четыре электродвигателя для управления ориентацией.

Если эти балки, электрические вентиляторы, генератор (электрическая мощность бензинового двигателя) могут сравниться по весу и эффективности с двумя автоматами перекоса, то это хорошая идея.

Да, это может работать - с некоторыми трудностями и ограничениями. У автожиров нет переменного шага лопастей, и они могут летать, но у них также нет проблемы с реактивным рысканием из-за привода несущего винта.

1. Один большой фиксированный ротор делает всю тяжелую работу — давайте начнем с устройства в режиме зависания и подстроим его четырьмя электрическими триммерами. Затем ему необходимо набрать высоту, так как лопасти несущего винта имеют фиксированный шаг, ротору необходимо ускориться => увеличивается рыскающий момент => устройство начинает раскручиваться. Вам понадобится что-то вроде хвостового винта, чтобы компенсировать только рыскание. Если размеры счетверенных электрических роторов рассчитаны только на дифферент и наклон, снижение их оборотов не компенсирует увеличение крутящего момента несущего винта.

2. Теперь мы хотим продвинуть его вперед. Поскольку роторы квадрокоптера направлены вниз, весь аппарат необходимо наклонить, создавая гироскопические изгибающие моменты на валу ротора, а также на лопастях, если они не имеют качающихся шарниров. С точки зрения управления, это, конечно, можно приспособить, просто примените предварительный крутящий момент к кораблю, чтобы он наклонился вперед. Но было бы проще, если бы у вас был установлен толкающий винт, чтобы вам не нужно было наклоняться.

3. Затем корабль начинает лететь вперед. Теперь у вас должны быть хлопающие петли, иначе поделка перевернется; шарниры опережения-запаздывания для предотвращения усталостных отказов. Мощность несущего винта сначала будет уменьшаться с увеличением скорости из-за поступательной подъемной силы, уменьшая реактивное рыскание. Нам снова нужен хвостовой винт и/или стабилизирующий вертикальный стабилизатор.

Мне кажется, что эта конструкция наполовину квадрокоптер и автожир, сочетая в себе в основном недостатки каждой конструкции. Главное достоинство квадрокоптера — простота управления, которая исчезает, когда вы добавляете большой ротор с приводом от двигателя. Что касается недостатков автожира....хм. Я не могу думать ни об одном.

Источник изображения

История разработки автожира является примером: в первых конструкциях Де ла Сьервы использовался обычный руль высоты и элероны на коротких крыльях для управления по тангажу и крену, они были не очень эффективны на низких скоростях, поэтому он сделал так, чтобы ротор мог наклоняться на карданном подвесе. относительно вала. Позже, когда роторы стали больше, усилия для их наклона стали слишком большими, и был разработан механизм циклического шага лопастей. Все это в 1920-1930-х годах!

Так что, хотя ваша конструкция кажется возможной, я не вижу преимущества перед автожиром с наклоняемым ротором. Один большой горизонтальный ротор для подъема, один маленький вертикальный ротор для тяги.