Wie teilt der V-22 Osprey die Motorleistung zwischen seinen Rotoren auf?

Es ist möglich, die beiden Rotoren des V-22 Osprey von einem einzigen Motor aus anzutreiben, indem eine segmentierte Antriebswelle verwendet wird, die beide Motorwellen über Getriebe verbindet:

^{Die Antriebswelle ist im linken Flügel blau dargestellt. Quelle}

Jeder Motor treibt seinen eigenen Rotor und die Verbindungswelle an. Fällt einer aus, wird die gleiche Drehzahl beibehalten, aber jeder Rotor erhält jetzt die Hälfte der Leistung des verbleibenden Motors.

Ein ähnlicher Mechanismus wird auch bei der CH-47 Chinook-Familie verwendet:

^Quelle

Dies ist eine grüne CH-47 Chinook-Antriebswelle:

^Quelle

Bei Flugzeugen mit zwei entfernten Rotoren ist es wichtig, dass sich beide drehen, denn wenn einer langsamer wird oder anhält, ist das Flugzeug so unausgeglichen, dass es abstürzt.

Kipprotoren und praktisch jedes andere VTOL-Flugzeug mit mehr als einem Auftriebsrotor (Chinook, K-Max) oder Proprotor (AW609) muss eine Welle zwischen diesen Auftriebseinheiten verwenden, sodass, wenn ein Motor ausfällt, der andere die Einheiten mit halber Kraft drehen lässt (was nicht halbe Umdrehungen pro Minute bedeutet, sondern halbes maximales Drehmoment). Aus diesem Grund ist die verfügbare Leistungsreserve der Triebwerke dieser Flugzeuge wichtig; Die Auswahl von Motoren, die für die normale Arbeit „gerade ausreichend“ sind, kann ihre Zertifizierung aus offensichtlichen Sicherheitsgründen verweigern. Ein Ausfall oder eine einfache Verzögerung eines Rotors/Proprotors würde eine katastrophale Asymmetrie des Auftriebs entlang des Massenmittelpunkts des Flugzeugs verursachen.

Außerdem erfordern viele dieser Flugzeuge, dass die Rotoren permanent synchronisiert (und daher verbunden) sind, um einfach eine Kollision zwischen ihren gegenläufig rotierenden Blättern zu vermeiden. Bei Kipprotoren ist die Rotorsynchronisation auch vorteilhaft, wenn es um Vibrationen, Akustik und Symmetrie der aerodynamischen Strömung durch die Flugzeugzelle geht. Schließlich sind verbundene Proprotoren auch eine Lösung zur Vereinfachung in Bezug auf das Gieren: Der AW609 zum Beispiel hat kein Seitenruder, da er gieren kann, indem er einfach die Blattsteigung eines Proprotors ändert (oder beide in entgegengesetzten Winkelwerten ändert).

Deshalb dreht jedes Flugzeug mit angeschlossenen Rotoren/Propellern und zwei oder mehr Triebwerken langsam alle Blätter, auch wenn nur ein Triebwerk startet. Da die erste Leistungsübertragung innerhalb des Motors über Luft ohne mechanische Wellenverbindung erfolgt (mit der freien Turbinenlösung), leidet der Motor nicht so sehr unter Überlastung. Überdruck in der Verbrennungskammer kann ein Problem sein, lässt sich aber leicht mit Entlüftungsventilen und/oder FADEC-Schutzvorrichtungen beheben.

Die Details dieser Verbindungswellen sind nicht sehr neu und ähneln den Wellen, die Haupt- und Heckrotor bei schweren Hubschraubern traditioneller Bauart verbinden, aber weitaus robuster und ohne Untersetzungsgetriebe. Sie werden grundsätzlich mit möglichst wenigen Segmenten zusammengesetzt. Die Verbindungen zwischen ihnen müssen so präzise wie möglich sein und einem gewissen Drehmomentunterschied zwischen den Segmenten standhalten, um übermäßige Verdrehungskräfte zu vermeiden, die zu einem Versagen führen könnten. Außerdem können sie keine Drehimpulsunterschiede absorbieren (wie es die Federn einer manuellen Autogetriebekupplung tun), da dies leicht zu einer Resonanz zwischen den Rotoren führen kann.

Die Querwelle des V-22 ist normalerweise unbelastet. Er übernimmt nur die Last, wenn ein Motor ausfällt, dann läuft alles normal weiter, wenn auch mit reduzierter Leistung. Alternativ, wenn die Welle beschädigt ist, Sie aber noch zwei gute Triebwerke haben, fliegt das Flugzeug normal, weil die Welle sowieso nicht verwendet wird. Beim CH-47 steht die Welle jedoch immer unter Last, denn so wird der vordere Rotor von den Motoren im Heck angetrieben. Wenn diese Welle beschädigt wird, führt dies selbst mit zwei guten Triebwerken zum sofortigen Verlust des Flugzeugs.