Al llarg de la història dels helicòpters, es van proposar regularment diversos dissenys del sistema de transport, però només un d'ells es va convertir en clàssic i, posteriorment, va rebre un desenvolupament important. Altres solucions, que ofereixen diferents opcions per a l'accionament de l'hèlix, dissenys de pales, funcions, etc., no podrien competir amb ella. Sovint, un resultat tan atrevit es deu a deficiències i problemes objectius.
Clàssics tècnics
L’esquema clàssic d’helicòpter proporciona diverses solucions bastant senzilles. Al fuselatge de la màquina es col·loca una central elèctrica amb una caixa de canvis que proporciona parell motor al rotor principal i posterior. El rotor principal de gran diàmetre es basa en una placa basculant, que proporciona un canvi d’elevació i / o maniobra, i també té diverses fulles d’alta relació d’aspecte.
Aquest disseny és relativament senzill, està ben desenvolupat i es presta a una fàcil reconstrucció i escalat per satisfer els requisits existents. A més, no presenta alguns desavantatges, com ara la necessitat de segellar juntes a les canonades o el risc de superposició de fulles.
Tot i això, també hi ha desavantatges. L'helicòpter de l'esquema clàssic té limitacions en la velocitat de vol horitzontal associada a les especificitats del flux al voltant de les pales del rotor. En alguns modes, es poden produir altres fenòmens negatius, com ara un anell de vòrtex. Amb un únic rotor principal, haureu de dissenyar una ploma de cua llarga i forta per acomodar-lo.
El desenvolupament de l’esquema clàssic va conduir a l’aparició d’helicòpters multirotors amb col·locació longitudinal, transversal o d’altres tipus de diversos sistemes de rodaments. S’ha generalitzat un esquema coaxial en el qual es munten dos cargols d’aspecte tradicional en una sola boixa. A més, el sistema de suport clàssic i algunes de les seves unitats es van convertir en la base de diversos dissenys alternatius.
Hèlix de reacció
L'helicòpter d'un sol rotor s'enfronta al problema del parell reactiu i s'han proposat diverses solucions per fer-hi front. Als anys trenta, la idea d’un rotor amb accionament a reacció va aparèixer gairebé simultàniament a diversos països. Aquesta hèlix no està connectada al motor dins del fuselatge i, per tant, no l'obliga a girar en sentit contrari.
El rotor de reacció es distingeix per la presència de motors propis a les puntes de les pales. L’hèlix es pot accionar mitjançant un motor compacte turbohèlice o ramjet. També es coneixen dissenys amb el subministrament de gasos comprimits des d’un motor de turbina de gas al fuselatge fins als brocs o a la cambra de combustió de la fulla.
La idea del rotor de raig va rebre molta atenció als anys cinquanta i seixanta; s'han desenvolupat diversos projectes pilot a diferents països. Es van oferir com a vehicles lleugers del tipus Dornier Do 32 o B-7 ML. Helicòpter de transport pesat Mile i Hughes XH-17. No obstant això, cap d’aquestes mostres ha avançat més enllà de la producció a petita escala.
El principal problema de l'hèlix a reacció és la complexitat del hub. A través d’ella, s’ha de subministrar gas i / o combustible comprimit a la fulla mòbil, que requereix mitjans de transmissió i segellat. A la fulla mateixa, cal col·locar un motor d’un o altre tipus, que imposi nous requisits al seu disseny. Construir un disseny robust amb aquestes capacitats va resultar ser massa difícil i els beneficis esperats no podrien justificar l’esforç.
Fulles creuades
Als anys trenta es va proposar un anomenat esquema. sincrocòpter. Aquest concepte proposa l'ús de dos rotors de dues pales, els cubs dels quals es col·loquen a una distància mínima amb la cambra de l'eix cap a l'exterior. Les hèlixs han de girar les unes cap a les altres i el disseny especial de la caixa de canvis exclou la superposició de les pales.
El sistema portador de sincrocòpter és capaç de crear l’elevació necessària i proporcionar vol en els mateixos modes que l’esquema clàssic. Té l'avantatge de ser capaç d'augmentar l'empenta general i la capacitat d'elevació, i l'expansió dels vectors d'empenta augmenta l'estabilitat en els modes de vol i altres modes. En aquest cas, els moments reactius de les dues hèlixs es compensen mútuament i eliminen la necessitat d’un sistema de direcció.
No obstant això, els sincrocòpters no s’utilitzen àmpliament. Als anys trenta, aquest equip va ser produït per la companyia alemanya Flettner, i des del 1945 aquest tema es tracta a altres països. Els helicòpters de la companyia nord-americana Kaman Aerosystems són més coneguts. Fins a un cert temps, els sincrocòpters tenien demanda, però la direcció es va esvair, ara només hi ha una mostra a la sèrie. Durant tot el temps, no es van construir més de 400-500 màquines en sèrie d’aquesta classe.
El principal desavantatge d’un sincrocòpter és la complexitat de la caixa de canvis, que proporciona un parell motor a dues hèlixs molt separades. Una sola unitat de rotor amb les mateixes característiques resulta molt més fàcil. A més, un parell d'hèlixs de dues pales tenen un potencial d'empenta limitat. Per tant, el modern sincronòpter "pesat" Kaman K-Max no puja més de 2700 kg i perd en aquest sentit a molts helicòpters de l'esquema clàssic.
Gira i atura
Es coneix la idea de combinar una hèlix giratòria i una ala fixa. En aquest cas, la rotació del rotor principal s'utilitza per a l'enlairament i l'acceleració. A una velocitat determinada, l'hèlix s'ha d'aturar i les seves pales s'han de convertir en una ala fixa. Això permet desenvolupar una alta velocitat de vol, però requereix el desenvolupament i implementació de noves solucions.
Com a exemple, considerem el projecte Sikorsky X-Wing, que s’ha desenvolupat des de mitjans dels anys setanta per complementar l’helicòpter S-72. Aquest últim era un helicòpter amb un rotor principal i de cua, equipat amb una ala desenvolupada d'un petit escombrat. Als laterals del fuselatge hi havia un parell de motors de turbina de gas que proporcionaven energia a l’eix (per a les hèlixs) i creaven empenta de raig (per al vol d’alta velocitat).
El sistema de suport X-Wing va rebre un centre de carenat de disc equipat amb una placa basculant només amb un to comú. Vam utilitzar fulles rectangulars amb un perfil simètric vertical. A la vora anterior i posterior de la fulla, hi havia obertures per alliberar aire comprimit des del compressor cap a l'exterior. L'aire, a causa de l'efecte Coanda, se suposava que "allargava" el perfil de la fulla, ajudant-la a crear elevació. Depenent de la manera de subministrar l’aire, la fulla pot funcionar de la mateixa manera quan gira i està en posició estacionària.
El sistema X-Wing es va provar amb èxit en un túnel del vent i fins i tot es va instal·lar en un experimentat S-72. Tanmateix, poc abans dels vols previstos, el 1988, la NASA i la DARPA van ordenar deixar de treballar. Amb tots els avantatges esperats, l’inusual sistema de transport era massa complex. A més, el projecte es va estendre durant més de deu anys i el seu cost va superar el límit permès. Per aquest motiu, el concepte X-Wing no es va desenvolupar més.
Lent en vol
Ara mateix, l’empresa francesa Conseil & Technique treballa en el concepte d’un helicòpter lleuger de taxi aeri amb un sistema de transport inusual. El disseny proposat de l’hèlix perd respecte al tradicional pel que fa a l’elevació creada als modes d’enlairament i aterratge, però difereix en una major simplicitat i en la capacitat de crear un augment de l’empenta en vol horitzontal. També s’afirma la capacitat de reduir el soroll.
L’hèlix original es construeix sobre la base d’un disc lenticular que ocupa el 70% de la superfície escombrada. Es proposa muntar fulles curtes del perfil aeri al llarg de les seves vores. No s’informa de la possibilitat de col·locar la placa d’intercanvi; el control de tracció es pot realitzar canviant la velocitat.
Les proves han demostrat que durant el vol horitzontal, la part del disc crea una elevació significativa, a causa de la qual l'estructura en conjunt ignora l'hèlix de disseny tradicional en termes de característiques. A més, era possible portar l'angle d'atac a 25 ° sense aturar el flux. Segons els càlculs, l'avió en desenvolupament podrà assolir velocitats de fins a 200 km / h.
El projecte de l’empresa Conseil & Technique encara es troba en la fase de recerca i desenvolupament del disseny. Probablement, en un futur pròxim es posarà a prova de maquetes, després de la qual cosa pot aparèixer un helicòpter experimental multi-rotor en tota regla. No se sap si aquest disseny alternatiu serà capaç de resoldre totes les tasques i trobar un lloc a la indústria aeronàutica.
Buscant alternatives
Les llargues dècades d’existència i el funcionament actiu dels helicòpters han demostrat tots els avantatges del disseny clàssic del sistema de transport. Els intents de crear esquemes alternatius que tinguin una semblança mínima amb ell encara no s’han coronat amb èxit especial. No obstant això, els científics i els enginyers no deixen de treballar i continuen buscant idees prometedores.
Ara mateix s’està creant un altre projecte d’aquest tipus i els seus resultats quedaran clars en un futur proper. Al mateix temps, és evident que cap dels nous sistemes de rodaments podrà tenir un efecte notable sobre l’estat general de les coses, i l’esquema clàssic i diverses variants del seu desenvolupament mantindran el seu lloc en la tecnologia de l’aviació. No obstant això, els nous desenvolupaments, subjectes a una perfecció suficient, poden trobar el seu lloc on els seus avantatges seran més adequats i rendibles.
