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El Bell Boeing V-22 Osprey

Un rotor basculante es una aeronave que genera sustentación y propulsión por medio de uno o más rotores motorizados (a veces llamados propulsores ) montados en ejes giratorios o góndolas generalmente en los extremos de un ala fija . Casi todos los rotores basculantes utilizan un diseño de rotor transversal , con algunas excepciones que utilizan otros diseños de multirrotores .

El diseño de Tiltrotor combina la capacidad VTOL de un helicóptero con la velocidad y el alcance de un avión convencional de ala fija . Para el vuelo vertical, los rotores están en ángulo para que el plano de rotación sea ​​horizontal, generando sustentación como lo hace un rotor de helicóptero normal . A medida que la aeronave gana velocidad, los rotores se inclinan progresivamente hacia adelante, y el plano de rotación finalmente se vuelve vertical. En este modo, los rotores proporcionan empuje como una hélice , y la superficie aerodinámicade las alas fijas se encarga de proporcionar la sustentación a través del movimiento hacia adelante de toda la aeronave. Dado que los rotores pueden configurarse para ser más eficientes para la propulsión (por ejemplo, con giro de la punta de la raíz) y evita los problemas de un helicóptero de pérdida de la pala en retirada , el rotor basculante puede alcanzar velocidades de crucero y pesos de despegue más altos que los helicópteros.

Un avión de rotor basculante se diferencia de un ala basculante en que solo pivota el rotor en lugar de todo el ala. Este método compensa la eficiencia en vuelo vertical por la eficiencia en las operaciones STOL / STOVL .

Historia [ editar ]

Campana X-22
Un Bell XV-15 se prepara para aterrizar

El primer trabajo en la dirección de un rotor basculante ("Convertible" francés) parece haberse originado ca. 1902 por los hermanos franco-suizos Henri y Armand Dufaux, para los que obtuvieron una patente en febrero de 1904, e hicieron pública su obra en abril de 1905. [1]

Las ideas concretas de construir aviones de despegue y aterrizaje verticales (VTOL) utilizando rotores similares a helicópteros se impulsaron aún más en la década de 1930. El primer diseño que se asemeja a los rotores basculantes modernos fue patentado por George Lehberger en mayo de 1930, pero no desarrolló más el concepto. En la Segunda Guerra Mundial , Weserflug en Alemania apareció alrededor de 1938 con el concepto de su P.1003 / 1, que se inclinaba hacia la parte superior con parte de las alas pero no con las alas completas, por lo que puede estar entre el rotor de inclinación y la inclinación. -aviones. Poco después, se desarrolló un prototipo alemán , el Focke-Achgelis Fa 269 , a partir de 1942, que se inclinaba hacia el suelo, pero nunca voló. [2] [3] [4] Platt y LePage patentó el PL-16, el primer avión de rotor basculante estadounidense. Sin embargo, la empresa cerró en agosto de 1946 por falta de capital. [5]

Dos prototipos que llegaron al vuelo fueron el Transcendental Model 1-G de un asiento y el Transcendental Model 2 de dos asientos, cada uno impulsado por un solo motor alternativo. El desarrollo comenzó en el Modelo 1-G en 1947, aunque no voló hasta 1954. El Modelo 1-G voló durante aproximadamente un año hasta que un accidente en la Bahía de Chesapeake el 20 de julio de 1955 destruyó el avión prototipo pero no hirió gravemente a la aeronave. piloto. El Modelo 2 se desarrolló y voló poco después, pero la Fuerza Aérea de EE. UU. Retiró los fondos a favor del Bell XV-3 y no voló mucho más allá de las pruebas de vuelo estacionario. El Transcendental 1-G es el primer avión de rotor basculante que ha volado y logrado la mayor parte de una transición de helicóptero a avión en vuelo (dentro de los 10 grados del verdadero vuelo horizontal del avión).

Construido en 1953, el Bell XV-3 experimental voló hasta 1966, demostrando la solidez fundamental del concepto de rotor basculante y recopilando datos sobre las mejoras técnicas necesarias para los diseños futuros.

Eficiencia de elevación de carga de disco VTOL

Un desarrollo tecnológico relacionado es el tiltwing . Aunque dos diseños, el Canadair CL-84 Dynavert y el LTV XC-142 , fueron éxitos técnicos, ninguno entró en producción debido a otros problemas. Los Tiltrotors generalmente tienen una mejor eficiencia de vuelo estacionario que los de alas inclinadas, pero menos que los helicópteros. [6]

En 1968, Westland Aircraft mostró sus propios diseños, una pequeña nave experimental (We 01C) y un transporte de 68 plazas We 028, en el Salón Aeronáutico de SBAC Farnborough . [7]

En 1972, con fondos de la NASA y el Ejército de los EE. UU. , Bell Helicopter Textron comenzó el desarrollo del XV-15 , un avión de investigación de motor basculante bimotor. Se construyeron dos aviones para probar el diseño del rotor basculante y explorar la envolvente de vuelo operativo para aplicaciones militares y civiles. [8] [9]

En 1981, utilizando la experiencia obtenida de los XV-3 y XV-15, Bell y Boeing Helicopters comenzaron a desarrollar el V-22 Osprey , un avión de motor basculante militar de doble turboeje para la Fuerza Aérea de los EE . UU . Y el Cuerpo de Marines de los EE . UU . [8]

Bell se asoció con Boeing en el desarrollo de un rotor basculante comercial, pero Boeing salió en 1998 y Agusta entró por el Bell / Agusta BA609 . [9] [10] Este avión fue redesignado como AW609 luego de la transferencia de propiedad total a AgustaWestland en 2011. [11] Bell también ha desarrollado un vehículo aéreo no tripulado (UAV) de rotor basculante, el TR918 Eagle Eye .

Rusia ha tenido algunos proyectos de motores basculantes, en su mayoría sin tripulación, como el Mil Mi-30 , y ha iniciado otro en 2015. [12]

Alrededor de 2005 [13] –2010, [14] Bell y Boeing se unieron nuevamente para realizar un estudio conceptual de un Quad TiltRotor (QTR) más grande para el programa Joint Heavy Lift (JHL) del Ejército de EE. UU. El QTR es una versión más grande de cuatro rotores del V-22 con dos conjuntos de alas en tándem de alas fijas y cuatro rotores basculantes.

En enero de 2013, la FAA definió las reglas de ruido de los motores basculantes de EE. UU. Para cumplir con las reglas de la OACI . Una certificación de ruido costará $ 588,000, lo mismo que para un helicóptero grande. [15] [16]

AgustaWestland dice que han volado libremente un rotor basculante eléctrico tripulado en 2013 llamado Project Zero , con sus rotores dentro de la envergadura. [17] [18] [19]

En 2013, el director ejecutivo de Bell Helicopter, John Garrison, respondió a la decisión de Boeing de contratar un socio de fuselaje diferente para los futuros requisitos de elevación del ejército estadounidense indicando que Bell tomaría la iniciativa en el desarrollo del Bell V-280 Valor , [20] con Lockheed Martin.

En 2014, el programa Clean Sky 2 (de la Unión Europea y la industria) otorgó a AgustaWestland y sus socios $ 328 millones para desarrollar un diseño de "motor basculante civil de próxima generación" [21] [22] [23] para el mercado offshore, con Critical Revisión de diseño cerca de finales de 2016. Los objetivos son secciones de ala inclinables, 11 toneladas de peso máximo de despegue , asientos para 19 a 22 pasajeros, primer vuelo en 2021, una velocidad de crucero de 300 nudos, [24] una velocidad máxima de 330 nudos, un techo de 25.000 pies y un alcance de 500 millas náuticas. [10] [25] [26]

Consideraciones técnicas [ editar ]

Controles [ editar ]

En vuelo vertical, el rotor basculante utiliza controles muy similares a los de un helicóptero de rotor doble o tándem . La guiñada se controla inclinando sus rotores en direcciones opuestas. El balanceo se proporciona mediante potencia diferencial o empuje. El paso se proporciona mediante la inclinación cíclica de las palas del rotor o la góndola . El movimiento vertical se controla con un paso de pala de rotor convencional y una palanca de control colectivo de helicóptero convencional (como en el Bell / Agusta BA609 ) o un control único similar a un control de motor de ala fija llamado palanca de control de empuje (TCL) (como en el Bell-Boeing V-22 Osprey ). [27]

Problemas de velocidad y carga útil [ editar ]

La ventaja del rotor basculante es una velocidad significativamente mayor que la de un helicóptero. En un helicóptero, la velocidad máxima de avance está definida por la velocidad de giro del rotor ; en algún momento, el helicóptero se moverá hacia adelante a la misma velocidad que el giro del lado del rotor que se mueve hacia atrás, de modo que ese lado del rotor ve una velocidad cero o negativa y comienza a detenerse . Esto limita los helicópteros modernos a velocidades de crucero de unos 150 nudos./ 277 km / h. Sin embargo, con el rotor basculante se evita este problema, ya que los propulsores son perpendiculares al movimiento en las partes de alta velocidad del régimen de vuelo (y por lo tanto no están sujetos a esta condición de flujo inverso), por lo que el rotor basculante tiene una velocidad máxima relativamente alta. Se ha demostrado 300 nudos / 560 km / h en los dos tipos de rotores basculantes volados hasta ahora, y se alcanzan velocidades de crucero de 250 nudos / 460 km / h. [27]

Esta velocidad se logra algo a expensas de la carga útil . Como resultado de esta carga útil reducida, algunos [ ¿quién? ] estiman que un rotor basculante no excede la eficiencia de transporte (velocidad por carga útil) de un helicóptero, [28] mientras que otros concluyen lo contrario. [10]Además, el sistema de propulsión del rotor basculante es más complejo que el de un helicóptero convencional debido a las grandes góndolas articuladas y al ala añadida; sin embargo, la mejora de la eficiencia de crucero y la mejora de la velocidad con respecto a los helicópteros es significativa en ciertos usos. La rapidez y, lo que es más importante, el beneficio del tiempo de respuesta global es la principal virtud que buscan las fuerzas militares que utilizan el rotor basculante. Los motores basculantes son intrínsecamente menos ruidosos en vuelo hacia adelante (modo avión) que los helicópteros. [ cita requerida ]Se espera que esto, combinado con su mayor velocidad, mejore su utilidad en áreas pobladas para usos comerciales y reduzca la amenaza de detección para usos militares. Sin embargo, los propulsores giratorios suelen ser tan ruidosos como los helicópteros del mismo tamaño en vuelo estacionario. Las simulaciones de ruido para un rotor basculante de 90 pasajeros indican un ruido de crucero más bajo dentro de la cabina que un avión Bombardier Dash 8 , aunque las vibraciones de baja frecuencia pueden ser más altas. [29]

Los Tiltrotors también proporcionan una capacidad de altitud de crucero sustancialmente mayor que los helicópteros. Los motores basculantes pueden alcanzar fácilmente los 6.000 m / 20.000 pies o más, mientras que los helicópteros normalmente no superan los 3.000 m / 10.000 pies de altitud. Esta característica significará que algunos usos que se han considerado comúnmente solo para aviones de ala fija ahora pueden ser compatibles con rotores basculantes sin necesidad de una pista. Sin embargo, un inconveniente es que un rotor basculante sufre una carga útil considerablemente reducida cuando despega desde gran altura.

Mono rotor basculante [ editar ]

Una aeronave mono rotor basculante utiliza una hélice giratoria inclinable , o proprotor coaxial , para elevación y propulsión . Para el vuelo vertical, el proprotor está inclinado para dirigir su empuje hacia abajo, proporcionando sustentación. En este modo de funcionamiento, la nave es esencialmente idéntica a un helicóptero. A medida que la nave gana velocidad, el proprotor coaxial se inclina lentamente hacia adelante, y las palas eventualmente se vuelven perpendiculares al suelo. En este modo, el ala proporciona la sustentación, y la mayor eficiencia del ala ayuda al rotor basculante a alcanzar su alta velocidad. En este modo, la nave es esencialmente un avión turbohélice.

Una aeronave mono rotor basculante es diferente de un rotor basculante convencional en el que los proprotores están montados en las puntas de las alas , en que el proprotor coaxial está montado en el fuselaje de la aeronave . Como resultado de esta eficiencia estructural, un mono rotor basculante excede la eficiencia de transporte (velocidad por carga útil) tanto de un helicóptero como de un rotor basculante convencional. Un estudio de diseño concluyó que si el mono rotor basculante se pudiera realizar técnicamente, tendría la mitad del tamaño, un tercio del peso y casi el doble de rápido que un helicóptero. [30]

En vuelo vertical, el mono rotor basculante utiliza controles muy similares a los de un helicóptero coaxial, como el Kamov Ka-50 . La guiñada se controla, por ejemplo, aumentando la sustentación en el proprotor superior y disminuyendo la sustentación en el proprotor inferior. El balanceo y el cabeceo se proporcionan a través del rotor cíclico. El movimiento vertical se controla con pala de rotor convencional de paso de pala . [31]

Lista de aeronaves de rotor basculante [ editar ]

Avión VTOL experimental Curtiss-Wright X-19 en vuelo
Un BA609 (ahora AW609) en modo avión en el Salón Aeronáutico de París 2007
Artículo principal: Lista de aviones de rotor basculante
  • AgustaWestland AW609
  • Proyecto Cero de AgustaWestland
  • American Dynamics AD-150
  • Campana XV-3
  • Campana XV-15
  • Ojo de águila campana
  • Bell V-280 Valor
  • Bell-Boeing V-22 Osprey
  • Curtiss-Wright X-19
  • Focke-Achgelis Fa 269
  • Pantera IAI
  • Modelo Trascendental 1-G

Ver también [ editar ]

  • Pitch drop-back
  • Tiltjet
  • Tiltwing
  • Tailsitter
  • VTOL
  • Vectorización de empuje

Referencias [ editar ]

  1. ↑ Le premier vol d'un hélicoptère à moteur à explosion, produit des frères Dufaux (1905) [ ¿fuente no confiable? ]
  2. ^ Springmann, Enno; Gottfried Hilscher (1997). Focke: Flugzeuge und Hubschrauber von Heinrich Focke 1912-1961 . Aviatic-Verlag GmbH. ISBN 3-925505-36-9.
  3. ^ Nowarra, Heinz (1985-1988). Die Deutsche Luftrüstung 1933-1945 . Bernard y Graefe. ISBN 3-7637-5464-4.
  4. ^ Maisel, MD (2000). La historia de la aeronave de investigación de rotor basculante XV-15: del concepto al vuelo (PDF) . Administración Nacional de Aeronáutica y del Espacio, Oficina de Políticas y Planes, División de Historia de la NASA.
  5. ^ "Tiltrotores" . helis.com . Consultado el 1 de abril de 2018 .
  6. ^ Warwick, Graham. "Tilting at targets", página 44 Flight International , número 4304, volumen 141, 5-11 de febrero de 1992. Consultado: 4 de enero de 2014.
  7. ^ "Vigésimo sexto programa SBAC" Flight International , 19 de septiembre de 1968 p446
  8. ^ a b "Historia de la tecnología tiltrotor", Centro de investigación Ames de la NASA Archivado el 5 de julio de 2008 en la Wayback Machine.
  9. ↑ a b Maisel, Martin D .; Giulianetti, Demo J .; Dugan, Daniel C. (2000). La historia de la aeronave de investigación de rotor basculante XV-15 (PDF) . Monografías de Historia Aeroespacial No. 17. NASA. ISBN  0-16-050276-4. NASA SP-2000-4517.
  10. ^ a b c " Proyecto Tiltrotor civil de próxima generación (NextGenCTR) 8.6 - WP1 " páginas 254-301. Tamaño: 747 páginas, 23 MB. Clean Sky 2 , 27 de junio de 2014. Consultado: 7 de octubre de 2014.
  11. ^ Wynbrandt, James (11 de febrero de 2012). "AW609 finalmente listo para su primer plano" . AINonline.com . Consultado el 14 de febrero de 2012 .
  12. ^ "MAKS: Russian Helicopters lanza concepto tiltrotor no tripulado" . flightglobal.com . 27 de agosto de 2015 . Consultado el 1 de abril de 2018 .
  13. ^ "QTR de Bell-Boeing seleccionado para el estudio de elevación pesada" Archivado el 30 de agosto de 2006 en la Wayback Machine . Boeing, 22 de septiembre de 2005.
  14. ^ Brannen, Kate. "Pentágono arroja algo de luz sobre el esfuerzo de JFTL" . Defense News , 15 de julio de 2010.
  15. ^ "Estándares de certificación de ruido para Tiltrotors" . Administración Federal de Aviación . 8 de enero de 2013 . Consultado el 13 de enero de 2013 .
  16. ^ "FAA publica reglas de ruido modificadas para Tiltrotors" . Aero-News. 11 de enero de 2013 . Consultado el 13 de enero de 2013 .
  17. ^ Paur, Jason (6 de marzo de 2013). "Conoce Project Zero, el primer avión eléctrico de rotor basculante del mundo" . Cableado . Consultado el 6 de marzo de 2013 .
  18. ^ "AgustaWestland presenta demostrador de tecnología de rotor de inclinación cero del proyecto revolucionario " . ASDNews . Consultado el 6 de marzo de 2013 .
  19. ^ " Proyecto cero " AgustaWestland
  20. ^ "Bell para hacer avanzar la tecnología de Tiltrotor sin Boeing - Rotor & Wing International" . aviationtoday.com . 5 de marzo de 2013 . Consultado el 1 de abril de 2018 .
  21. ^ " Tiltrotor civil de próxima generación " AgustaWestland
  22. ^ Hirschberg, Mike (septiembre de 2014). "La forma de lo que vendrá, parte 2" (PDF) . Revista Vertical . Archivado desde el original (PDF) el 14 de abril de 2015 . Consultado el 13 de abril de 2015 .
  23. ^ Pierobon, Mario. " AW aspira a ser líder civil en tiltrotor " Page 2 Page 3 ProPilotMag .
  24. ^ "AgustaWestland planea volar Tiltrotor de próxima generación en 2021" . Noticias internacionales de aviación .
  25. ^ Huber, Mark. " AgustaWestland avanza con un Tiltrotor más grande " AINonline , 5 de octubre de 2014. Consultado: 7 de octubre de 2014. Archivado el 7 de octubre de 2014
  26. ^ " AgustaWestland civil tiltrotor " AgustaWestland
  27. ^ a b Norton, Bill. Bell Boeing V-22 Osprey, Tiltrotor Tactical Transport . Midland Publishing, 2004. ISBN 1-85780-165-2 . 
  28. ^ "Materia del frente - logística expedicionaria naval: habilitación de la maniobra operativa desde el mar - prensa de las academias nacionales" . nap.edu . doi : 10.17226 / 6410 . Consultado el 1 de abril de 2018 .
  29. ^ Grosveld, Ferdinand W. et al. " Predicciones de ruido interior en el diseño preliminar del gran Tiltrotor civil (LCTR2) " 20130013992 NASA , 21 de mayo de 2013. Consultado: 9 de junio de 2014.
  30. ^ http://handle.dtic.mil/100.2/ADA428702 Leishman, JG, Preator, R., Baldwin, GD, Conceptual Design Studies of a Mono Tiltrotor (MTR) Architecture, US Navy Contract Number: N00014-03-C- 0531 de 2004.
  31. ^ "Copia archivada" (PDF) . Archivado desde el original (PDF) el 7 de octubre de 2008 . Consultado el 5 de junio de 2009 . Mantenimiento de CS1: copia archivada como título ( enlace ) Baldwin, GD, 'Estudios preliminares de diseño de un monopropulsor (MTR) con demostraciones de despliegue aerodinámico del ala', Reunión de especialistas internacionales de AHS, Chandler, Arizona, 23 al 25 de enero de 2007.

Enlaces externos [ editar ]

  • "TiltRotor híbrido TRH-14 no tripulado" . Tecnologías Artamonoff.[ promoción? ]
  • Jean-Claude Cailliez (1 de junio de 2006). "L'invention du premier Tiltrotor de l'histoire par les frères Henri et Armand Dufaux (1907-09)" . Les pionniers de l'aéronautique à Genève (en francés).
  • AeroSpaceNews (25 de diciembre de 2012). Historial del rotor de inclinación . Youtube.
  • Richard Ward (6 de abril de 2018). "El largo camino hacia el Tiltrotor" . AIN .