Ein koaxialer Rotor macht einen Heckrotor überflüssig und schafft eine sicherere und stabilere Maschine.
Um zu verstehen, wie ein Design mit zwei koaxialen Rotoren andere Hubschrauber bei weitem übertrifft, müssen wir die Physik im Spiel untersuchen.
Die Physik von Hubschraubern
Bei Hubschraubern mit einem Rotor wird das Abheben durch Drehen des Hauptrotors erzeugt. Diese Drehung erzeugt ein Drehmoment um den Haupthubschrauber, wodurch sich der Hauptrumpf in die entgegengesetzte Richtung dreht. Frühe Ingenieure haben den Heckrotor so konstruiert, dass er dem entgegenwirktDrehmoment und Hubschrauber stabil halten. Heckrotoren sind im Allgemeinen viel kleinere Rotoren, die auf einer senkrechten Achse zum Hauptrotor montiert sind. Durch Steuern der Geschwindigkeit des Heckrotors kann der Pilot das Fahrzeug stabilisieren sowie die Richtung des Hubschraubers steuern.
Wenn Sie den Heckrotor verlangsamen, dreht sich der Hubschrauberkörper aufgrund eines zu hohen Drehmoments in diese Richtung in die entgegengesetzte Richtung des Hauptrotors. Wenn Sie den Heckrotor beschleunigen, ist das Gegenteil der Fall. Zusammen mit der Richtung können Hubschrauberpiloten das Gieren steuerndas Fahrzeug durch Einstellen des Winkels des Heckrotors. Durch leichtes Auf- oder Abbewegen des Heckrotors erzeugt der Pilot einen Momentarm durch den Hubschrauber, der wiederum das Gieren des Fahrzeugs einstellt.
Warum ein koaxiales Design so viel besser ist
Nachdem wir nun die grundlegenden Mechanismen von Einrotorhubschraubern verstanden haben, können wir erkennen, warum Koaxialrotoren einige Vorteile bieten können. Indem Sie zwei Rotoren auf einer einzigen Achse platzieren und sie in entgegengesetzte Richtungen drehen, wird ein Netto-Null-Drehmoment um dieDer Hauptkörper des Hubschraubers ist so konstruiert, dass er sehr stabil bleibt. Sowohl durch mechanische als auch durch elektronische Mittel wird jeder Rotor perfekt zeitgesteuert und gesteuert, um das Nettodrehmoment des anderen Rotors in Echtzeit auszugleichen. Dies ermöglicht es dem Koaxialfahrzeug, dies zu erreichenziemlich bedeutende Schwebefähigkeiten im Vergleich zu ihren Brüdern mit einem Rotor.
Wenn Sie an Hubschrauber denken, denken Sie an den vertikalen Start und die Fähigkeit zu schweben. Entfernen Sie diese Aspekte, und der Hubschrauber funktioniert identisch mit einem Flugzeug. Nebenbei bemerkt, der vertikale Start ist nicht nur für Drehflügler möglichNutzen Sie die Fähigkeit ohne Rotoren - hauptsächlich den Harrier Jet -, um die Aufgabe mit viel weniger Effizienz und Stabilität zu erfüllen.
Die Fähigkeit eines Hubschraubers, zu schweben und stabil zu sein, ist gleichbedeutend mit seiner Qualität als Hubschrauber. Bei koaxialen Konstruktionen führt die verbesserte Fähigkeit, zu schweben und einen stabilen Flug aufrechtzuerhalten, letztendlich zu besseren Hubschraubern. Bessere Hubschrauber bedeuten, dass sie leichter zu kontrollieren sind und vieles mehrsicherer für die Insassen. Theoretisch könnte das Fahrzeug immer noch sicher gelandet werden, wenn ein Rotor in einem Koaxialsystem kaputt geht.
Schließlich bedeutet die Anwendung von koaxialen Rotoren, dass das Fahrzeug kein inhärentes Gyroskop benötigt, um Stabilität zu gewährleisten. Die Rotationseffekte beider Rotoren sorgen für ein nahezu perfektes Gyroskop, wodurch die Stabilität des Fahrzeugs erneut verbessert wird.
Warum sehen wir nicht mehr koaxiale Hubschrauber? Sie sind nicht ohne Fehler.
Probleme mit Koaxialhubschraubern
Der erste Hauptfehler besteht darin, dass das Timing der beiden Rotorblätter nahezu perfekt sein muss. Geschwindigkeits- und Richtungsänderungen müssen zusammen erreicht werden. Selbst der kleinste Fehler bei der Kalibrierung macht das Flugzeug im Wesentlichen instabil und unmöglich zu fliegen. Ein Fehler inDie Kalibrierung ist schlechter als Sie wahrscheinlich für die Flugfähigkeit des Fahrzeugs denken. Wenn das Timing nicht ausreicht, erzeugen Koaxialhubschrauber nicht genug Auftrieb, um den Boden zu verlassen und sich nur auf dem Asphalt zu drehen.
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Zusätzlich zur Notwendigkeit der Genauigkeit bei der Abstimmung der Rotoren reagieren diese Rotoren in der Regel nicht so schnell wie ein einzelnes Drehflügler. Wenn Sie ein Flugzeug stabiler machen, erschweren Sie im Allgemeinen präzise Bewegungen - dies ist ein ständiger Kompromissin der Luft- und Raumfahrttechnik. Koaxialhubschrauber sind zwar sicher und effizient, eignen sich jedoch nicht für Anwendungen, bei denen Piloten eine gute Manövrierfähigkeit benötigen. Sie eignen sich jedoch perfekt für Anwendungen, bei denen ein präzises Schweben erforderlich ist.
Das koaxiale Rotordesign ist eines der bekanntesten Hubschrauberdesigns bis heute. Obwohl es seine Ineffizienzen aufweist, wird es nicht so schnell verschwinden. Die Stabilität des Designs ist in der Hobby-Community und sogar bei vielen Militär- und Rettungskräften beliebtbisherige Hubschrauber. Wenn Sie einen Hubschrauber entwerfen würden, welches Design würden Sie wählen?