Почему на V-22 Osprey не используются контрвинты?

Вместо того, чтобы иметь набор вращающихся в противоположных направлениях пропроторов с каждой стороны, если вы хотите уменьшить нагрузку на диск, увеличение пролета также поможет, позволяя более широкие пропроторы. Однако абзац Википедии начинается со слов:

Из-за необходимости складных роторов...

Основной причиной его далеко не идеального размера является требование складывания для экономии места для стоянки на борту кораблей, поскольку основными операторами являются ВМС США и Морская пехота США.

Добавление другого набора роторов или увеличение размаха не поможет:

( Источник )

Дизайн самолета — это всегда искусство нахождения правильного компромисса. Даже если какая-то функция может обещать каким-то образом повысить эффективность, это может дорого стоить.

Если бы ваше предложение было реализовано, самолет имел бы не два винта (что уже является большим числом), а четыре. Я не знаком с конкретной конструкцией, однако, на мой взгляд, это некоторые из недостатков, которые могут возникнуть:

1. Повышенная сложность: увеличивает усилия по проектированию, эксплуатации и обслуживанию.
2. Несущие системы составляют значительную часть общих затрат на производство самолетов, поэтому это решение, несомненно, приведет к значительному увеличению себестоимости единицы продукции. Также учтите, что вам нужно будет обслуживать как минимум 8 лезвий вместо 6.
3. Увеличение массы конструкции.
4. Возможно повышенный уровень шума (хотя я не уверен в этом).

Большинство конструкций самолетов, несомненно, имели бы больше нетрадиционных особенностей, если бы единственное, что имело значение, — это повышение производительности или эффективности. Однако другие аспекты зачастую не менее важны, если не более.

Есть ли очевидная причина того, что роторы меньшего размера, вращающиеся в противоположных направлениях, не использовались.

Меньшие роторы, вращающиеся в противоположных направлениях, не будут иметь более высокой эффективности!

Эффективность создания подъемной силы / тяги винтом увеличивается с увеличением количества воздуха, на который он воздействует. Но когда вы ставите один ротор над другим, они оба воздействуют на один и тот же воздух, поэтому эффективность не увеличивается.

Вращающиеся в противоположных направлениях роторы лишь немного более эффективны по сравнению с одним ротором того же диаметра , потому что второй ротор противодействует вращению скользящего потока за первым, который в противном случае также уносит некоторую энергию. Но типичная экономия за счет этого составляет около 6%, что далеко не достаточно, чтобы оправдать чрезвычайно возросшую сложность, особенно в наиболее критичном компоненте винтокрылого аппарата, редукторе.

Источник изображения

Соосные роторы безумно сложны. V-22 пришлось преодолеть множество проблем с первого раза, и он очень сложен. Объедините их, и у вас будет куча плачущих инженеров и никакого продукта.

На соосном роторе:

• Оба ротора должны иметь свои индивидуальные шайбы перекоса, способные генерировать коллективные и циклические входные данные. Но один автомат перекоса выше другого.
• если головки роторов полностью сочленены, между ними должно быть достаточное расстояние, чтобы учесть разницу в динамике взмахов. Но несущий винт высоко над вертолетом создает некоторую конструктивную проблему.
• Роторы вращаются в противоположных направлениях, что требует двух разных наборов зубчатых передач и трансмиссии, все из которых имеют одну и ту же осевую линию.

С точки зрения аэродинамики соосные роторы могут создавать более высокую торцевую тягу, чем одиночный ротор того же диаметра, за счет меньшей эффективности: та же масса воздуха разгоняется до более высокой скорости. Очевидно менее сложное решение, состоящее из ротора большего диаметра, ускоряющего большее количество воздуха, достигает своих пределов, когда концы лопастей приближаются к сверхзвуковой скорости.

Osprey наклоняет свои несущие винты, чтобы иметь возможность летать быстрее, чем вертолет с горизонтальным несущим винтом, ограничивающим фактором снова является скорость кончиков лопастей, но теперь в направлении пропеллера. Ту-95 использует пропеллеры, вращающиеся в противоположных направлениях, чтобы иметь возможность летать быстрее, чем с одинарными пропеллерами с той же тягой.

Источник изображения

Так что да, с точки зрения аэродинамики два комплекта соосных несущих винтов будут иметь преимущества для Osprey. Но это было бы невыполнимой инженерной задачей, Osprey довольно сложен, и у него было много проблем, которые нужно было решить. Иметь два комплекта соосных роторов и наклонять их ? Ни за что.