CarterCopter - CarterCopter

CarterCopter
Rola Eksperymentalny wiatrakowiec złożony
Producent Carter Aviation Technologies
Pierwszy lot 24 września 1998
Status Rozbił się 17 czerwca 2005 r.
Liczba zbudowany 1
Opracowany w Carter PAV

CarterCopter jest eksperymentalnym związkiem autogyro opracowany przez Carter Aviation Technologies w Stanach Zjednoczonych, w celu wykazania spowolnionego wirnika technologii. 17 czerwca 2005 r. CarterCopter stał się pierwszym wiropłatem, który osiągnął mu-1 (μ=1), równy stosunek prędkości lotu do prędkości końcówki wirnika, ale rozbił się podczas następnego lotu i od tego czasu nie nadaje się do użytku. Jest on zastępowany przez Cartera Personal Air Vehicle .

Projektowanie i rozwój

Obrazy zewnętrzne
ikona obrazu Wersja z 1998 r.
ikona obrazu Galeria 10 zdjęć
ikona obrazu Rysunek CAD

CarterCopter to wiatrakowiec w konfiguracji pchającej ze skrzydłami i podwójnym ogonem wysięgnika, przeznaczony jako prototyp i demonstrator technologii. Wirnik ma konstrukcję dwułopatową i waży 55 funtów (25 kg) zubożonego uranu na każdym końcu i jest zamontowany na przechylanym maszcie, dzięki czemu skrzydło pozostaje z optymalną wydajnością przy wszystkich prędkościach. Jest to konstrukcja całkowicie kompozytowa z kadłubem pod ciśnieniem do 0,69 bara .

Podwozie trójkołowe jest chowane i ma duży skok, aby umożliwić lądowanie z prędkością do 20 stóp/s bez podskakiwania. Samolot został zmodyfikowany i odbudowany po wypadku (lądowanie z podwoziem) w 2003 roku. NASA sfinansowała rozwój w wysokości 1 miliona dolarów, korzystając z trzech grantów badawczych, a samolotowi udało się osiągnąć przynajmniej jeden z pięciu celów NASA.

Pojęcie

Koncepcja CarterCoptera to wiatrakowiec z niezwykle sztywnym, stosunkowo ciężkim wirnikiem, uzupełnionym o konwencjonalne skrzydła. Przy niskiej prędkości pojazd leci jak wiatrakowiec i może wstępnie zakręcić wirnikiem w celu pionowego startu i bardzo krótkiego zawisu (około 5 sekund) i może wylądować mniej więcej pionowo. Kilka wyzwań technicznych sprawia, że ​​latanie z wolnym wirnikiem jest trudne, ale stabilność wirnika uzyskuje się dzięki połączeniu położenia obciążników wirnika przed linią środkową łopat (przedni środek ciężkości ) i środka unoszenia za linią środkową łopat. Przy dużej prędkości (powyżej około 100 mil na godzinę) samolot leci głównie na stałych skrzydłach, a wirnik po prostu kręci się na wiatraku. Wirnik obraca się z prędkością poniżej prędkości lotu, co oznacza, że ​​wycofujące się ostrze leci całkowicie nieruchomo. W śmigłowcu spowodowałoby to ogromną dysymetrię siły nośnej i nierozwiązywalne problemy ze sterowaniem, ale stałe skrzydła utrzymują samolot w powietrzu i są stabilne.

Niska prędkość obrotowa i płaskie wtapianie wirnika powoduje, że powoduje on niewielki opór, a firma twierdzi, że samolot byłby potencjalnie w stanie wykorzystać zalety nieruchomych skrzydeł, a także wiatrakowców, dając prawie wszystkie możliwości śmigłowców (z wyjątkiem zawisu). ), ale ze stosunkowo prostym systemem mechanicznym. Carter Aviation twierdzi również, że system jest bezpieczniejszy niż typowy samolot ze stałym skrzydłem, a inni zauważyli, że projekt jest znacznie bezpieczniejszy, znacznie mniej skomplikowany i tańszy niż helikopter, tilt-rotor lub Boeing X-50 Dragonfly Canard Rotor /Skrzydło . CarterCopter powinien być zdolny do osiągania wyższych prędkości, które teraz osiągają tylko samoloty ze stałymi skrzydłami, ale także powinien być w stanie wylądować jak wiatrakowiec na dowolnym małym obszarze w sytuacji awaryjnej.

Odlecieć

Podczas startu pilot odchyla górny wirnik na płasko (zero kąta natarcia) i rozkręca go do bardzo dużej prędkości (pomiędzy 365 a 425 obr/min). Wirnik jest wtedy odłączany od silnika, a kąt natarcia łopatek wirnika głównego gwałtownie wzrasta, tak że pojazd wyskakuje w powietrze. Główny wirnik samolotu ma wystarczająco dużo pędu ze względu na ciężkie przeciwwagi w końcówkach, aby mógł bezpiecznie zawisnąć przez krótki czas. Następnie pilot przykłada pełną moc do tylnego śmigła popychacza i pojazd zaczyna poruszać się do przodu. Gdy to robi, powietrze jest przepychane przez główny wirnik, obracając go szybciej i generując większą siłę nośną. Pojazd wzbija się w powietrze, lecąc jak wiatrakowiec.

Rejsowy

Gdy CarterCopter osiąga prędkość do przodu około 90 mil na godzinę (140 km/h), jego przysadziste, lekkie skrzydła zapewniają większość siły nośnej. Pilot może wtedy spłaszczyć kąt natarcia głównego wirnika, dzięki czemu wytwarza bardzo małą siłę nośną, radykalnie zmniejszając ilość indukowanego oporu wytwarzanego przez wirnik. Chociaż wirnik nie jest używany przy dużej prędkości, wirnik kręci się przy około 80 obr./min, ponieważ obroty utrzymują wirnik w stanie rozciągniętym, zapobiegając nadmiernemu trzepotaniu.

Normalnie helikopter lub wiatrakowiec nie może lecieć do przodu z taką samą lub większą prędkością niż prędkość końcówki wirnika. Dzieje się tak, ponieważ niska prędkość wycofującej się łopaty wirnika spowodowałaby przeciągnięcie wycofującej się łopaty , podczas gdy wysuwająca się łopata wirnika poruszałaby się z prędkością dwukrotnie większą niż samolot, powodując niekontrolowany lot z powodu niesymetrii siły nośnej .

Jednak w przypadku CarterCoptera stałe skrzydła zapewniają windę niezbędną do utrzymania się w powietrzu. Ponieważ wirnik jest nieobciążony, siły aerodynamiczne działające na wirnik są bardzo niewielkie. Oznacza to, że CarterCopter może teoretycznie latać znacznie szybciej niż prędkość szczytowa wirnika. Wirniki nadal będą trzepotać, gdy obracają się z powodu niesymetrii podnoszenia między dwiema stronami pojazdu, ale Carter Aviation twierdzi, że jest to możliwe do opanowania.

Deklarowana teoretyczna maksymalna prędkość samolotu typu CarterCopter wynosi około 500 mil na godzinę (800 km/h), co byłoby około dwukrotnie większą prędkością niż rekord prędkości lotu śmigłowca .

Osiągnięcia

Obraz zewnętrzny
ikona obrazu Schemat i wzór μ (Mu)

Silnik prototypu był wolnossący, a zatem ograniczony do zaledwie 320 KM (240 kW), a samolot poruszał się z prędkością około 173 mil na godzinę (270 km/h); który jest nadal ~40% szybszy niż konwencjonalny wiatrakowiec, ale wolniejszy niż żyrostacje z lat pięćdziesiątych. Niestandardowy wiatrakowiec może poruszać się z prędkością 168,29 km/h (104,6 mph), a Carter mówi, że osobisty pojazd powietrzny Carter pokonuje 200 mil na godzinę (170 kn; 320 km/h).

Przy wadze 4000 funtów CCTD może wznosić się na 750 fpm.

Od 1999 do 2001 roku odnotowano 4 przypadki wypadków bez ofiar śmiertelnych, podczas gdy Carter twierdzi, że w ciągu 7 lat doszło do 10 wypadków, z których wszystkie nie były śmiertelne.

Pilot testowy Larry Neal twierdził, że CarterCopter jest wyzwaniem do latania, ponieważ jest połączeniem helikoptera, wiatrakowca i stałopłata .

CarterCopter osiągnął swoje maksymalne mu (mu jest stosunkiem prędkości powietrza do prędkości końcówki wirnika) na krótki moment, wynoszący 1,0 17 czerwca 2005 r., kiedy to pierwszy wiropłat osiągnął ten poziom. Pilot CarterCoptera twierdził, że nie było wielkiego dramatu, a mu 1 został osiągnięty przypadkowo z powodu normalnych zmian w obrotach wirnika (przy 107 obr./min) i prędkości pojazdu; pilot opisał go jako „gładki” bez znaczących wibracji. Testy przeprowadzono w ramach kontraktu US Army. Carter mówi, że powtórzyli mu-1 z PAV w 2013 roku.

Jednak podczas następnego lotu testowego tego samego dnia w 2005 roku CarterCopter wykonał twarde lądowanie (rozbił się), powodując znaczne uszkodzenia, ale piloci nie zostali ranni. Wypadek spowodowany był urwanymi śrubami śmigła, które uszkodziły przewody sterujące wirnikiem. Śmigło zostało zaprojektowane przez Cartera i było śmigłem sejmitarowym o regulowanym skoku 8 stóp, ważącym 15 funtów i o ciągu 1850 funtów. Początkowo sądzono, że CarterCopter jest nienaprawialny; późniejsza inspekcja wykazała, że ​​można go naprawić, ale firma zdecydowała się na pracę nad małym otwartym bezskrzydłowym demonstratorem autożyro. Również później, w 2005 roku, korzystając z wniosków wyciągniętych z CarterCoptera, rozpoczęto projektowanie kolejnego samolotu złożonego, Carter PAV , który odbył lot w 2011 roku.

Firma twierdzi, że testy wykazały, że architektura pojazdu może potencjalnie przewyższać helikoptery pod każdym względem, z wyjątkiem ciągłego zawisu, i powinna być znacznie tańsza w zakupie i utrzymaniu. Firma twierdzi również, że prawie dorównuje L/D stałopłatów samolotów General Aviation przy prędkości przelotowej – ale z niemal pionowym startem i lądowaniem. Jednak nigdy nie pokazano zdolności wyskoku przy użyciu energii zgromadzonej w wirniku na odległość większą niż około 16 stóp z dołączonym skrzydłem.

NASA stworzyła komputerowe modele wirnika CarterCoptera powyżej mu=1 i prędkości lotu do 400 węzłów.

Specyfikacje

Dane z Aviation Week , American Helicopter Society , AeroNews, Jane's , CarterCopters.com

Ogólna charakterystyka

  • Pojemność: 5, w tym załoga lotnicza
  • Rozpiętość skrzydeł: 32 stopy (9,8 m)
  • Proporcje obrazu: 13,4
  • Płat : seria NACA 65
  • Masa własna: 2000 funtów (907 kg)
  • Maksymalna masa startowa: 4200 funtów (1905 kg)
  • Pojemność paliwa: 800 funtów (363 kg)
  • Zespół napędowy: 1 × silnik skrzyniowy GM V-6, 350 KM (260 kW) do startu
  • Średnica wirnika głównego: 32 stopy (9,8 m)
  • Powierzchnia wirnika głównego: 804,35 stóp kwadratowych (74,727 m 2 )
  • Śmigła: 2-łopatowe śmigło Carter scimitar o regulowanym skoku , średnica 8 stóp (2,4 m)

Wydajność

  • Prędkość przelotowa: 120 węzłów (140 mph, 230 km/h) na poziomie morza
przewidywane: 400 mph (644 km / h) przy 50 000 stóp (15 240 m)
  • Zasięg: 2200 mil morskich (2500 mil, 4000 km) z rezerwą, obciążenie paliwem 800 funtów (363 kg)
1000 mil (1609 km) z rezerwą, 400 funtów (181 kg) obciążenia paliwem
  • Pułap serwisowy: 10 000 stóp (3 000 m)
  • Podnieś-przeciągnij: 7 przy 170 mph (274 km/h)

Zobacz też

Powiązany rozwój

Samoloty o porównywalnej roli, konfiguracji i epoce

Bibliografia

Zewnętrzne linki