Warum werden beim V-22 Osprey keine Gegenrotoren verwendet?

Der Osprey hat 11,6 m lange Rotoren in einer rotierenden Gondel an jedem Flügel. Die Rotoren werden wie bei Turbo-Profis üblich über ein Getriebe angetrieben.

Gibt es einen offensichtlichen Grund dafür, dass kleinere gegenläufige Rotoren nicht übernommen wurden? Auf Wikipedia wird darauf hingewiesen, dass der Rotordurchmesser derzeit 5 Fuß (1,2 m) unter dem Ideal liegt, wäre ein Kontraformat an dieser Front nicht kompakter.

Aufgrund der Anforderung an Faltrotoren ist ihr Durchmesser von 38 Fuß 5 Fuß weniger als optimal für den vertikalen Start, was zu einer hohen Scheibenbelastung führt.

@jCisco Schlagen Sie die Verwendung von zwei Sätzen gegenläufiger Rotoren anstelle von zwei einfachen Rotoren vor? oder meinst du einen Satz von zwei gegenläufigen Rotoren?
Der Grund dafür, dass sie bei mehrmotorigen Propellern im Allgemeinen nicht verwendet werden, sind erhöhte Kosten und eine verringerte Serviceverfügbarkeit
Gegenläufige Rotoren über einfache Rotoren @mezzanaccio
@RonBeyer, das Drehen erfolgt durch unterschiedliche Neigung. Keine gegenläufigen Rotoren zu haben bedeutet nur, dass es immer einen gewissen Unterschied gibt, der dieses Drehmoment kompensiert.
Wenn Sie wirklich gegenläufig meinen (= jede Seite hat zwei Rotoren auf einer gemeinsamen Welle) und nicht gegenläufig (= jede Seite dreht sich in eine andere Richtung, was der Fall ist ), liegt der Grund auf der Hand: Es wäre völlig absurd. Es hätte keinen Vorteil (durch Gegenlauf gibt es bereits kein Nettodrehmoment), es wäre nur wesentlich komplexer.
Auch gegenläufige Rotoren würden die Fläche ohnehin nicht vergrößern. Denn bei gegenläufigen Rotoren zählt die Fläche nur einmal, da es sich um die gleiche Luft handelt, die von beiden Rotoren beaufschlagt wird.
@JanHudec über das would not increase the area anyway, denke ich, das ist der Punkt der Frage: OP schlägt vor, dass das Gegendrehen den erforderlichen Bereich verringern und gleichzeitig die derzeitige hohe Disc-Ladung verringern würde.
@Federico und meine Antwort ist, würde es nicht. Für die Effizienz zählt die Fläche in der Draufsicht und bei zwei Rotoren übereinander zählt die Fläche nur einmal. Gegenläufige Rotoren mit gleichem Durchmesser würden also die gleiche Belastung haben und fast die gleiche Leistung erfordern (eine kleine Einsparung wird erzielt, da der zweite Rotor die Rotation der Luft stoppt, aber das liegt irgendwo in der Größenordnung von 6% ).

Antworten (4)

Anstatt einen Satz gegenläufiger Proprotoren auf jeder Seite zu haben, würde eine Erhöhung der Spannweite auch ausreichen, wenn Sie die Plattenbelastung verringern möchten, um breitere Proprotoren zu ermöglichen. Der Wikipedia-Absatz beginnt jedoch mit den Worten:

Aufgrund der Forderung nach Klapprotoren...

Der Hauptgrund für seine suboptimale Größe ist die Faltanforderung, um Parkraum an Bord von Schiffen zu sparen, da die Hauptbetreiber die US Navy und das USMC sind.

Das Hinzufügen eines weiteren Rotorsatzes oder das Erhöhen der Spannweite hilft nicht:

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein
( Quelle )

Flugzeugdesign ist immer die Kunst, den richtigen Kompromiss zu finden. Auch wenn ein Feature in irgendeiner Weise Effizienzsteigerung verspricht, kann dies einen hohen Preis haben.

Wenn Ihr Vorschlag umgesetzt würde, würde das Flugzeug von zwei Rotoren (was bereits eine hohe Zahl ist) auf vier gehen. Ich bin mit dem spezifischen Design nicht vertraut, aber dies sind meiner Meinung nach einige der Nachteile, die auftreten würden:

  1. Erhöhte Komplexität: Erhöht den Aufwand für Design, Betrieb und Wartung.
  2. Rotorsysteme machen einen erheblichen Teil der Gesamtkosten der Flugzeugherstellung aus, daher würde diese Lösung sicherlich zu einer erheblichen Erhöhung der Stückkosten führen. Denken Sie auch daran, dass Sie mindestens 8 Klingen statt 6 zu warten hätten.
  3. Erhöhte strukturelle Masse.
  4. Evtl. erhöhte Geräuschemission (obwohl ich mir da nicht so sicher bin).

Die meisten Flugzeugdesigns hätten sicherlich unkonventionellere Eigenschaften, wenn es nur um mehr Leistung oder Effizienz ginge. Andere Aspekte sind jedoch oft genauso wichtig, wenn nicht sogar wichtiger.

Basierend auf dem Bild in der Antwort von ymb1 hätten Sie 6 Klingen pro Flügel anstelle von 3, aber Ihr Punkt steht immer noch. :)
@FreeMan da siehst du, wie ungewohnt ich mit dem Fischadler bin! Danke für den Hinweis

Gibt es einen offensichtlichen Grund dafür, dass kleinere gegenläufige Rotoren nicht übernommen wurden?

Kleinere gegenläufige Rotoren hätten keinen höheren Wirkungsgrad!

Die Effizienz der Auftriebs-/Schuberzeugung durch den Propeller steigt mit der Luftmenge, auf die er wirkt. Aber wenn Sie einen Rotor über einen anderen legen, beeinflussen beide dieselbe Luft, sodass die Effizienz nicht erhöht wird.

Gegenläufige Rotos sind im Vergleich zu Einzelrotoren gleichen Durchmessers nur geringfügig effizienter, da der zweite Rotor der Rotation des Nachstroms hinter dem ersten entgegenwirkt, der ansonsten auch etwas Energie abführt. Die typische Einsparung dadurch liegt jedoch bei etwa 6 %, was bei weitem nicht ausreicht, um die enorm erhöhte Komplexität zu rechtfertigen, insbesondere bei der kritischsten Komponente eines Drehflüglers, dem Getriebe.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung einBildquelle

Koaxialrotoren sind wahnsinnig kompliziert. Die V-22 musste viele Anfangsprobleme überwinden und ist sehr kompliziert. Kombinieren Sie die beiden, und Sie haben einen Haufen weinender Ingenieure und kein Produkt.

Bei einem koaxialen Rotor:

  • Beide Rotoren müssen ihre individuellen Taumelscheiben haben, die in der Lage sind, kollektive und zyklische Eingaben zu erzeugen. Aber eine Taumelscheibe liegt über der anderen.
  • Wenn die Rotorköpfe vollständig gelenkig sind, muss zwischen den beiden genügend Abstand vorhanden sein, um Unterschiede in der Schlagdynamik zu berücksichtigen. Aber ein Rotor hoch über dem Helikopter verursacht ein kleines Konstruktionsproblem.
  • Die Rotoren drehen sich in entgegengesetzte Richtungen, was zwei verschiedene Sätze von Getriebe und Antriebsstrang erfordert, die alle dieselbe Mittelachse teilen.

Aerodynamisch gesehen können koaxiale Rotoren einen höheren Endschub liefern als ein einzelner Rotor mit demselben Durchmesser, auf Kosten eines geringeren Wirkungsgrads: Die gleiche Luftmasse wird auf eine höhere Geschwindigkeit beschleunigt. Die offensichtlich weniger komplizierte Lösung eines Rotors mit größerem Durchmesser, der mehr Luft beschleunigt, stößt an seine Grenzen, wenn sich die Blattspitzen der Überschallgeschwindigkeit nähern.

Der Osprey kippt seine Rotoren, um schneller als ein Hubschrauber mit horizontalem Rotor fliegen zu können, wobei der begrenzende Faktor wieder die Blattspitzengeschwindigkeit ist, jetzt aber in Richtung des Propellers. Die Tu-95 verwendet gegenläufige Propeller, um bei gleichem Schub schneller fliegen zu können als mit Einzelpropellern.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung einBildquelle _

Also ja, aerodynamisch hätten zwei Sätze koaxialer Rotoren Vorteile für den Osprey. Aber es wäre eine unmögliche technische Herausforderung, der Fischadler ist ziemlich komplex und hatte so viele Herausforderungen zu lösen. Haben Sie zwei Sätze koaxialer Rotoren und kippen Sie sie ? Auf keinen Fall.

Warum werden beim V-22 Osprey keine Gegenrotoren verwendet?
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