Warum ist der Heckrotor des UH-60 verkantet?

Die Antworten von John K und Koyovis sind beide richtig. Als ehemaliger Pilot des UH-60 und Maschinenbauer hier jedoch eine einfachere Variante.

Ein Helikopter muss ausbalanciert sein. Wenn die Front viel schwerer als das Heck ist, kann es nicht sicher fliegen, da die Nase zu niedrig ist. Wenn der Schwanz zu schwer ist, dann das gleiche. Der Schwerpunkt wird Schwerpunkt genannt.

Der Heckausleger eines Helikopters ist sehr lang. Wenn Sie ein Pfund zum Heck gegenüber einem Pfund zur Nase hinzufügen würden, würde das Pfund auf dem Heck aufgrund der Länge des Heckauslegers stärker wirken. In der Technik wird dies als „Momentarm“ bezeichnet. Durch das Verkanten des Heckauslegers hebt der Heckrotor das Heckausleger an. Es gibt nicht so viel Auftrieb, aber da das Heckrohr so ​​lang ist, hat es eine ausgeprägte Wirkung. Dies gibt der Flugzeugbesatzung mehr Spielraum beim Beladen des Hubschraubers. Durch den zusätzlichen Auftrieb des Heckrotors können wir mehr Last (Truppen, Treibstoff etc.) hinter den Rotormast bringen und trotzdem den Schwerpunkt in akzeptablen Grenzen halten.

Ein Typ in meinem Segelflugclub hat sie früher geflogen. Es hat etwas mit dem Erreichen einer vertikalen Auftriebskomponente von mehreren hundert Pfund aus dem Schub des Heckrotors zu tun, und das und das große horizontale Heck ermöglichen einen großen Schwerpunktbereich für Hubschrauberstandards und tragen ein wenig zur gesamten vertikalen Auftriebsfähigkeit bei. Man könnte sagen, dass es die Maschine in eine Art Tandem-Rotor-Hubschrauber verwandelt, mit nur ein bisschen Tandem-Ness.

Es gibt eine Art Mischsystem im Steuersystem, um mit verschiedenen Kreuzkopplungseffekten aufgrund von Wechselwirkungen zwischen der Heckoberfläche und dem geneigten Heckrotor und dem Hauptrotor fertig zu werden, das jedoch für den Piloten transparent ist.

Ich habe mal rumgeschnüffelt und hier eine Zeitung gefunden, die über die Vorteile von Schrägheckrotoren spricht .

Ich bin in Ray Proutys Buch Helicopter Performance, Stability and Control darauf gestoßen.

Die beste Position für den Schwerpunkt bei einem Helikopter mit einem Rotor ist etwas vor der Hauptrotorwelle.

In einigen Fällen wird eine (eine) hintere Schwerpunktposition durch Konstruktionsüberlegungen sogar während des vorläufigen Entwurfs erzwungen. Ein klassisches Beispiel dafür ist der Sikorsky UH-60A. Wie in Referenz 10.13 erläutert, war die Gesamtlänge dieses Hubschraubers durch die Anforderung begrenzt, ihn ohne größere Demontage in eine C-130 zu laden. Da der Rotor nach der vertikalen Steiganforderung bemessen ist, diktierte die Lufttransportfähigkeitsanforderung eine kurze Nase. Dies und der Wunsch, den gesamten Treibstoff hinter der Hauptkabine zu transportieren, führten zu einem Schwerpunktbereich von mehr als 15 Zoll, der sich allesamt hinter dem Hauptrotor befand. Sikorsky löste das daraus resultierende Trimmproblem mehr oder weniger zufriedenstellend durch Verkanten des Heckrotors, wie bei der Besprechung des Heckrotordesigns erläutert.

Beachten Sie, dass es in der Designphase viel einfacher gewesen wäre, den CoG durch den Bau einer längeren Nase nach vorne zu verschieben, aber dies war nicht möglich und die kompliziertere Option mit geneigtem Rotor musste implementiert werden. Mit einem großen nutzbaren CoG-Bereich als Ergebnis.

Nachteil : Der geneigte Heckrotor führt zu einer Querkopplung zwischen Gier und Nick, aber da es zwei Steuermechanismen für die Neigung gibt (ebenfalls zyklische Steuerung), kann die Neigungsreaktion auf Pedaleingaben durch einen Steuermischer abgestimmt werden. Der Stabilator hilft bei Vorwärtsfahrt – er sitzt auch im Abwind des Heckrotors und kann im Schwebeflug etwas vertikalen Heckschub umlenken.

Upside : Kippschub bei kleinen Winkeln hat große trigonometrische Effekte. Der Schub in Gierrichtung reduziert sich mit (1 - cos20) = 6 %, bei einem Gewinn in Nickrichtung von sin20 = 34 % des Heckrotorschubs.

Der Stabilator wirkt sich entscheidend auf den effektiven Auftrieb mit dem Heckrotor aus. Es hat einen großen Federweg, sowohl nach oben als auch nach unten. Dieser Hub kombiniert mit dem Heckrotorschub, der durch die 20-Grad-Neigung verstärkt wird, macht es zu einer sehr ausgewogenen Baugruppe. Der UH-1 hatte einen Synchronaufzug mit begrenzter Bewegung, der vor dem Heckrotorbogen montiert war und Stabilität, aber keinen erhöhten Auftrieb bot. So erklärte es mir ein Konstrukteur bei Sikorsky, der auch Heeresflieger war.

Gordon Galow, der ursprüngliche Konstrukteur des Hubschraubers für die US-Armee, der jetzt 98 Jahre alt ist, sagte, er sei für den Lift gedacht. Selbst bei dem kleinen prozentualen Winkel des Blattes sorgte es für etwas Auftrieb. Eine der wichtigsten Komponenten eines Hubschrauberdesigns war seine Auftriebsfähigkeit. Nachdem er in den 1960er Jahren versucht hatte, einen Ersatz für den Skycrane zu entwickeln, konstruierte er so viel Auftrieb wie möglich für den Hubschrauber. Gordon Galow galt als einer der besten Fluiddynamik-Ingenieure der Welt.

Zusätzlich zu der Antwort auf die Positionierung von Ray Prouty (The Man) sind die Heckrotoren geneigt, um die Vorwärtsneigung des Hauptrotormastes auszugleichen, was eine flachere Schwebefluglage ermöglicht.