כלי טיס רוטורי
.jpg)
כלי טיס רוטורי (באנגלית: Rotorcraft) הוא כלי טיס המשתמש ברוטור אחד או יותר (כנף סיבובית) לצורך יצירת עילוי. לפי סעיף 1[1] של פרק המשנה א' בפרק I של כותרת 14 בקוד הרגולציה הפדרלי של ארצות הברית, כלי טיס רוטורי מוגדר ככלי טיס כבד אווירי הנסמך בעיקר על עילוי שנוצר על ידי רוטור אחד או יותר. המערכת של כמה להבי רוטור המחוברים לתורן אחד מכונה רוטור. הארגון הבין-לאומי לתעופה אזרחית (ICAO) מגדיר כלי טיס רוטורי ככלי הנתמך במהלך הטיסה על ידי תגובת האוויר על רוטור אחד או יותר.[2]
כלי טיס רוטוריים כוללים מסוקים, אוטוג'ירו ומסוקים משולבים – בהם הרוטור מספק את העילוי לכל אורך הטיסה. ישנם דגמים מורכבים יותר, המכונים Compound Rotorcraft, המשלבים רוטור עם אמצעים נוספים ליצירת דחף כמו מנועים, מדחפים או משטחי עילוי קבועים. חלק מהכלים, כמו מסוקים, מסוגלים לביצוע המראה ונחיתה אנכית (VTOL). כלי טיס שמשתמש ברוטור רק לשלב ההמראה האנכי, אך עובר לטיסה המבוססת על כנפיים קבועות – אינו נחשב לרוטורי אלא למטוס בעל המרה (Convertiplane).
סוגי כלי טיס רוטוריים
מסוק
ערך מורחב – מסוק
.jpg)
מסוק הוא כלי טיס רוטורי מונע, שבו הרוטור מסתובב באמצעות מנוע לאורך כל שלבי הטיסה. תצורה זו מאפשרת המראה ונחיתה אנכית, ריחוף, וטיסה בכל כיוון – קדימה, אחורה ואף לצדדים. ישנם מסוקים עם רוטור ראשי אחד ויחיד וישנם בעלי מספר רוטורים.
מסוק בעל רוטור עיקרי אחד, המחובר בציר מנוע, זקוק לאמצעי נגד מומנט כגון רוטור זנב, פנסטורן (Fenestron) או מערכת NOTAR, כדי למנוע סחרור הגוף. יוצאים מן הכלל נדירים משתמשים בהנעה באמצעות Jet tip, היוצרת מומנט מינימלי.
אוטוג'ירו
- ערך מורחב – אוטוג'ירו
.jpg)
אוטוג'יירו (המכונה גם ג'יירוקופטר, ג'יירופלן או רוטופלן) משתמש ברוטור בלתי מונע, המספק עילוי באמצעות אוטורוטציה – סחרור כתוצאה מזרימת האוויר מבעד לדיסק הרוטור כלפי מעלה. הדחף מופק באמצעות מדחף מונע מנוע, כפי שמקובל במטוס כנף קבועה. למרות הדמיון למסוק מבחינת מבנה הרוטור, רוטור האוטוג'יירו אינו מונע ישירות. הדגמים הראשונים דמו למטוסי כנף קבועה עם מנוע קדמי בתצורת "טראקטור". הדגמים המאוחרים יותר משתמשים במנוע ומדחף אחוריים (Push configuration).
האוטוג'יירו הומצא בשנת 1920 על ידי חואן דה לה סיירבה. הגרסה הראשונה עם מדחף אחורי נבחנה על ידי אטיין דורמוי עם דגם Buhl A-1 Autogyro.
ג'יירודיין
- ערך מורחב – מסוק משולב
בג'יירודיין, הרוטור מונע על ידי המנוע בעת המראה, נחיתה וריחוף – בדומה למסוק. לעומת זאת, בזמן טיסה אופקית עיקר הדחף מתקבל ממדחפים המותקנים על כנפיים קצרות. ככל שהדחף מהמדחפים גובר, יש צורך בפחות כוח עבור הרוטור, מה שמפחית את זוויות ההטיה ואת פרפור הלהבים. במהירויות שיוט, כאשר הדחף מגיע בעיקר מהמדחפים, הרוטור מקבל כוח רק לצורך התגברות על גרר פרופיל ושמירה על העילוי. כך פועל הכלי בצורה יעילה יותר לעומת אוטוג'יירו, וממזער תופעות כמו הזדקרות להב נסוג שמתרחשות במסוקים במהירויות גבוהות.
דאון רוטורי
.jpg)
דאון רוטורי (באנגלית: Rotor Kite או Gyroglider) הוא כלי טיס בלתי ממונע בעל כנף סובבת. בדומה למסוק או אוטוג'ירו, עילויו של הדאון הרוטורי נוצר באמצעות סיבוב אחד או יותר של רוטורים. עם זאת, בשונה ממסוק, ובדומה לאוטוג'ירו, אין לו מנוע שמסובב את הרוטור. אולם בעוד לאוטוג'ירו יש מנוע המספק דחף קדמי שמסובב את הרוטור באוויר, לדאון רוטורי אין כל מנוע, והוא תלוי בגרירה מכלי רכב (כגון רכב או סירה) או בשחרור מגובה על מנת לייצר תעופה.
תצורות רוטור
מספר להבים
רוטור בכנף סובבת מאופיין במספר הלהבים שבו, בדרך כלל בין שניים לשישה להבים לציר סיבוב אחד.
מספר הרוטורים
לכלי טיס בעלי כנף סובבת עשוי להיות רוטור יחיד או מספר רוטורים. קיימות מספר תצורות מקובלות:
- רוטור אחד – כאשר יש רוטור ממונע יחיד, יש צורך באמצעי לבלימת מומנט הסיבוב שנוצר, לרוב באמצעות רוטור זנב, למעט במקרים של הנעה מסוג Tip jet שאינה מייצרת מומנט. כלי טיס כזה מכונה לעיתים מונוקופטר.
- שני רוטורים – שני הרוטורים מסתובבים בכיוונים מנוגדים, וכך מבטלים את המומנט, כך שאין צורך ברוטור זנב. תצורות נפוצות:
- טנדם – אחד קדמי ואחד אחורי.
- רוחבי – זה ליד זה.
- רוטור קואקסיאלי – דיסק רוטור אחד מעל השני, עם צירי הנעה קונצנטריים.
- סינכרופטר – רוטורים תאומים בזווית חדה זה מזה, שגירי ההינע הכמעט אנכיים שלהם משולבים יחד כדי לסנכרן את להבי הרוטור שלהם כך שהם משתלבים זה בזה, הנקראים גם סינכרופטר.
- שלושה רוטורים – תצורה נדירה. דוגמה לכך היא המסוק Cierva Air Horse מ-1948. כל שלושת הרוטורים הסתובבו באותו כיוון, והפיצוי על המומנט בוצע באמצעות נטיית ציר הרוטור ויצירת רכיב דחף נגדי.
- ארבעה רוטורים – תצורה הידועה בשם קוודקופטר או קוודרוטור. לרוב שני רוטורים מסתובבים עם כיוון השעון, ושניים נגד כיוון השעון.
- יותר מארבעה רוטורים – תצורה זו מכונה לרוב מולטירוטור. כלי טיס כאלה כוללים גם הקסהקופטרים (שישה רוטורים) ואוקטוקופטרים (שמונה רוטורים), כאשר מחצית מהרוטורים מסתובבים עם כיוון השעון והמחצית השנייה נגדו. תצורה זו נפוצה בעיקר בכלי טיס בלתי מאוישים (כטב"מים), ופחות נפוצה בכלי טיס מאוישים בגודל מלא.
רוטור נייח
בכמה כלי טיס בעלי כנף סובבת (רוטורית), הרוטור נועד לעצור את סיבובו במהלך טיסה אופקית וכך לשמש ככנף קבועה. בשלב ההמראה והרחיפה (בטיסה אנכית), הרוטור מסתובב ופועל ככנף סובבת. לאחר מכן, במעבר לטיסה אופקית במהירות גבוהה, הרוטור נעצר במיקום אופקי ומשמש ככנף קבועה, המייצרת חלק או את כל כוח העילוי הנדרש. לעיתים מותקנות גם כנפיים קבועות נוספות שמסייעות ביציבות, בשליטה וביצירת עילוי נוסף.
אחד מהעיצובים הראשונים בארצות הברית היה ניסיון להסב את מטוס הקרב F-104 סטארפייטר למטוס עם רוטור משולש (בעל שלוש זרועות). הרעיון נבחן שוב מאוחר יותר על ידי חברת יוז.[4] מטוס המחקר סיקורסקי S-72 עבר סדרת ניסויי טיסה מקיפה.
בשנת 1986 הותקן רוטור ארבע-כנפי במטוס המחקר RSRA מדגם סיקורסקי S-72, כחלק מתוכנית שכונתה "כנף X" (X-wing). התוכנית בוטלה בשנת 1988, בטרם הספיק הרוטור לטוס בפועל.
רעיון מאוחר יותר, שנקרא "Canard Rotor/Wing" (CRW), כלל תוספת של משטח חרטום ("קנארד") וזנב רגיל. עיצוב זה אפשר שליטה טובה יותר במהלך טיסה אופקית, כאשר הרוטור משמש ככנף ראשית. בטיסה איטית או במהלך המראה ונחיתה, הרוטור מונע באמצעות סילוני קצה המחוברים למנוע סילון, ואין צורך ברוטור זנב. בטיסה מהירה, הרוטור נעצר ונשאר במצב אופקי, וכך מתפקד ככנף הראשית של מטוס תלת-משטחי. שני אבטיפוסים מדגם בואינג X-50 דרגון-פליי (בעלי רוטור דו-כנפי) טסו בשנים 2003–2006, אך שניהם התרסקו לפני שהצליחו להשלים מעבר מוצלח בין המצבים.[5]
בשנת 2013 פרסמה מעבדת המחקר של צי ארצות הברית שיטה וטכנולוגיה למעבר בין טיסה אנכית לאופקית, שנרשמה כפטנט בדצמבר 2011.[6] מערכת זו נקראת Stop-Rotor Rotary Wing Aircraft.[7] החברה האוסטרלית StopRotor Technology Pty Ltd פיתחה אבטיפוס לכלי טיס היברידי הנקרא Hybrid RotorWing (HRW).[8][9] העיצוב עושה שימוש בזרימת אוויר בזווית התקפה גבוהה ליצירת זרימה סימטרית סביב כל הלהבים, דבר שמחייב ירידה כמעט אנכית בעת המעבר בין המצבים.[9] המעבר האווירי הראשון בין מצב "כנף קבועה" ל"כנף סובבת" בוצע בהצלחה באוגוסט 2013.[10][11][12]
גישה נוספת מציעה עיצוב של ממריא זנבי (tailsitter), שבו משטחי ההרמה פועלים כרוטורים בעת ההמראה, הכלי מתהפך לטיסה אופקית, והרוטור נעצר ומתפקד ככנף קבועה.[13]
קישורים חיצוניים
הערות שוליים
- ↑ 14 CFR Part 1 -- Definitions and Abbreviations, www.ecfr.gov (באנגלית)
- ↑ "ICAO Annex 7", נשלף ב-30 בספטמבר 2009
- ↑ Photo: J Thinesen, SFF (אורכב 28.08.2009 בארכיון Wayback Machine) photo archive
- ↑ "Hughes Rotor Wing Brochure" (אורכב 27.02.2018 בארכיון Wayback Machine). The Unwanted Blog (retrieved 15 May 2014)
- ↑ McKenna, James T. "One Step Beyond", Rotor & Wing, פברואר 2007, עמוד 54
- ↑ ""USPTO 8,070,090"". אורכב מ-המקור ב-2021-12-15. נבדק ב-2021-12-15.
- ↑ Technology for Innovative Entrepreneurs & Businesses | TechLink, techlinkcenter.org
- ↑ "Stoprotor, Hybrid Rotorwing VTOL" (אורכב 24.09.2015 בארכיון Wayback Machine). sUAS News
- ^ 9.0 9.1 "Hybrid RotorWing design transitions from fixed to rotary wing mid-flight" (אורכב 16.07.2016 בארכיון Wayback Machine) – gizmag.com
- ↑ "Hybrid RotorWing Conducts In-flight Fixed/Rotary Transition" (אורכב 13.08.2016 בארכיון Wayback Machine). Rotor & Wing, 30 באוגוסט 2013.
- ↑ "Top Tech – The Flying Transformer". ארכיון מ-2018-01-14. נבדק ב-2018-02-27.
- ↑ "StopRotor completes successful first transition flight (אורכב 08.05.2014 בארכיון Wayback Machine)". Australian Aviation, 28 באוגוסט 2013.
- ↑ NASAPAV (2009-12-21), NASA Tanzenflugel VTOL UAV Concept, אורכב מ-המקור ב-2016-12-14, נבדק ב-2017-01-08
כלי טיס רוטורי41028669Q949801