Почему многие вертолеты не строятся для скорости

Чтобы понять наш подход, очень важно признать, что многие ранние вертолеты просто не были предназначены для высокоскоростного транспорта. Их миссии вращались вокруг их уникальных вертикальных возможностей взлета и посадки, сосредоточившись на подъеме коммунальных услуг и доступе к узкому посадке. Следовательно, аэродинамическая оптимизация часто была вторичной проблемой.

Рассмотрим это: в обычном вертолете фюзеляж может составлять около 40% от общего сопротивления. Объединенная мачта ротора и концентратор может внести в себя ошеломляющие 30%, а несправедливые сбои могут легко добавить еще 15%. Эти крупные, вызывающие сопротивление механические элементы традиционно снижают круизную скорость вертолета.

Что действительно ограничивает скорость вертолета

Пилотов часто учат, что скорость вертолета по своей природе ограничена такими факторами, как диссимметрия подъема, выступающее лопасти и большое количество законцовок. Хотя они очень реальны, их последствия не начинают значительно влиять на производительность примерно до 180 узлов.

На 200 узлов результирующая вибрация может стать непомерно высокой, с практической жесткой отсечкой для обычных вертолетов около 250 узлов.

Наша целевая скорость круиза 140 узлов находится намного ниже этих сложных технических барьеров. Следовательно, достижение этого становится вопросом агрессивного и интеллектуального сокращения сопротивления.

Сила аэродинамической утонченности

Если вы проектируете фюзеляж вертолета так, чтобы он был больше похож на фюзеляж изящного самолета, то, естественно, вы стремитесь к гораздо меньшему лобовому сопротивлению. В период с 1959 по 1963 год компания Bell экспериментировала с UH-1B "Хьюи". За счет простого обтекания хвостовой части фюзеляжа, пилона несущего винта, лыж и других скромных модификаций планера (при сохранении того же двигателя и системы несущих винтов, за исключением балансира) они добились значительного снижения лобового сопротивления на 66,5%. Это привело к увеличению крейсерской скорости на 30 узлов для того же вертолета при том же весе брутто.

Это демонстрирует, что тщательный аэродинамический дизайн является ключом к увеличению крейсерской скорости без использования чрезмерной мощности.

Этот принцип лежит в основе модели HX50. Наш вертолет размером примерно с "Газель" (хотя и немного меньше и легче) может похвастаться значительно превосходным аэродинамическим сопротивлением. Мы добились этого благодаря:

• Обтекаемый фюзеляж и убирающееся шасси: Устранение лобового сопротивления из-за открытых опор шасси является важным первым шагом.
• Система несущего винта с обтекаемой поверхностью: Вся система несущего винта, включая обычно сильно выступающие ступицу и мачту, полностью обтекаема. Особое внимание было уделено основаниям лопастей, чтобы свести к минимуму лобовое сопротивление.
• Оптимизированный воздушный поток: Внутренние воздушные потоки для систем охлаждения и вентиляции двигателя были тщательно отрегулированы, чтобы предотвратить "утечку" и потерю оборотов.
• Усовершенствованная конструкция лопастей несущего винта: Используются современные аэродинамические профили серий RC3 и RC4, которые на 17-20% более эффективны, чем традиционные вертолетные аэродинамические профили. Параболическая форма лопасти позволяет свести к минимуму воздействие полета на высокой скорости.
• Горизонтальное положение в полете: Мачта наклонена на 5 градусов вперед, а большой горизонтальный стабилизатор обеспечивает горизонтальное положение вертолета при полете на высокой скорости. Это обеспечивает минимально возможную площадь проекции воздушного потока.
• Композитные лопасти несущего винта: Они позволяют тщательно управлять структурной динамикой несущего винта при более быстром поступательном полете, сводя вибрацию к минимуму.

Обеспечение достижения целевых показателей производительности

Наша уверенность основана не только на теории. Конструкция HX50 прошла тщательную проверку:

• Вычислительная гидродинамика (CFD): Для проектирования и оптимизации основной формы фюзеляжа, обтекателя мачты и головки несущего винта были использованы новейшие методы CFD.
• Испытания в аэродинамической трубе: В 2019 году фюзеляж вертолета прошел испытания в аэродинамической трубе, и результаты очень точно соответствовали нашим расчетам CFD.
• Проверенная технология несущих винтов: Базовая топология несущего винта, его форма в плане и распределение аэродинамических профилей хорошо изучены и в настоящее время используются на существующих вертолетах, обеспечивая аналогичные эксплуатационные характеристики.

Проще говоря, стратегия заключается в значительном снижении лобового сопротивления, чтобы для быстрого полета требовалось меньше энергии, а затем в настройке вертолета для комфортного, ровного и эффективного полета вперед.

Надежная работа в режиме зависания

Несмотря на то, что скорость является ключевым фактором, HX50 также был спроектирован с учетом высокой грузоподъемности. Мы уверены в его способности обеспечить заявленные эксплуатационные характеристики на высоте до 10 000 футов над уровнем моря в течение ISA+15 дней. Это хорошо подтверждается вертолетами-компараторами с аналогичной мощностью, общим весом, диаметром несущего винта и прочностью конструкции. Достижение высоких летных характеристик HX50 является результатом продуманного проектирования, направленного на повышение аэродинамической эффективности. Минимизируя лобовое сопротивление и оптимизируя вертолет для достижения заданной крейсерской скорости, мы уверены в достижении наших целевых показателей. В сочетании с нашей усовершенствованной конструкцией несущего винта из композитных материалов мы готовы обеспечить непревзойденные впечатления от полета. Мы уверены в наших разработках, в нашей валидации и в нашей способности выполнить обещанные эксплуатационные характеристики.