Gyrodyn - Gyrodyne

Dieser Artikel ist über eine Klasse von Drehflüglern. Für das Unternehmen, das den Namen trägt, siehe Gyrodyne Company of America . Für das Flugzeug siehe Fairey FB-1 Gyrodyne . Für das Kreiselgerät, das zur Lagekontrolle auf Raumstationen verwendet wird, siehe Steuermoment- Gyroskop .
Ein Fairey FB-1 Gyrodyne

Ein Gyrodyne ist eine Art von VTOL- Flugzeug mit einem Hubschrauber-Rotor- ähnlichen System, das nur zum Starten und Landen von seinem Motor angetrieben wird und einen oder mehrere konventionelle Propeller- oder Strahltriebwerke enthält, um während des Reiseflugs Vorwärtsschub zu liefern . Während des Vorwärtsfluges ist der Rotor nicht angetriebenen und frei Spinnen, wie ein autogyro (aber im Gegensatz zu einer Verbindung Hubschrauber ), und Lift wird durch die Kombination des Rotors und herkömmlicher vorgesehen Flügel . Der Gyrodyne ist eines von mehreren ähnlichen Konzepten, die versuchen, eine helikopterähnliche Leistung bei niedriger Geschwindigkeit mit herkömmlichen Hochgeschwindigkeiten mit festen Flügeln, einschließlich Tiltrotoren und Tiltwings, zu kombinieren .

Als Reaktion auf eine Anfrage der Royal Navy nach einem Hubschrauber entwarf Dr. James Allan Jamieson Bennett den Kreisel, während er als Chefingenieur der Cierva Autogiro Company diente . Der Gyrodyne wurde als Zwischentyp von Drehflüglern ins Auge gefasst , wobei sein Rotor parallel zur Flugbahn betrieben wurde, um die axiale Strömung zu minimieren , wobei ein oder mehrere Propeller den Antrieb lieferten. Bennetts Patent deckte eine Vielzahl von Designs ab, was zu einigen Begriffsverwirrung geführt hat – andere Probleme, darunter die markenrechtlich geschützte Gyrodyne Company of America und die Klassifizierung von Drehflüglern der Federal Aviation Administration (FAA).

In den letzten Jahren wurde ein verwandtes Konzept unter dem Namen Heliplane gefördert . Ursprünglich für die Vermarktung von Tragschraubern verwendet, die von zwei verschiedenen Unternehmen gebaut wurden, wurde der Begriff verwendet, um ein Programm der Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) zu beschreiben, um Fortschritte in der Drehflüglertechnologie zu entwickeln, mit dem Ziel, die aktuellen Einschränkungen von Hubschraubern sowohl in Bezug auf Geschwindigkeit als auch Nutzlast zu überwinden.

Funktionsprinzipien

Während ein konventioneller Hubschrauber einen angetriebenen Rotor hat, der sowohl Auftrieb als auch Vorwärtsschub liefert und zu echter VTOL- Leistung fähig ist , hat ein Tragschrauber oder Autogyro einen frei drehenden Rotor, der auf unabhängig angetriebenem Schub angewiesen ist, um die Vorwärtsfluggeschwindigkeit bereitzustellen und zu drehen. Der Gyrodyne kombiniert Aspekte von jedem. Es hat ein unabhängiges Schubsystem wie der Tragschrauber, kann aber auch den Rotor antreiben, um vertikales Starten und Landen zu ermöglichen; es wechselt dann während des Reiseflugs in ein Freidrehen wie ein Tragschrauber.

Beim Helikopter ziehen die sich drehenden Rotorblätter Luft durch die Rotorscheibe nach unten ; Um Vorwärtsschub zu erhalten, kippt die Rotorscheibe nach vorne, so dass auch die Luft nach hinten geblasen wird. Beim Tragschrauber ist die Kreiselscheibe dagegen nach hinten geneigt; Während der Hauptschub das Fahrzeug vorwärts treibt, strömt Luft von unten durch die Rotorscheibe, wodurch sie sich dreht und Auftrieb erzeugt. Der Kreisel ist in der Lage, zwischen diesen beiden Flugmodi zu wechseln.

Typischerweise hat ein Gyrodyne auch feste Flügel, die während des Vorwärtsflugs einen Teil des Auftriebs liefern, so dass der Rotor entladen werden kann. Eine Computersimulation hat eine optimale Auftriebsverteilung von 9 % für den Rotor und 91 % für den Flügel vorgeschlagen. Wird der Rotor jedoch zu leicht belastet, kann er anfällig für unkontrolliertes Schlagen werden.

Geschichte

In Großbritannien konzipierte Dr. James Allan Jamieson Bennett , Chefingenieur der Cierva Autogiro Company, 1936 einen Zwischentyp von Drehflüglern, den er "Gyrodyne" nannte und der als Reaktion auf eine Spezifikation des Luftministeriums der britischen Regierung ausgeschrieben wurde . Im Jahr 1939 wurde Bennett vom britischen Patentamt ein Patent erteilt , das an die Cierva Autogiro Company übertragen wurde. Am 23. August 1940 reichte die Autogiro Company of America , Lizenznehmer der Cierva Autogiro Company, Ltd., eine entsprechende Patentanmeldung in den USA ein . Am 27. April 1943 wurde das US-Patent Nr. 2,317,340 an die Autogiro Company of America erteilt. Die Patente beschreiben ein Gyrodyn als:

ein Drehflügler vom Typ Intermediate, im Folgenden "Gyrodyne" genannt, zwischen einem Rotaplane (mit dem Rotor frei für Autorotation und einer nach oben gerichteten totalen axialen Strömung durch die Rotorscheibe) einerseits und einem reinen Hubschrauber (mit dem Rotor angetrieben, und einer nach unten gerichteten gesamten Axialströmung durch die Rotorscheibe), andererseits, das heißt bei einer mittleren Axialströmung durch die Rotorscheibe im Wesentlichen Null bei hoher Vorwärtsgeschwindigkeit.

Bennetts Konzept beschrieb einen wellengetriebenen Rotor mit Gegendrehmoment und Antrieb für den Translationsflug, der von einem oder mehreren Propellern bereitgestellt wird, die auf Stummelflügeln montiert sind. Da bei Reisegeschwindigkeiten von den Propellern Schub bereitgestellt wird, würde dem Rotor nur Leistung zugeführt, um den Profilwiderstand des Rotors zu überwinden , was auf eine effizientere Weise als der freilaufende Rotor eines Tragschraubers in Autorotation arbeitet . Bennett beschrieb dieses Flugregime des Gyrodyns als "Zwischenzustand", bei dem sowohl der Rotor als auch das Antriebssystem mit Strom versorgt werden müssen.

Frühe Entwicklung

Die Entwurfsstudie des C.41- Gyrodyne der Cierva Autogiro Company, Ltd. vor dem 2. Weltkrieg wurde von Fairey Aviation aktualisiert und als FB-1 Gyrodyne ab 1945 gebaut. Faireys Entwicklungsbemühungen wurden zunächst von Bennett geleitet, gefolgt von seinem Nachfolger Dr. George S .Hilop . George BL Ellis und Frederick L. Hodgess, Ingenieure der Cierva Autogiro Company, Ltd. aus der Zeit vor dem 2. Weltkrieg, kamen zu Bennett bei Fairey Aviation. Der erste Fairey Gyrodyne-Prototyp stürzte während eines Testflugs ab und tötete die Besatzung. Der zweite Gyrodyne-Prototyp wurde als Jet Gyrodyne umgebaut und später zur Entwicklung eines Druckstrahl-Rotorantriebssystems für den Rotodyne-Transportverbundkreisel verwendet. An der Spitze jedes Flügelstumpfes befanden sich nach hinten gerichtete Propeller, die sowohl für die Giersteuerung als auch für den Vortrieb im Vorwärtsflug sorgten. Der Jet Gyrodyne flog 1954 und machte im März 1955 einen echten Übergang vom vertikalen zum horizontalen Flug.

Die Fairey Rotodyne Y im Jahr 1959

Dies führte zu dem Prototyp Fairey Rotodyne , der mit der an der Kreuzfahrt entwickelt wurde die Effizienz eines Starrflügler zu kombinieren VTOL - Fähigkeit eines Hubschraubers Kurzstrecke bieten airliner Service von Stadtzentren zu Flughäfen. Es hatte kurze Flügel, die zwei Napier-Eland- Turboprop-Triebwerke für den Vorwärtsantrieb und bis zu 40% des Flugzeuggewichts im Vorwärtsflug trugen . Der Rotor wurde von Spitzendüsen für Start und Landung und Translationsflug bis zu 80 Meilen pro Stunde angetrieben . Trotz weltweit beträchtlichen kommerziellen und militärischen Interesses an dem Prototypen des Typs Y Rotodyne für den Luftverkehr blieben britische Aufträge aus und die finanzielle Unterstützung der britischen Regierung wurde 1962 eingestellt. Die neue Muttergesellschaft der Division, Westland Helicopters, sah keinen guten Anlass für weitere Investitionen und das Projekt wurde gestoppt. Mit dem Ende der Fairey Aviation-Programme kam die Gyrodyne-Entwicklung zum Stillstand, obwohl mehrere ähnliche Konzepte weiter entwickelt wurden.

Ähnliche Entwicklungen

1954 wurde die McDonnell XV-1 als Drehflügler mit Spitzendüsen entwickelt, um eine vertikale Startfähigkeit zu ermöglichen. Das Flugzeug hatte auch Flügel und einen Propeller, der an der Rückseite des Rumpfes zwischen zwei Heckauslegern montiert war, mit zwei kleinen Rotoren, die am Ende zur Giersteuerung montiert waren. Der zweite Prototyp der XV-1 war der erste Drehflügler der Welt, der am 10. Oktober 1956 im Horizontalflug mehr als 200 Meilen pro Stunde erreichte. Es wurden keine weiteren gebaut und das XV-1-Projekt wurde 1957 beendet.

Zusammengesetzter Tragschrauber

1998 flog Carter Aviation Technologies erfolgreich sein Technologiedemonstrationsflugzeug. Das Flugzeug ist ein zusammengesetzter Tragschrauber mit einem Rotor mit hoher Trägheit und Flügeln, die für den Hochgeschwindigkeitsflug optimiert sind. Im Jahr 2005 demonstrierte das Flugzeug den Flug bei mu-1, wobei die Rotorspitze eine Fluggeschwindigkeit hatte, die der Vorwärtsfluggeschwindigkeit des Flugzeugs entsprach, ohne dass Vibrations- oder Steuerungsprobleme auftraten. Der Rotor mit hoher Trägheit ermöglichte es dem Flugzeug, während der Landung für einen kurzen Moment zu schweben, obwohl der Rotor nicht angetrieben wurde, und ein vordrehendes Getriebe ermöglicht es, den Rotor für einen Autogyro-ähnlichen Sprungstart zu beschleunigen.

Hubschrauber

1954 baute KYB ein Flugzeug namens Heliplane . Der Hubschrauber war eine Cessna 170 B mit auf Stummel reduzierten Flügeln und einem Rotor, der von Spitzen-Staustrahltriebwerken angetrieben wurde.

Bild des Basiskonzepts des GBA-DARPA-Heliplanes , das seinen frei drehenden Rotor zeigt, der mit integrierten Tipjets ausgestattet ist und mit Bypassluft von zwei Williams-Gasturbinenantriebstriebwerken gespeist wird.

DARPA finanzierte ein Projekt unter dem Namen "Heliplane" zur Entwicklung des Gyrodyne-Konzepts um 2007. Flugzeuge, die für das Projekt entwickelt wurden, würden einen Rotor zum vertikalen Starten und Landen und zum Schweben verwenden, zusammen mit erheblichen Flügeln, um den größten Teil des erforderlichen Auftriebs beim Reiseflug zu liefern , das die große Frachtkapazität, die Kraftstoffeffizienz und die hohe Reisegeschwindigkeit von Starrflüglern mit den Schwebefähigkeiten eines Hubschraubers kombiniert. Das Projekt war "...ein mehrjähriges 40-Millionen-Dollar-Vier-Phasen-Programm. Groen Brothers Aviation arbeitet an der ersten Phase dieses Programms, einer 15-monatigen Anstrengung... Business Jet. Das Team benutzte den Adam A700 , in der Klasse der sehr leichten Jets …“ Es gab Probleme mit dem Lärm der Düsendüsen, und das Programm wurde 2008 eingestellt.

Ein Branchenmagazin beschreibt die allmähliche Entwicklung traditioneller Hubschrauber als „langsam“ und ohne revolutionäre Schritte, und nicht-traditionelle Verbindungen sind immer noch nicht weit verbreitet.

Warenzeichen

Hauptartikel: Gyrodyne Company of America

"Gyrodyne" wurde 1950 der Gyrodyne Company of America als Marke verliehen . Das Unternehmen war nicht an der Entwicklung von Gyrodyne beteiligt, sondern produzierte einen ferngesteuerten Drohnenhubschrauber mit Turbinenantrieb und koaxialen Rotoren für die United States Navy , bezeichnet als als QH-50 DASH .

Beispiele


Verweise

Anmerkungen
Literaturverzeichnis
  • "Der Fairey Gyrodyne." JAJ Bennett. Zeitschrift der Royal Aeronautical Society, 1949, Bd. 53
  • „Aerodynamik des Hubschraubers“. Alfred Gessow & Garry C. Myers, Jr. Frederick Ungar Publishing Company, NY. 1952, Neuauflage 1962.
  • „Prinzipien der Hubschrauber-Aerodynamik“. J. Gordon Leishman, Cambridge University Press, NY 2000, Nachdruck 2005.
  • „Prinzipien der Hubschraubertechnik“. Jacob Shapiro, Temple Press Ltd., London, 1955.
  • " Entwicklung des Autogiro: A Technical Perspective ": J. Gordon Leishman: Hofstra University , New York, 2003.
  • Vom Autogiro zum Gyroplane: The Amazing Survival of an Aviation Technology : Bruce H. Charnov, 2003.

Externe Links

Medien im Zusammenhang mit Gyrodynes bei Wikimedia Commons