Girodino - Gyrodyne

Este artigo é sobre uma classe de aeronaves de asas rotativas. Para a empresa com o nome, consulte Gyrodyne Company of America . Para a aeronave, consulte Fairey FB-1 Gyrodyne . Para o dispositivo giroscópico usado para fornecer controle de atitude em estações espaciais, consulte Giroscópio de momento de controle .
Um Fairey FB-1 Gyrodyne

Um girodino é um tipo de aeronave VTOL com um sistema semelhante a um rotor de helicóptero que é acionado por seu motor apenas para decolagem e pouso e inclui uma ou mais hélices convencionais ou motores a jato para fornecer empuxo para a frente durante o vôo de cruzeiro . Durante o vôo para a frente, o rotor não tem potência e gira livremente, como um autogiro (mas ao contrário de um helicóptero composto ), e a sustentação é fornecida por uma combinação do rotor e das asas convencionais . O girodino é um de vários conceitos semelhantes que tentam combinar desempenho de baixa velocidade semelhante a um helicóptero com altas velocidades convencionais de asa fixa, incluindo tiltrotores e tiltwings .

Em resposta ao pedido de um helicóptero da Marinha Real, o Dr. James Allan Jamieson Bennett projetou o girodino enquanto servia como engenheiro-chefe da Cierva Autogiro Company . O girodino foi concebido como um tipo intermediário de aeronave de asas rotativas , seu rotor operando paralelamente à trajetória de vôo para minimizar o fluxo axial com uma ou mais hélices fornecendo propulsão. A patente de Bennett cobriu uma variedade de designs, o que levou a alguma confusão de terminologia - outras questões, incluindo a marca registrada Gyrodyne Company of America e a classificação de aeronaves de asas rotativas da Federal Aviation Administration (FAA).

Nos últimos anos, um conceito relacionado foi promovido sob o nome de heliplano . Originalmente usado para comercializar giroplanos construídos por duas empresas diferentes, o termo foi adotado para descrever um programa da Agência de Projetos de Pesquisa Avançada de Defesa (DARPA) para desenvolver avanços na tecnologia de helicópteros com o objetivo de superar as limitações atuais dos helicópteros em velocidade e carga útil.

Princípios de operação

Onde um helicóptero convencional tem um rotor motorizado que fornece sustentação e empuxo para frente e é capaz de desempenho VTOL verdadeiro , um giroplano ou autogiro tem um rotor de rotação livre que depende de empuxo motorizado independente para fornecer velocidade no ar para a frente e mantê-lo girando. O girodino combina aspectos de cada um. Ele tem um sistema de empuxo independente como o autogiro, mas também pode acionar o rotor para permitir a decolagem e pouso verticais; ele então muda para giro livre como um autogiro durante o vôo de cruzeiro.

No helicóptero, as pás giratórias do rotor puxam o ar para baixo através do disco do rotor ; para obter impulso para a frente, o disco do rotor se inclina para a frente de modo que o ar também seja soprado para trás. No autogiro, o disco do rotor é, ao contrário, inclinado para trás; conforme o impulso principal impulsiona a nave para a frente, o ar flui através do disco do rotor vindo de baixo, fazendo com que ele gire e crie sustentação. O girodino é capaz de fazer a transição entre esses dois modos de voo.

Normalmente, um girodino também tem asas fixas que fornecem parte da sustentação durante o vôo para a frente, permitindo que o rotor seja descarregado. Uma simulação de computador sugeriu uma distribuição ótima de sustentação de 9% para o rotor e 91% para a asa. No entanto, se o rotor estiver com carga muito leve, ele pode se tornar suscetível a oscilações descontroladas.

História

Na Grã-Bretanha , o Dr. James Allan Jamieson Bennett , engenheiro-chefe da Cierva Autogiro Company, concebeu um tipo intermediário de aeronave rotativa em 1936, que chamou de "girodino" e que foi cedido ao governo britânico em resposta a uma especificação do Ministério da Aeronáutica . Em 1939, Bennett recebeu uma patente do UK Patent Office , atribuída à Cierva Autogiro Company. Em 23 de agosto de 1940, a Autogiro Company of America , licenciada da Cierva Autogiro Company, Ltd., apresentou um pedido de patente correspondente nos Estados Unidos . Em 27 de abril de 1943, a patente dos EUA nº 2.317.340 foi concedida à Autogiro Company of America. As patentes descrevem um girodino como:

uma aeronave de asa rotativa de tipo intermediário, doravante referido como "girodino", entre um rotaplano (com o rotor livre para auto-rotação e um fluxo axial total ascendente através do disco do rotor), por um lado, e um helicóptero puro (com o acionado por rotor, e um fluxo axial total descendente através do disco do rotor), por outro lado, isto é, com um fluxo axial médio através do disco do rotor substancialmente zero em alta velocidade de avanço.

O conceito de Bennett descrevia um rotor acionado por eixo, com antitorque e propulsão para voo translacional fornecido por uma ou mais hélices montadas em asas curtas. Com impulso a ser fornecido pelas hélices a velocidades de cruzeiro, a energia seria fornecida ao rotor apenas para superar o arrasto perfil do rotor, operando de uma maneira mais eficiente do que o rotor roda livre de um autogiro em auto-rotação . Bennett descreveu esse regime de voo do girodino como um "estado intermediário", exigindo que a energia fosse fornecida ao rotor e ao sistema de propulsão.

Desenvolvimento precoce

O estudo de projeto pré-WW2 da Cierva Autogiro Company, Ltd, C.41 girodino foi atualizado e construído pela Fairey Aviation como o FB-1 Gyrodyne começando em 1945. Os esforços de desenvolvimento de Fairey foram inicialmente liderados por Bennett, seguido por seu sucessor Dr. George S Hislop . George BL Ellis e Frederick L. Hodgess, engenheiros da Cierva Autogiro Company, Ltd. pré-Segunda Guerra Mundial, juntaram-se à Bennett na Fairey Aviation. O primeiro protótipo Fairey Gyrodyne caiu durante um vôo de teste, matando a tripulação. O segundo protótipo Gyrodyne foi reconstruído como Jet Gyrodyne e usado para desenvolver um sistema de propulsão de rotor a jato de pressão mais tarde para o giroplano de composto de transporte Rotodyne. Na ponta de cada ponta de asa havia hélices voltadas para a retaguarda que forneciam controle de guinada e propulsão em vôo para a frente. O Jet Gyrodyne voou em 1954 e fez uma verdadeira transição do vôo vertical para o horizontal em março de 1955.

O Fairey Rotodyne Y em 1959

Isso levou ao protótipo Fairey Rotodyne , que foi desenvolvido para combinar a eficiência de uma aeronave de asa fixa em cruzeiro com a capacidade VTOL de um helicóptero para fornecer serviço de avião de curta distância do centro da cidade aos aeroportos. Ele tinha asas curtas que carregavam dois motores turboélice Napier Eland para propulsão para a frente e até 40% do peso da aeronave em vôo para a frente. O rotor era impulsionado por jatos de ponta para decolagem e pouso e voo translacional de até 80 mph. Apesar do considerável interesse comercial e militar em todo o mundo no protótipo Tipo Y Rotodyne para transporte aéreo, os pedidos britânicos não estavam disponíveis e o apoio financeiro do governo britânico foi encerrado em 1962. A nova controladora da divisão, Westland Helicopters , não via bons motivos para investimentos adicionais e o projeto foi parou. Com o fim dos programas da Fairey Aviation, o desenvolvimento do girodino foi interrompido, embora vários conceitos semelhantes continuassem a ser desenvolvidos.

Desenvolvimentos semelhantes

Em 1954, o McDonnell XV-1 foi desenvolvido como um helicóptero com jatos de ponta para fornecer capacidade de decolagem vertical. A aeronave também tinha asas e uma hélice montada na parte traseira da fuselagem entre as lanças traseiras gêmeas com dois pequenos rotores montados na extremidade para controle de guinada. O segundo protótipo do XV-1 se tornou o primeiro helicóptero do mundo a exceder 320 km / h em vôo nivelado em 10 de outubro de 1956. Nenhum outro foi construído e o projeto XV-1 foi encerrado em 1957.

Autogiro composto

Em 1998, a Carter Aviation Technologies voou com sucesso sua aeronave de demonstração de tecnologia. A aeronave é um autogiro composto com um rotor de alta inércia e asas otimizadas para vôo em alta velocidade. Em 2005, a aeronave demonstrou vôo em mu-1, com a ponta do rotor tendo velocidade no ar igual à velocidade de avanço da aeronave, sem qualquer vibração ou problemas de controle ocorrendo. O rotor de alta inércia permitiu que a aeronave pairasse por um breve momento durante o pouso, mesmo que o rotor não tenha potência, e uma caixa de engrenagens pré-giratória permite que o rotor seja acelerado para uma decolagem com salto no estilo autogiro.

Heliplano

Em 1954, a KYB construiu uma aeronave chamada Heliplane . O Heliplane era um Cessna 170 B com as asas reduzidas a tocos e um rotor movido por ramjets de ponta.

Imagem do conceito básico do Heliplano GBA-DARPA , mostrando seu rotor de giro livre, equipado com tipjets integrais, alimentados com ar de desvio de dois motores de propulsão de turbina a gás Williams.

A DARPA estava financiando um projeto sob o nome de "Heliplano" para desenvolver o conceito giródino por volta de 2007. As aeronaves desenvolvidas para o projeto usariam um rotor para decolagem e pouso verticalmente, e pairando, junto com asas substanciais para fornecer a maior parte da sustentação necessária em cruzeiro , combinando a grande capacidade de carga, eficiência de combustível e alta velocidade de cruzeiro de aeronaves de asa fixa com a capacidade de pairar de um helicóptero. O projeto era "... um programa plurianual de $ 40 milhões, quatro fases. A Groen Brothers Aviation está trabalhando na primeira fase desse programa, um esforço de 15 meses ... (ele) combina o" giroplano "... com uma asa fixa jato executivo. A equipe estava usando o Adam A700 , na classe very-light-jet ... "Houve problemas com o ruído do jato de ponta, e o programa foi cancelado em 2008.

Uma revista do setor descreve a evolução gradual dos helicópteros tradicionais como 'lenta' e sem etapas revolucionárias, e os compostos não tradicionais ainda não estão disseminados.

Marca comercial

Artigo principal: Gyrodyne Company of America

"Gyrodyne" foi concedido como marca registrada à Gyrodyne Company of America em 1950. A empresa não estava envolvida no desenvolvimento de girodinos, mas, em vez disso, produziu um helicóptero drone com motor a turbina, pilotado remotamente, com rotores coaxiais , para a Marinha dos Estados Unidos , designado como o QH-50 DASH .

Exemplos


Referências

Notas
Bibliografia
  • "O Fairey Gyrodyne." JAJ Bennett. Journal of the Royal Aeronautical Society, 1949, Vol. 53
  • "Aerodinâmica do Helicóptero". Alfred Gessow e Garry C. Myers, Jr. Frederick Ungar Publishing Company, NY. 1952, republicado em 1962.
  • "Princípios de Aerodinâmica de Helicópteros". J. Gordon Leishman, Cambridge University Press, NY 2000, reimpresso em 2005.
  • "Princípios de Engenharia de Helicópteros". Jacob Shapiro, Temple Press Ltd., Londres, 1955.
  • " Desenvolvimento do Autogiro: Uma Perspectiva Técnica ": J. Gordon Leishman: Hofstra University , Nova York, 2003.
  • De Autogiro a Gyroplane: The Amazing Survival of an Aviation Technology : Bruce H. Charnov, 2003.

links externos

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