Можно ли безопасно летать на самолете без элеронов, рулей высоты и рулей высоты?

С винтом противоположного вращения (или без него, если двухдвигательный), циклическим и коллективным управлением лопастями.

Будет ли на таком самолете безопасно летать и насколько он будет эффективен, если предположить, что у него могут быть идеально гладкие крылья (и хвостовое оперение)?

В случае остановки двигателя (позволяя свободному вращению оси и управлению лопастями) мог ли он контролировать свое скольжение и приземляться на взлетно-посадочную полосу с лопастями винта в почти флюгерной конфигурации авторотации, обеспечивающей контроль ориентации и минимальное сопротивление диска?

(как авторотация одного перевернутого Камова на головке ротора в аэродинамической трубе для прыжков с парашютом, дующая немного медленнее, чем предельная скорость)

Редактировать: если он будет двухдвигательным и бесхвостым (и все еще бескрылым), то насколько активный циклический контроль тангажа будет необходим, чтобы можно было использовать аэродинамический профиль нерефлексивного крыла?

введите описание изображения здесь

Редактировать 2: Переключиться с режима тяги + управления ориентацией на режим отсутствия тяги + управления ориентацией «реверсивного авторотации». Реверсивное вращение позволяет наиболее эффективно использовать кривизну профиля лопасти.введите описание изображения здесь

Вы описываете Autygyro ?
@DanPichelman нет, как у Cessna 172, подъемная сила создается крылом; двигатели-пропеллеры заставляют его летать достаточно быстро, чтобы крылья могли поддерживать полет.
самолет без рулей высоты, элеронов, рулей направления? нет проблем!
@szulat хорошая мысль, даже если дельтапланы с электроприводом слишком похожи на автожир с неподвижным крылом. (все же лучше, чем автожир)
@szulat также управление смещением веса не допускает обратного полета или любого управления при отрицательной нагрузке и AoA, поскольку система становится нестабильной, перевернутый маятник.
Я вообще не вижу контроля над тангажом. Всего несколько килограммов вперед или назад сильно изменили бы баланс. Поддерживать устойчивый, стабильный подъем или спуск было бы очень сложно.

Ответы (3)

Интересная мысль. Управляйте самолетом через его пропеллеры, как это делает вертолет.

  • Дифференциал крутящего момента винта будет контролировать крен
  • Циклический винт будет контролировать как шаг, так и рыскание.
  • Коллектив гребных винтов будет управлять тягой двигателя, как это уже делается в гребных винтах постоянной скорости.

Что сразу приходит на ум, так это плечо момента для тангажа и рыскания. Лопасти вертолета относительно длинные, а несущий винт установлен примерно посередине фюзеляжа. Длина лопасти винта ограничена из-за дорожного просвета.

введите описание изображения здесь

В конфигурации, подобной приведенной выше, можно установить более длинные лопасти гребного винта, чтобы можно было увеличить плечи момента тангажа и рыскания. Как указывает @Sanchises, такое размещение винта создает связь между шагом и тягой - неплохо, увеличивая управляемость по шагу за счет управления тягой. Для взлета может потребоваться прочное переднее колесо.

Не уверен насчет вашей ссылки на Камова, прыгающего с парашютом, но самолет мог планировать вниз после отказа двигателя, сохраняя при этом достаточно оборотов для управления циклом. Однако это было бы немного тяговитым, поскольку лобовое сопротивление сравнимо с парашютом того же диаметра, что и пропеллер. Авторотация лучше всего работает при большом моменте инерции лопасти, а у винта для этого точно не будет оптимальной длины лопасти.

Если вы скользите прямо вперед в лучшем случае L / D, шаг лопасти будет близок к оперению при минимальном сопротивлении. В конце концов пропеллер перестанет вращаться, если только вы не хотите крениться, и, следовательно, применяйте дифференциальный шаг между встречными вращениями, увеличивая обороты, вызывая крутящий момент (и крен). То же самое для шага и рыскания. Каждый вход увеличивает скорость вращения лопастей и дает возможность делать любые изменения в положении. Низкая инерция из-за относительно небольшого диаметра винта помогает этим колебаниям оборотов. Большую часть времени лопасти выровнены по относительному ветру. Это может быть менее тяговитым, чем один стандартный винт C172 на холостом ходу.
Это означало бы, что для того, чтобы двигать самолет по тангажу или рыскать, вам придется сначала раскрутить пропеллеры на авторотации, что приведет к временной задержке реакции. Реакция на бросок будет немедленной, потому что раскрутка уже является реакцией на бросок.
Точнее, идея остановки вращения заключалась в том, чтобы проиллюстрировать близкий к нулю угол атаки при планировании. Должна быть установлена ​​одна минимальная скорость вращения, чтобы свести к минимуму задержку и влияние на тангаж и рыскание по сравнению с сопротивлением, создаваемым вращением.
За исключением увеличения длины лопасти винта, смещение винта ничего не меняет; управляющие силы представляют собой почти чистый крутящий момент на карданном валу, и заданная величина крутящего момента оказывает одинаковое влияние на тело независимо от его положения. Только сила выигрывает от более длинного рычага, но единственной значительной силой является тяга, которая теперь создает большой момент вокруг шестерни, которому необходимо противодействовать вашим циклическим движением.
Ось вращения @Sanchises влияет на момент инерции.
Одной из проблем этой системы может быть контроль крена на высоких скоростях. Дросселирование стандартного C172 на Vne не вызывает такого большого крена.
Да плюс крылья имеют большую инерцию по крену и высокое аэродемпфирование. Длина лезвия наверняка должна быть намного больше, чем у C172.
@Koyovis Другое решение - использовать двухдвигательный двигатель, коллективное управление скоростью и рысканием, циклическое управление тангажом и креном. Новый вопрос может быть: почему у Osprey есть элероны руля направления и высоты?
Хорошая точка зрения. Вероятно, для продолжения полета с одним отказавшим двигателем.
Роторы Osprey механически связаны, один отказ двигателя означает только половинную мощность.
Да. Но если на него воздействует чистый крутящий момент, тело будет вращаться вокруг зубчатого колеса независимо от места приложения крутящего момента. Управляющие силы в циклическом цикле передаются через лопасти на гребной вал в виде крутящего момента, а не силы (гребной винт не передает на вал силы в плоскости).
@Sanchises Ага! Я изменил ответ. Кстати, лопасти вертолета не передают крутящий момент из-за качающихся шарниров.
Хммм, я вообще не подумал о взмахе лезвия, извините! Правильно ли я скажу, что это изменит вектор тяги, а не создаст крутящий момент? Затем тангаж и рыскание выполняются за счет изменения вектора тяги (в этом случае вам действительно нужен винт, установленный на носу или хвосте, чтобы получить любое плечо для вашего крутящего момента), а крен по-прежнему выполняется за счет чистого крутящего момента, что означает, что обычный винт, установленный на носу ( вероятно, хвостовой тягач, чтобы получить достаточно большой диаметр винта) - лучший вариант.
@Sanchises для этого самолета пропеллер не будет махать, так что да, крутящий момент по всем осям.

Это будет работать до тех пор, пока гребные винты создают достаточную тягу, а шаг лопастей можно отрегулировать достаточно быстро, чтобы обогнать все собственные моды.

Как только вам нужно будет сбросить газ (а в конечном итоге вам придется снова снизиться), эффективность управления пропеллерами будет значительно снижена . Конечно, вы можете спуститься на авторотации, как на автожире, но приземление будет скорее аварийным, чем что-либо еще.

Обратите внимание, что Boeing V-22 Osprey не может выполнять посадку с выключенным двигателем, потому что инерция винта слишком мала, чтобы выдержать замедление при посадке. Он может планировать вниз на авторотации, но не может выполнять мягкую посадку. Ваша конфигурация выглядит очень похожей и также не будет поддерживать посадку с авторотацией.

Если вы хотите управлять самолетом с помощью пропеллерной силы, пропеллер должен все время вращаться с высокой скоростью, чтобы иметь достаточный потенциал тяги, когда это необходимо для стабилизации. Для искусственной устойчивости у вас нет времени, чтобы сначала раскрутить опору! Тяга регулируется только шагом, но более высокая, чем обычно, скорость винта приведет к собственной неэффективности.

На самом деле это не авторотация, как у автожира или вертолета, поскольку она не обеспечивает подъемную силу + управление ориентацией. Он только обеспечивает контроль отношения. Каждая коррекция отношения замедляет вас. При прямолинейном скольжении лопасти близки к оперению. Крылья обеспечивают подъемную силу, пропеллеры обеспечивают наилучшее соотношение управления и планирования.
автожир должен быть автожиром.
@Peter Kämpf, поскольку асимметричное использование аэродинамического профиля лопасти должно быть оптимальным во время полета без двигателя, в этом случае вращение вала может быть изменено на противоположное. Представьте себе режим ветряной турбины HAWT, имеющий положительный угол атаки, даже если он не обеспечивает тяги.
@qqjkztd: Как вы думаете, как реквизит с перьями будет способствовать стабильности? Без значительной нагрузки на лопасти они мало что могут сделать с точки зрения управления по тангажу или крену. Лучшее, что вы можете сделать, это позволить им работать под углом ветряной мельницы, но на полных оборотах, чтобы можно было быстро создавать нагрузки. А для захода на посадку и посадки вы не можете позволить себе большую тягу или даже реверс.
@PeterKämpf путем изменения направления вращения лопастей по сравнению с направлением вращения при работе от двигателя. Изгиб аэродинамического профиля должен использоваться с наилучшей возможностью создания подъемной силы, что означает обратное направление вращения при свободном вращении без двигателя.
AoA положительное относительно относительного ветра, чтобы максимизировать L/D, вместо отрицательного AoA, как винты с фиксированным шагом, которые вращаются без двигателя. (что требует широкого диапазона шага, скажем, от -5 до 110 градусов) Шаг 105 градусов может означать: 4 градуса положительного угла атаки в обратном направлении вращения.
@PeterKämpf проиллюстрировано в edit2

с точки зрения инженерного проектирования характеристики (например) небольшого самолета, такого как изображенный выше гидросамолет, ни в каком практическом смысле не ограничиваются наличием оперения, несущего руль высоты и руль направления. По этой причине альтернативы, такие как циклическое изменение шага гребных винтов, активно не исследовались для управления шагом и рысканием.

Циклическое управление винтами не предназначено для подавления оперения. В любом случае это может позволить его подавить, но основная цель состоит в том, чтобы иметь чистые аэродинамические поверхности без поверхностей управления и избавиться от паразитного сопротивления, которое они создают на крыльях и стабилизаторах.
Можно ли безопасно летать на самолете без элеронов, рулей высоты и рулей высоты?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v