Bu soruyu, nasıl yanıtlayacağımı ve gerçekten de yanıtlayıp yanıtlamayacağımı düşünüyordum, çünkü sorunun kendisi iyi bir soru ama "çok geniş".

Aeroalias'ın cevabı iyidir ancak herhangi bir "neden" sunmaz. Kuyruk rotor tasarımı da son derece karmaşık bir konudur ve havacılıktaki çoğu şey gibi, birçok uzlaşmanın ve karşılıklı bağımlılığın sonucudur.

Ne kadar karmaşık olduğuna bir örnek olarak, Ray Prouty ve Walter Wagtendonk'un iki helikopter dinamiği "İncil'i" var. İkisi de kuyruk rotorlarını tam olarak açıklamıyor ve aslında Prouty sık sık "anlamadığım nedenlerle" diyor. Prouty bir şeyi anlamazsa, helikopter pilotlarının çoğunun da anlamadığını söyleyeceğinizden emin olabilirsiniz. Helikopterleri tasarlamak için bir Fizik Doktorasına ihtiyacınız var, bir tane uçurmak için bir doktora yapmanıza gerek yok.

Bu, doktorası olmayan bir pilotun anlayışından kaynaklanıyor. Zaten karmaşık olanı gereksiz yere karmaşıklaştıracağından, ana rotorun hangi yönde döndüğünden ve kuyruk rotorunun hangi tarafa monte edildiğinden bahsetmeyeceğim. Ayrıca, tek bir ana rotor ve hem dikey hem de yatay stabilizatörlere sahip genel bir "standart" helikopter varsayıyorum. Elbette, bundan farklı tasarımlar var, ancak tüm senaryoları kapsamak için bir kitaba ihtiyaç duyulacak, SE ile ilgili bir yanıt değil.

"Gelişen bıçak" gibi bir dizi başka bağımlılığı kasıtlı olarak görmezden geliyorum. kuyruk rotorunun önde mi arkada mı? "; "Bu bir traktör mü yoksa itici kuyruk rotoru mu?"; ana rotor aşağı yıkama ile girdaplar ve rüzgar arasındaki etkileşimler ve yüksek yalpalama oranı durumlarında (hızlı pedal dönüşleri) ve yana doğru uçuşta neler olduğu. Evet, kuyruk rotor tasarımı muhtemelen helikopter dinamiğindeki en karmaşık konudur.

Bildiğiniz gibi kuyruk rotoru, ana rotorun dönüşü tarafından gövdeye uygulanan torku karşılar. Kuyruk rotoru yatay eksende kaldırma oluşturduğundan, aynı zamanda helikopteri yerde hareket ettirecek bir kuvvet de üretir (kuyruk rotor kayması).

Bunu dengelemek için rotor diski, kuyruk rotor kaymasına karşı duran ve helikopteri havada asılı halde tutan yatay bir kaldırma bileşenini sunmak için bu hareket yönünde eğilecek şekilde düzenlenmiştir. Döngüsel nötr ile bunu yapmak için teçhiz edilmemişse, o zaman pilot, sabit bir havada asılı kalmak için bilinçaltında biraz yanal döngü tutacaktır. Bilinçaltıdır çünkü döngüsel olanı konumlandırarak tutum ve pozisyona sahip değilsiniz. Döngüyü, tutumu ve konumu tutacak şekilde konumlandırırsınız.

Şimdi, biri ana rotordan, diğeri kuyruk rotorundan olmak üzere iki yatay itme bileşenimiz var. Şimdi tüm kuvvetler ağırlık merkezi etrafında hareket ediyor ve buradan, uçağı hareket ettirmek için tüm ivmeler ölçülüyor. Bu nedenle, bu iki kuvvetin merkezleri CoG'ye göre aynı hizada değilse, yani CoG'den aynı dikey mesafede ise, o zaman aralarında bir yuvarlanan "çift" oluşur ve gövde, karşıt kuvvetler eşit ve zıt olana kadar yuvarlanır. . Bu nedenle, birçok helikopter düşük bir kızakla havada süzülüyor.

Uçak seyir uçuşuna geçerken, dikey dengeleyici, ana rotor torkunu gittikçe daha fazla dengeler, böylece kuyruk rotorunun ihtiyaç duyduğu güç ve saldırı açısı ofset torku azalır, bu nedenle yuvarlanma çifti kuvveti azalır ve gövdenin güvertesi seviyeye geri döner. Yatay dengeleyici aynı zamanda, seyir halindeyken pedal varsa bile çok az kullanacağınız şekilde yalpaya daha fazla karşı koyan kaldırma kuvveti oluşturur.

Bu, ana uzlaşmamızdır. Kaldırma vektörlerinin yatay bileşenleri birbiriyle hizalı değilse, fareyle üzerine gelindiğinde düz olmayan bir güverte kabul edersiniz. Tasarım uzun süreli gezinme gerektiriyorsa (polis çalışması, arama ve kurtarma vb.), Tasarımınız muhtemelen her iki merkezin de hizalanmış ve CoG'nin üzerinde olması (ana rotor itme vektörü her zaman CoG'nin üzerinde olmalıdır, çünkü motor ve ana rotor dişli kutusu). Benim tahminim , Apache'nin kuyruk rotorunu, uzun süre havada asılı kalacak şekilde tasarlanmış bir silah platformunda anlamlı olan düz ve dengeli bir güverte sağlamak üzere merkezleri hizalamak için yükseğe monte etti.

Kuyruk rotorunun ve ana rotor vektörlerinin ortalanmadığı bir modele bakarsanız, örneğin R22, o zaman gerçekten de bir kızakla diğerinden önemli ölçüde daha düşük havada süzülüyorlar. Bu aynı zamanda güvenli gezinme yüksekliğine birkaç fit ekleme etkisine de sahiptir, çünkü döner veya yana doğru hareket ederken zeminde patinajı yakalamak neredeyse kesinlikle Kötü Günler ^(TM) 'nin bir oluşturucusudur.

Karşılık, bu rotorun kanatçığın üst kısmına yerleştirilmesi için ek bir dişli kutusu ve kanadın tabanında tahrik mili gerektirmesi, ağırlık, karmaşıklık ve bakım gereksinimleri eklemesidir. Apaçiler için bir endişe değil; kesinlikle R22 için.

Comanche neden bomun sonunda kuyruk rotorunu bu kadar alçakta monte ediyor? Pekala, tasarım kararlarını bilmiyorum ve bunlarla ilgili güvenilir referanslar bulamıyorum, bu yüzden tahminler kullanıyorum, ki bunun eğitimli tahminler olduğunu umuyorum.

Komançi'nin bir tasarım hedefi olan neredeyse başka hiçbir helikopterde mevcut değil, gizlidir.

Rotor bıçakları, özellikle kuyruk rotoru olmak üzere harika RADAR hedefleri oluşturur. Yüksek hızda dönen nispeten kısa kanatlar ve açıkta sıkışmış çok sayıda güçlü RADAR dönüşü sağlar. Ana rotor hakkında kanat profilleri ve malzemeleri (detayları sınıflandırılmış olmasını beklediğim) dışında yapabileceğiniz pek bir şey yoktur, ancak kuyruk rotorunu bomun ucunda ana gövdeye daha yakın bir şekilde ve bir fenestron, bu RADAR dönüşleri önemli ölçüde azalacak.

Kuyruk rotor hava akışları ayrıca, yanlara doğru üfleyerek ve bunları daha hızlı bir şekilde karıştırarak motor egzozlarını rahatsız etmeye ve soğutmaya yardımcı olacaktır. daha serin ortam atmosferi. Yakından bakarsanız, kuyruk rotorunun egzozların hemen arkasına monte edildiğini göreceksiniz. Ayrıca, kuyruk rotor dişli kutularının iyi ısı kaynakları olduğunu tahmin ediyorum, bu nedenle birini çıkarmak (kuyruk rotorunu aşağıya monte ederek) da gizliliğe katkıda bulunuyor. Bir fenestrona monte etmenin ek faydası, kuyruk rotorunu ağaç çarpmalarından vb. Korumaktır; bu, her zaman Dünya'nın uçmasını gerektiren bir endişe kaynağıdır.

Kuyruk rotoru çok alçak monte edildiği için, bir yuvarlanan güçlü bir çift ve gerçekten de Komançi çok düşük bir şekilde uçtu.

^{( Kaynak )}

Bu eğilimi azaltmak için kuyruk rotoru yaklaşık 20 derece eğimlidir (bunların tümü bellekten), bu da yatay itme vektörü bileşenini azaltır ve dikey bileşen boyunca yaklaşık 1000 lbs kaldırma kuvveti üretir. TR'nin CoG'nin altında olmasıyla üretilen kuyruk düşük eğilimini dengeleyen. Bu yüksek ikili yatay dengeleyici, TR gücü azaldıkça seyir sırasında kuyruğu yukarıda tutmak için kaldırma kuvveti de üretecek.

Peter Kämpf'tan:

20 ° eğim Tüm dikey aynı zamanda güçlü bir RADAR reflektörünü kaldırır. Alçakta uçarken, tamamen dikey bir kuyruk yatay olarak yönlendirilmiş radyasyonu geri döndürürken, 20 ° açı bir tarafın RADAR enerjisini yere, diğerinin uzaya yansıtmasına izin verir.

Tüm bunlardan çok daha fazlası var ama dediğim gibi, tüm faktörleri tam olarak ele almaya başlamak için gerçekten bir kitaba ihtiyacı var, ancak umarım bu yanıt düşüncenin ana hatlarından geçiyor.

Kuyruk rotor göbeğinin ana rotor düzlemine göre konumunu belirlerken dikkate alınması gereken birçok husus vardır. Dikkat edilmesi gereken önemli bir nokta, sağlamlık ve boyut gereksinimleri azaldıkça, gereken itme kuvveti ne kadar az olursa (daha yüksek veya daha düşük konumda), ağırlık cezası o kadar az olursa, kuyruk rotorunu nasıl etkilediğidir.

Bu düşünceye göre gidersek genel olarak kuyruk rotor göbeği, ana rotorun dönüş düzlemi üzerinde konumlandırılmalıdır. Tail Rotor Design Guide 'dan:

Belirli bir yalpalama manevrası için gereken kolektif eğimi ve sağlamlığı en aza indirmek, havada asılı bir dönüş sırasında dümen pedalı hareketlerini en aza indirmek ve güç gereksinimlerini en aza indirgemek için kuyruk rotor göbeği, ana rotorun dönüş düzlemine yerleştirilmeli ve pratik sınırlamaların izin verdiği ölçüde arka ve ana rotora yakın yerleştirilmelidir.

Ancak bu hikayenin sadece bir kısmı - burada başka hususlar da var:

• Kuyruk ile ana rotor arasındaki etkileşimin hesaba katılması gerekir, bu da kuyruk rotorunun konumunu değiştirebilir.

• Fenestron gibi alışılmadık kuyruk rotorlarına sahip olacaksanız, kuyruk rotorunun genellikle kanat yerine kuyruk bomuna oturması gerekir.

• Bunları aynı düzlemde bulundurmak, genellikle kuyruk rotorunun dikey kanatçık üzerine yükseğe monte edilmesi anlamına gelir, bu da ağırlık cezasını artırır - ekstra bir dişli kutusu ve tahrik mekanizmasının yanı sıra güçlendirilmiş bir dikey kanatçık gerekir; kuyruk rotorunun dikey kanatçıkta olmasına değer ekstra ağırlığın hangi noktada olduğu bir değiş tokuş haline gelir. Küçük helikopterler söz konusu olduğunda, bu, sert ve hızlı bir kural olmamasına rağmen, kuyruk rotorunun dikey kanatçıkta değil kuyruk patlamasında olmasının daha iyi olacağı anlamına gelir.

• Kuyruk rotorunun konumu, uçuş tutumunu etkileyebilir - kuyruk rotor göbeği cg boyunca değilse, yanal döngü uygulayarak düzeltilmesi gereken hafif bir yuvarlanma eğilimi vardır. helikopter biraz eğik uçuyor.

• Başka hususlar da var - kuyruk rotorunu düşük tutmak enkaz nedeniyle hasar olasılığını artırabilirken kanatta yukarıda tutmak bakım cezası.

Sonuçta bu bir değiş tokuş.

Raymond Prouty, Apache AH-64 kuyruk rotorunun (ilk resminiz) tasarımcısıydı. Ön tasarım aşamasında, AH-64 hem Comanche fotoğrafınızdaki gibi bir T-kuyruğuna hem de daha sonra fotoğrafınızdaki son konfigürasyona sahipti. Bu belgede (bir ödeme duvarının arkasında, üzgünüm), sol yan uçuşun daha pürüzsüz olduğundan ve uçuş testi geliştirme aşamasında kuyruk rotoru kaldırıldığında Hollandalı yuvarlanmanın daha dengeli hale geldiğinden bahsediyor - tamamen aerodinamik hususlar.

İkinci resimde, Komançi bir fenestronda bir T-kuyruğu ve bir kuyruk rotorunu göstermektedir: kuyruk rotoru ve yatay dengeleyici yer değiştirmiştir. Kuyruk rotorunu bir fenestronda konumlandırmanın birkaç avantajı vardır: dikey kanat, itişi engellemez ve ileri uçuşta dış akıştan ve rotor uyanmasından korunur. Bir fan-in-fin yalnızca arka bom yüksekliğinde mümkündür, bu nedenle bu tasarım seçilirse yükseklik otomatik olarak takip eder.

Kuyruk rotorunun yükseltilmesi mekanik bağlantıyı karmaşıklaştırır ve bu nedenle daha yüksek güç kayıpları ile ilişkilendirilir, ancak bu, sahip olduğum iki referans kitabında baskın bir ön tasarım özelliği olarak listelenmemiş. Aerodinamik hususlar burada daha fazla ağırlık taşıyor gibi görünüyor: havada asılı, yana doğru uçuş ve ileri uçuşta ana rotorla etkileşim. Askeri helikopterlerde, kuyruk vuruşu için operasyonel gereklilikler, kuyruk rotorunun yerleştirilmesi üzerinde de etkiye sahiptir.

Kuyruk rotorunun yerleştirilmesi, hangi tür ana rotorun uygulandığına bağlı olarak, fareyle üzerine gelme sırasında yanal trim de etkiler. Raymond Prouty'nin Helikopter Performansı, Stabilite ve Kontrolü'nden:

Gördüğünüz gibi, yalnızca kuyruk rotoru yüksekte olan sallantılı rotor yatay olarak ana gezer. Ancak tek bir aşağı kayma ile gezinmek büyük bir sorun gibi görünmüyor.