El CarterCopter es un autogiro compuesto experimental desarrollado por Carter Aviation Technologies en los Estados Unidos para demostrar la tecnología de rotor lento . El 17 de junio de 2005, el CarterCopter se convirtió en el primer helicóptero en alcanzar mu-1 (μ = 1), una relación igual entre la velocidad del aire y la velocidad de la punta del rotor, [3] pero se estrelló en el siguiente vuelo [2] y ha estado inoperable desde entonces. [4] Está siendo reemplazado por el vehículo aéreo personal Carter .
CarterCopter | |
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Papel | Autogiro compuesto experimental |
Fabricante | Tecnologías de la aviación de Carter |
Primer vuelo | 24 de septiembre de 1998 [1] |
Estado | Se estrelló el 17 de junio de 2005 [2] |
Número construido | 1 |
Desarrollado en | Carter PAV |
Diseño y desarrollo
Imágenes externas | |
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Versión 1998 | |
Galería de 10 fotografías | |
Dibujo CAD |
El CarterCopter es un autogiro de configuración de empujador con alas y una cola de brazo doble, diseñado como un prototipo y un demostrador de tecnología. [5] El rotor tiene un diseño de dos palas con un peso de uranio empobrecido de 55 libras (25 kg) en cada punta, y está montado en un mástil inclinable, lo que permite que el ala se mantenga con una eficiencia óptima del ala a todas las velocidades. [6] Es un diseño totalmente compuesto [7] con un casco presurizado hasta 0,69 bar .
El tren de aterrizaje del triciclo es retráctil y tiene un gran recorrido para permitir el aterrizaje a una velocidad de hasta 20 pies / seg sin rebotar. La aeronave había sido modificada y reconstruida después de un accidente (un aterrizaje con equipo) en 2003. [6] La NASA había financiado $ 1 millón del desarrollo usando tres subvenciones de investigación, y la aeronave logró lograr al menos uno de los cinco objetivos de la NASA. [8]
Concepto
El concepto CarterCopter es un autogiro con un rotor inusualmente rígido y relativamente pesado, complementado con alas convencionales. A baja velocidad, el vehículo vuela como un girocóptero y puede pre-girar el rotor para un despegue vertical y un vuelo estacionario muy breve (alrededor de 5 segundos), [9] y puede aterrizar más o menos verticalmente. Varios desafíos técnicos dificultan el vuelo de un rotor lento, pero la estabilidad del rotor se logra mediante la combinación de la ubicación de los pesos de la punta del rotor delante de la línea central de la pala ( centro de gravedad delantero ) y el centro de elevación detrás de la línea central de la pala. [10] A alta velocidad (por encima de aproximadamente 100 mph), la aeronave vuela principalmente usando las alas fijas, con el rotor simplemente girando. El rotor gira con una velocidad máxima por debajo de la velocidad del aire, lo que significa que la pala en retirada vuela completamente estancada. En un helicóptero, esto causaría una enorme disimetría de sustentación y problemas de control insolubles, pero las alas fijas mantienen la aeronave en el aire y estable.
La baja velocidad de rotación y el desvanecimiento plano del rotor significan que causa poco arrastre, y la compañía afirma que la aeronave podría aprovechar las ventajas de las alas fijas y los girocópteros, lo que brinda casi todas las capacidades de los helicópteros (excepto en vuelo estacionario). ) pero con un sistema mecánico relativamente simple. Carter Aviation también afirma que el sistema es más seguro que un avión típico de ala fija, y otros [ cita requerida ] han comentado que el diseño es mucho más seguro, mucho menos complejo y menos costoso que un helicóptero, un rotor basculante o el Boeing X- 50 Rotor / ala de canard de libélula . [11] [12] El CarterCopter debería ser capaz de alcanzar velocidades aerodinámicas más altas que ahora solo pueden alcanzar los aviones de ala fija, pero también debe poder aterrizar como un autogiro en cualquier área pequeña en caso de emergencia.
Despegar
En el despegue, el piloto inclina el rotor superior plano (ángulo de ataque cero) y lo hace girar a una velocidad muy alta (entre 365 y 425 rpm). [13] Luego, el rotor se desconecta del motor y el ángulo de ataque de las palas del rotor principal aumenta repentinamente para que el vehículo salte en el aire. El rotor principal de la aeronave tiene suficiente impulso debido a los pesados contrapesos en las puntas para que pueda flotar durante un corto tiempo de forma segura. Luego, el piloto aplica toda su potencia a la hélice de empuje trasera y el vehículo comienza a moverse hacia adelante. Mientras lo hace, el aire pasa a través del rotor principal, haciéndolo girar más rápido y generando más sustentación. El vehículo se eleva por los aires, volando como un autogiro.
Crucero
Una vez que el CarterCopter alcanza una velocidad de avance de aproximadamente 90 millas por hora (140 km / h), sus alas ligeras y rechonchas proporcionan la mayor parte de la sustentación. El piloto puede entonces aplanar el ángulo de ataque del rotor principal para que produzca muy poca elevación, reduciendo drásticamente la cantidad de arrastre inducido creado por el rotor. Aunque el rotor no se usa a alta velocidad, el rotor se mantiene girando a aproximadamente 80 RPM ya que la rotación mantiene el rotor estirado, evitando un aleteo excesivo. [14] [15]
Normalmente, un helicóptero o girocóptero no puede volar hacia adelante a la misma velocidad o más rápido que la velocidad de la punta del rotor. Esto se debe a que la baja velocidad aerodinámica de la pala del rotor en retirada provocaría un bloqueo de la pala en retirada , mientras que la pala del rotor en avance viajaría al doble de la velocidad de la aeronave, produciendo un vuelo incontrolable debido a la disimetría de sustentación .
Sin embargo, con el CarterCopter, las alas fijas proporcionan la sustentación necesaria para permanecer en el aire. Dado que el rotor está descargado, las fuerzas aerodinámicas sobre el rotor son muy pequeñas. Esto significa que, en teoría, un CarterCopter puede volar mucho más rápido que la velocidad máxima del rotor. Los rotores aún experimentarían aleteo mientras giran debido a la disimetría de elevación entre los dos lados del vehículo, pero Carter Aviation afirma que esto es manejable.
La velocidad máxima teórica declarada de un avión tipo CarterCopter es de alrededor de 500 mph (800 km / h), [16] que sería aproximadamente el doble de rápido que el récord de velocidad aérea de vuelo de helicóptero . [17]
Logros
Imagen externa | |
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Diagrama y fórmula de μ (Mu) |
El motor del prototipo era de aspiración normal y, por lo tanto, se limitaba a solo 320 hp (240 kW) y la aeronave iba a aproximadamente 173 mph (270 km / h); [18] que sigue siendo ~ 40% más rápido que un autogiro convencional pero más lento que los giroscopios de la década de 1950. Un autogiro personalizado puede ir a 168,29 km / h (104,6 mph), [19] y Carter dice que el vehículo aéreo personal Carter va a 200 millas por hora (170 kN; 320 km / h). [20]
Con un peso de 4000 libras, el CCTD puede subir 750 pies por minuto. [6]
De 1999 a 2001 hubo 4 casos registrados de choques no mortales, [4] [21] [22] [23] mientras que Carter afirma 10 accidentes durante 7 años, [24] todos no mortales. [25]
El piloto de pruebas Larry Neal afirmó que el CarterCopter es un desafío para volar porque es una combinación de helicóptero, autogiro y avión de ala fija . [26]
El CarterCopter alcanzó su máximo mu (mu es la relación entre la velocidad del aire y la velocidad de la punta del rotor) [10] [27] de 1.0 por un breve momento el 17 de junio de 2005, la primera vez que un avión rotativo alcanza este nivel. El piloto de CarterCopter afirmó que no hubo un gran drama, y mu 1 se alcanzó accidentalmente debido a variaciones normales en las RPM del rotor (a 107 rpm) [4] y la velocidad del aire del vehículo; el piloto lo describió como "suave" sin vibraciones significativas. [28] Las pruebas se realizaron bajo un contrato del Ejército de Estados Unidos. [25] Carter dice que repitieron mu-1 con el PAV en 2013. [20]
Sin embargo, en el siguiente vuelo de prueba el mismo día de 2005, el CarterCopter hizo un aterrizaje forzoso (se estrelló), [2] causando daños importantes, pero los pilotos resultaron ilesos. El choque fue causado por la falla de los pernos de la hélice que dañaron los cables que controlaban el rotor. La hélice fue diseñada por Carter, y era una hélice de paso controlable de cimitarra de 8 pies que pesaba 15 libras [6] y tenía un empuje de 1850 lbf. [29] [30] Inicialmente se creyó que el CarterCopter era irreparable; Una inspección posterior mostró que se podía reparar, pero la empresa optó por trabajar en un pequeño autogiro abierto sin alas en su lugar. [31] También más tarde en 2005 y utilizando las lecciones aprendidas del CarterCopter, el diseño comenzó en el avión compuesto posterior, el Carter PAV , [32] [33] que voló en 2011. [34]
La compañía afirma que las pruebas indicaron [35] [ cita requerida ] que la arquitectura del vehículo podría superar a los helicópteros en todas las dimensiones excepto en vuelo estacionario sostenido, y debería ser mucho más barata de comprar y mantener. La compañía también afirma que también casi coincide con el L / D de los aviones de ala fija de Aviación General a velocidad de crucero [35] , pero con despegue y aterrizaje casi verticales. Sin embargo, la capacidad de despegue con salto utilizando la energía del rotor almacenada nunca se ha demostrado a más de unos 16 pies con el ala adjunta.
La NASA ha hecho modelos por computadora del rotor CarterCopter por encima de mu = 1 y hasta 400 nudos de velocidad aérea. [36]
Especificaciones
Datos de Aviation Week , [37] American Helicopter Society , [38] AeroNews, [29] Jane's , [4] CarterCopters.com [39]
Características generales
- Capacidad: 5 incluida la tripulación de vuelo
- Envergadura: 32 pies (9,8 m)
- Relación de aspecto: 13,4
- Superficie aerodinámica : serie NACA 65
- Peso vacío: 2,000 lb (907 kg)
- Peso máximo al despegue: 4200 lb (1905 kg)
- Capacidad de combustible: 800 lb (363 kg)
- Planta motriz: 1 × motor armado GM V-6, 350 hp (260 kW) para despegue [40]
- Diámetro del rotor principal: 32 pies (9,8 m)
- Área del rotor principal: 804,35 pies cuadrados (74,727 m 2 )
- Hélices: hélice de paso controlable de cimitarra Carter de 2 palas , 8 pies (2,4 m) de diámetro
Actuación
- Velocidad de crucero: 120 kN (140 mph, 230 km / h) al nivel del mar
- proyectado: 400 mph (644 km / h) a 50,000 pies (15,240 m)
- Alcance: 2200 nmi (2500 mi, 4000 km) con reserva, carga de combustible de 800 lb (363 kg)
- 1.000 mi (1.609 km) con reserva, 400 lb (181 kg) de carga de combustible
- Techo de servicio: 10,000 pies (3,000 m) [4]
- Elevación para arrastrar: 7 a 170 mph (274 km / h)
Ver también
- Sikorsky S-72 - helicóptero compuesto con rotor rígido bloqueable
- McDonnell XV-1
- McCulloch J-2 : un autogiro con rotor embragado
Desarrollo relacionado
- Vehículo aéreo personal Carter
Aeronaves de función, configuración y época comparables
- Fairey Rotodyne
- Lockheed AH-56 Cheyenne
- Sikorsky X2
- Eurocopter X³
Referencias
- ^ "CarterCopter". Aviones estadounidenses . www.aerofiles.com. Consultado el 5 de octubre de 2008.
- ^ a b c Causa probable NTSB , 25 de julio de 2007. Consultado el 7 de agosto de 2010.
- ^ Importancia de μ-1 y los problemas técnicos involucrados Archivado 2011-05-16 en Wayback Machine , Carter Aviation Technologies .
- ^ a b c d e Carter CarterCopter CC1 (Estados Unidos), Aircraft - Rotary-wing - Civil Jane's all the world plane , 28 de junio de 2007. Consultado el 19 de febrero de 2012.
- ^ "Demostrador de tecnología CarterCopter" . Archivado desde el original el 26 de diciembre de 2009 . Consultado el 29 de septiembre de 2008 .
- ^ a b c d O'Brien, Kevin "Hognose". CarterCopter Advances Towards Mu> 1.0 (Part 1) (Part 2) Aero-News , abril de 2004. Consultado: 6 de septiembre de 2011.
- ^ Vuelo internacional 10-16 de abril de 2001 Aviación general p28
- ^ Howard, Scripps. Gyroplane agrega un toque de ciencia ficción a los viajes aéreos The Augusta Chronicle , 22 de diciembre de 2000. Consultado: 25 de septiembre de 2011. Mirror
- ^ Henry Farkas y Claudius Klimt. "La próxima gran novedad en la aviación" SW Aviator Magazine . Consultado: 1 de agosto de 2012.
- ^ a b ¿Qué es la barrera Mu-1? Flight Global , 12 de julio de 2005. Consultado: 18 de enero de 2011.
- ^ Más seguro por diseño. Archivado el16 de mayo de 2011en la Wayback Machine . Comunicado de prensa, julio de 2009, Carter Aviation Technologies .
- ^ Premio 2000 de diseño e ingeniería de Popular Mechanic. Archivado el 8 de julio de 2011 en la Wayback Machine , 14 de diciembre de 2000, Carter Aviation Technologies.
- ↑ Charnov, Bruce H. From Autogiro to Gyroplane: The Amazing Survival of an Aviation Technology page 329. Desde 2003. Consultado en agosto de 2011. ISBN 978-1-56720-503-9
- ^ Preguntas frecuentes 3 Archivado el 24 de noviembre de 2009 en Wayback Machine Carter Aviation Technologies
- ^ Carter - CarterCopters LLC (Estados Unidos), Aircraft - Manufacturer Jane's all the world aviones , 10 de septiembre de 2008. Consultado el 19 de febrero de 2012.
- ^ COMUNICADO DE PRENSA, 11 de junio de 1999 Archivado el 8 de julio de 2011 en la Wayback Machine , Carter Aviation Technologies .
- ↑ Rotorcraft World Records Archivado el 3 de diciembre de 2013 en la Wayback Machine . Fédération Aéronautique Internationale (FAI). Observe la búsqueda en Helicópteros E-1 y "Velocidad en un trayecto recto de 15/25 km".
- ^ Sabio, Jeff. "Jay Carter, Jr." Popular Science , 2005. Consultado el 14 de julio de 2012. Revista
- ^ Cartier, Kerry. " Preguntas frecuentes sobre Gyroplane archivadas el 2 de mayo de 2008 en Wayback Machine ". Popular Rotorcraft Association , 14 de febrero de 2008. Consultado el 3 de noviembre de 2010.
- ^ a b Jon Tatro. " Carter Aviation repite la marca histórica: rompiendo la barrera del mu-1. Archivado el 11 de noviembre de 2013 en la Wayback Machine " Carter , 8 de noviembre de 2013. Consultado: 11 de noviembre de 2013.
- ^ Reunión de junio de 2005 PRA 73 Archivado el24 de julio de 2011en lapágina 4 de Wayback Machine , sitio web de PRA73 julio de 2005. Consultado el 7 de agosto de 2010.
- ^ Causa probable NTSB , 6 de abril de 2001. Consultado: 7 de agosto de 2010.
- ^ " Group to Restore Carter Copter Prototype " Aero-News , 5 de junio de 2003. Consultado: 10 de abril de 2014.
- ^ Preguntas frecuentes 19 Archivado el 24 de noviembre de 2009 en Wayback Machine Carter Aviation Technologies
- ^ a b Norris, Guy. Carter reclama récord de Mu, pero sufre otro accidente Flight Global , 12 de julio de 2005. Consultado: 18 de enero de 2011. Mirror
- ^ Neal, Larry. "Informe piloto: Demostrador de tecnología CarterCopters®" Archivado 2008-05-13 en la Wayback Machine Popular Rotorcraft Association Archivado 2011-02-07 en Wayback Machine / Carter Aviation, marzo / abril de 2002. Consultado: 14 de julio de 2012.
- ^ Preguntas frecuentes 5 Archivado el 24 de noviembre de 2009 en Wayback Machine Carter Aviation Technologies
- ^ Anderson, Rod. The CarterCopter and its legacy Issue 83, Contact Magazine , 30 de marzo de 2006. Consultado: 11 de diciembre de 2010. Mirror
- ^ a b Rotor test Aero-News , 6 de abril de 2005. Consultado: 3 de enero de 2011.
- ^ Jeff Lewis y Claudius Klimt. El CarterCopter y su legado: hélices de palas huecas de alto rendimiento de Carter, páginas 11-15. Número 83, Contact Magazine , 30 de marzo de 2006. Consultado: 18 de abril de 2015.
- ^ Archivo 2005 Archivado 2011-06-14 en Wayback Machine Carter Aviation Technologies , 25 de julio de 2005. Consultado: 7 de agosto de 2010.
- ^ Archivo 2006 Archivado 2011-06-14 en Wayback Machine Carter Aviation Technologies , 2 de enero de 2006. Consultado: 7 de agosto de 2010. "Durante los últimos meses, Carter ha estado diseñando un nuevo avión".
- ^ " Prototipo CarterCopter en las obras Archivado el 24 de diciembre de 2014en la Wayback Machine " Texomas , 20 de diciembre de 2006. Consultado: 26 de enero de 2014.
- ^ Paur, Jason. El nuevo autogiro es una alternativa a los autos voladores. Archivado el 4 de marzo de 2014 en Wayback Machine Wired (revista) , 21 de enero de 2011. Consultado el 21 de enero de 2011.
- ^ a b Datos de prueba de vuelo CCTD Archivado 2008-10-02 en Wayback Machine Carter Aviation Technologies . Consultado el 7 de agosto de 2010.
- ^ Floros, Matthew W. y Johnson, Wayne. "Análisis de rendimiento de la configuración del helicóptero compuesto de rotor lento" Archivado el 17 de octubre de 2011 en el Wayback Machine Journal of the American Helicopter Society
- ^ Warwick, Graham. Carter vuela VTOL hybrid Aviation Week , 26 de enero de 2011. Consultado: 27 de enero de 2011.
- ^ Matthew W. Floros y Wayne Johnson. Stability Analysis of the Slowed-Rotor Compound Helicopter Configuration p5, American Helicopter Society , junio de 2004. Consultado: 3 de marzo de 2012.
- ^ "CarterCopter CCTD" . Tecnologías de la aviación de Carter . Archivado desde el original el 14 de abril de 2012 . Consultado el 12 de abril de 2012 .
- ^ " ¿Dices que quieres una revolución? Archivado el 5 de abril de 2012 en la Wayback Machine " AeroNews , 6 de abril de 2005. Consultado: 15 de septiembre de 2013.
enlaces externos
- Sitio web oficial Carter Aviation Technologies
- Artículo de PilotBug
- Artículo de Flight Journal de 2002
- Sitio de fans