Könnte ein Quadrotor einen gasbetriebenen Hauptrotor mit kleinen elektrischen Rotoren zur Lageregelung verwenden?

Frühe Versionen von Sikorskys VS-300-Hubschrauberprototyp verwendeten etwas Ähnliches wie das, was Sie beschreiben, da seine ersten Versuche drei Rotoren am Heckausleger hatten, einen vertikalen Rotor für Gegendrehmoment und Gieren und zwei horizontale Rotoren für Nicken und Rollen.

Wenn Sie bereits große Hauptrotoren verwenden, werden Sie möglicherweise feststellen, dass die zyklische Pitch-Steuerung, wie Sikorsky feststellte, noch besser funktioniert und die Notwendigkeit für die beiden horizontalen Rotoren eliminiert.

Ihre Idee funktioniert und hat einen leichteren koaxialen Hauptrotor: Er hat keine Taumelscheiben und eine feste Steigung.

Auf der anderen Seite haben Sie vier Balken, die vier Elektromotoren zur Lageregelung unterstützen.

Wenn diese Balken, elektrischen Ventilatoren und der Generator (elektrische Leistung des Benzinmotors) das Gewicht und die Effizienz von zwei Taumelscheiben erreichen können, ist dies eine gute Idee.

Ja, das kann funktionieren - mit einigen Schwierigkeiten und Einschränkungen. Autogiros haben keine variable Blattsteigung und können fliegen, aber sie haben auch nicht das Reaktionsgierproblem aufgrund des Antriebs des Hauptrotors.

1. Ein großer fester Rotor, der das schwere Heben übernimmt - beginnen wir mit dem Gerät im Schwebeflug und durch die vier elektrischen Trimmrotoren getrimmt. Dann muss es steigen, da die Hauptrotorblätter feste Steigung haben, muss der Rotor beschleunigen => erhöhtes Giermoment => das Gerät beginnt zu drehen. Sie würden so etwas wie einen Heckrotor benötigen, um nur das Gieren auszugleichen. Wenn die Quad-Elektrorotoren nur zum Trimmen und Neigen ausgelegt sind, würde eine Reduzierung ihrer Drehzahl das erhöhte Drehmoment des Hauptrotors nicht kompensieren.

2. Jetzt wollen wir es vorantreiben. Da die Quadcopter-Rotoren nach unten zeigen, muss das gesamte Fahrzeug geneigt werden, wodurch gyroskopische Biegemomente an der Rotorwelle und auch an den Blättern entstehen, wenn sie keine Schlagscharniere haben. In Bezug auf die Steuerung kann das natürlich angepasst werden, wenden Sie einfach ein präzediertes Drehmoment auf das Fahrzeug an, damit es nach vorne kippt. Aber es wäre einfacher, wenn Sie einen Druckpropeller einbauen würden, damit Sie nicht kippen müssen.

3. Dann beginnt das Fahrzeug vorwärts zu fliegen. Sie müssen jetzt Schlagscharniere haben, sonst rollt das Fahrzeug um; Lead-Lag-Scharniere zur Vermeidung von Ermüdungsbrüchen. Die Rotorleistung nimmt mit der Vorwärtsgeschwindigkeit zunächst aufgrund des translatorischen Auftriebs ab, wodurch das Reaktionsgieren verringert wird. Wir brauchen wieder diesen Heckrotor und/oder eine stabilisierende Seitenflosse.

Für mich klingt es so, als wäre dieses Design auf halbem Weg ein Quadcopter und ein Autogiro, das hauptsächlich die Nachteile jedes Designs kombiniert. Der Quadrocopter hat als wichtigstes Erlösungsmerkmal eine einfache Steuerung, die verschwindet, wenn Sie einen großen, motorgetriebenen Rotor hinzufügen. Zu den Nachteilen des Autogiro....ähm. Ich kann mir keine vorstellen.

Bildquelle

Die Entwicklungsgeschichte des Autogiro ist ein Beispiel dafür: De la Ciervas erste Entwürfe verwendeten ein herkömmliches Höhenruder und Querruder an Stummelflügeln zur Nick- und Rollsteuerung, diese waren bei niedrigen Geschwindigkeiten nicht sehr effektiv, so dass er den Rotor so gestaltete, dass er auf einem Kardanring kippen konnte in Bezug auf die Welle. Später, als die Rotoren größer wurden, wurden die Kräfte, um sie zu kippen, zu hoch und der Mechanismus für die zyklische Blattverstellung wurde entwickelt. All dies in den 1920er/1930er Jahren!

Obwohl Ihr Design möglich erscheint, sehe ich keinen Vorteil gegenüber einem Autogiro mit einem kippbaren Rotor. Ein großer horizontaler Rotor für den Auftrieb, ein kleiner vertikaler Rotor für den Schub.