Spis treści
- Od X3 do Racera. Elegancja rozwiązań
- Dlaczego śmigłowiec się obraca?
- Jak rozwiązać problem „naddźwiękowych łopat wirnika”?
- Dwa w jednym i jeszcze więcej
„W ostatnich dniach styczna testy przeszła przekładnia główna. Skończyliśmy testy zmęczeniowe przekładni i test utraty oleju. Mamy już wszystkie testy zakończone i przygotowujemy Racera do lotu” – powiedział w rozmowie z naszym dziennikarzem Tomasz Krysiński, wiceprezes ds. innowacji, badań i rozwoju koncernu Airbus Helicopters. Jest on od początku zaangażowany w ten projekt, co nie powinno dziwić, gdyż był też głównym konstruktor najszybszego helikoptera świata Eurocopter X3, który osiągał prędkość przelotową 410 km/h. Do tej maszyny należą też dwa rekordy prędkości śmigłowca: 255 węzłów (472 km/h) w locie poziomym i 263 węzłów (485 km/h) podczas zniżania.
Od X3 do Racera. Elegancja rozwiązań
Koncepcja maszyny Airbus Racer jest znacznym rozwinięciem tego, co potwierdzono podczas lotów X3. Śmigłowiec powtarza ten sam układ konstrukcyjny, z dwoma śmigłami po obu stronach kadłuba i pojedynczym wirnikiem głównym. Dzięki takiemu układowi maszyna nie potrzebuje śmigła ogonowego jak klasyczny śmigłowiec, ani skomplikowanego, podwójnego wirnika, jaki zastosowano w amerykańskim szybki śmigłowcu Sikorsky S-97 Raider.
W pewnym sensie układ wykorzystany w śmigłowcu Airbus Racer jest znacznie bardziej „eleganckim” rozwiązaniem. Rozwiązano dwa problemy jednym technicznym trikiem, czyli użyciem dwóch śmigieł umieszczonych na krótkich skrzydłach.
Dlaczego śmigłowiec się obraca?
Pierwszy to moment obrotowy, podstawowy problem komplikujący budowę śmigłowców. Krótko mówiąc, kiedy wirnik kręci się w jedną stronę, to śmigłowiec próbuje obracać się w przeciwnym kierunku. Problem rozwiązuje się najczęściej, stosując tak zwane śmigło ogonowe, którego działanie przeciwdziała obracaniu się śmigłowca, pchając go w przeciwnym kierunku. Jeśli ulegnie ono awarii, to maszyna zaczyna wirować wokół własnej osi.
i
Polecany artykuł:
Drugie rozwiązanie to użycie dwóch wirników obracających się w przeciwnych kierunkach. Wówczas siły się równoważą. Mogą one być umieszczone jeden nad drugim jak we wspomnianym już Sikorsky S-97 Raider czy może lepiej znanym, rosyjskim Kamow Ka-52. Mogą też być umieszczone w pewnej odległości od siebie, jak w śmigłowcu CH-47 Chinook.
Jak rozwiązać problem „naddźwiękowych łopat wirnika”?
Drugie wyzwanie, jakie rozwiązano, to napęd podczas lotu z dużą prędkością. Klasyczny śmigłowiec napędzany jest w locie poziomym przez ten sam wirnik, który utrzymuje go w powietrzu. Dlatego gdy śmigłowiec przyspiesza, maszyna pochyla się do przodu. Tu pojawia się wyzwanie – łopaty śmigła obracają się w osi lotu, co znaczy, że gdy poruszają się w stronę ogona śmigłowca, jego prędkość odejmuje się od prędkości opływającego je powietrza. Jednak dla tych, które poruszają się do przodu, obie prędkości się sumują, gdyż poruszają się one „pod prąd” powietrzna owiewającego maszynę.
Polecany artykuł:
To znaczy, że gdy śmigłowiec osiągnie wyższą prędkość, łopaty zaczną w drodze do przodu przekraczać barierę dźwięku, co oznacza ogromny opór, wibracje i ogólnie zagrożenie bezpieczeństwa. Dlatego wszystkie maszyny osiągające pewną prędkość muszą mieć jakiś inny napęd, który pozwoli na zmniejszenie prędkości wirnika tak, żeby śmigłowiec utrzymywał w powietrzu, pełniąc rolę wirującego skrzydła, a napęd stanowią zwykle dodatkowe śmigła lub śmigło.
Dlatego amerykański śmigłowiec S-97 Raider i jego większy krewniak SB>1 Defiant mają podwójny wirnik główny, który podczas lotu z dużą prędkością porusza się coraz wolniej, a wówczas napęd zapewnia umieszczone na końcu kadłuba śmigło. Podczas zawisu czy lotu z małą prędkością jest ono całkowicie wyłączone.
Dwa w jednym i jeszcze więcej
W śmigłowcu Airbus Racer funkcję śmigła ogonowego i śmigieł napędowych podczas lotu z prędkością 400 km/h wykonują dwa śmigła umieszczone symetrycznie na końcach krótkich skrzydeł. Obracaniu śmigłowca w locie zapobiega system, który powoduje, że śmigła obracają się z różną prędkością, aby równoważyć efekt żyroskopowy. Jednocześnie podczas lotu z dużą prędkością te same śmigła stanowią napęd śmigłowca, podczas gdy pięciołopatowy, pojedynczy wirnik obraca się wolniej, utrzymując jedynie śmigłowiec w powietrzu.
Jest to tylko jedna z ciekawostek „zaszytych” w tej konstrukcji. Zastosowano w nim wiele nowatorskich technologii, które dopracowano w koncernie Airbus Helicopters od czasów X3, takich jak sztywny wirnik główny z bezprzegubową głowicą, asymetryczny kształt belki ogonowej, zwiększający opływ z jednej strony, aby zmniejszyć moment obrotowy maszyny, czy wreszcie wsporniki śmigieł w postaci dwóch zbiegających się na kształt trójkąta płatów. Maszyna posiada też podwójny statecznik pionowy jak w samolocie, co ułatwia sterowanie podczas szybkiego lotu.
Ale nowe technologie stosowano też w projektowaniu i produkcji maszyny. Na przykład na nagraniu, które można zobaczyć powyżej, widać jak zastosowanie rozszerzonej rzeczywistości (ang. Augmented Reality) podczas malowania śmigłowca, co pozwala na precyzyjnie i bezbłędne naniesienie kolorów i wzorów.
Niestety nie posiadamy aktualnych zdjęć pomalwanej maszyny, gdyż trwają obecnie prace związane z jej końcowym montażem przed pierwszym lotem. Jak podkreśla Tomasz Krysiński, Racer wyposażony jest w elementy nie tylko zaprojektowane w Polsce, ale również wyprodukowane w naszym kraju. Są to m.in. wały napędzające śmigła, ale też elementy opływów aerodynamicznych. Nad tą maszyną pracują również polscy inżynierowie i technicy na miejscu, w zakładach Airbus Helicopters we francuskim Marignan.
