EDAT: Elektrický vyrovnávací rotor je nejlepší inovací v letectví
-
7. 12. 2020
-
23 komentářů
-
Jan Grohmann
Na začátku letošního roku americká společnost Bell, součást konsorcia Textron, představila elektrický vyrovnávací rotor EDAT (Electrically Distributed Anti-Torque). Řešení nyní získalo ocenění „Best of What's New“ v kategorii Letectví a kosmonautika amerického magazínu Popular Science. Není divu, EDAT nabízí v konstrukci vrtulníků, ať už civilních nebo vojenských, velmi zajímavé výhody.
Nejrozšířenějším typem vrtulníků je stroj s jedním hlavním rotorem a druhým vyrovnávacím rotorem na ocasním nosníku. Vyrovnávací rotor slouží ke kompenzaci točivého momentu hlavního rotoru a motoru(ů) vrtulníku. Zadní rotor rovněž dovoluje otáčení vrtulníku kolem svislé osy a pomáhá stabilizovat vrtulník při bočním větru.
Pohon zadního rotoru přes převodovou skříň, redukce a kloubovou hřídel zajišťuje hlavní motor (motory) vrtulníku. Hřídel je umístěná v ložiskách, současně je zajištěno tlakové olejové mazání celé transmise. Konstrukce ocasního nosníku musí být tedy přizpůsobená pro uchycení a přenášení sil transmise zadního rotoru.
Hlavní a zadní rotor pracují vždy současně a otáčky zadního rotoru nelze měnit. Pouze lze nastavovat úhel lopatek pomocí nožních pedálů v kokpitu vrtulníku.
Kromě klasického vyrovnávacího rotoru se rozšířily ještě dva způsoby kompenzace točivého momentu hlavního rotoru. Prvním je zcela uzavřený ocasní rotor (fenestron) a druhým koncept uzavřeného ventilátoru NOTAR (NO TAil Rotor).
Zjednoušené schéma hlavního převodového ústrojí vrtulníku, trasmise a obou rotorů. / Public Domain
Firma Bell na začátku letošního roku přišla s řešením, které má potenciál výrazně snížit komplikovanost ocasního nosníku, vyrovnávacího rotoru a vůbec celé konstrukce vrtulníku. Bell navrhuje do svislé stabilizační plochy na konci ocasního nosníku umístit hned čtyři malé zapouzdřené rotory typu EDAT. Každý rotor pohání vlastní komerčně dostupný elektromotor (od společnosti Safran) s provozním chodem až 7000 otáček za minutu.
Bell již od minulého roku testuje řešení na demonstračním vrtulníku Bell 429. Elektřinu elektromotorům dodává elektrický generátor, který je pohaněn motory vrtulníku. Úhel lopatek je pevně nastaven a jsou pouze řízeny otáčky rotorů, ty dokonce mohou být opačné.
V případě demonstrátoru Bell 429 byly odstraněny jakékoliv mechanické vazby mezi pedály a zadním rotorem, protože řízení EDAT je vedeno „po drátě“ (fly-by-wire). Celý systém je navíc velmi bezpečný – potřebný tah lze nouzově vytvořit i jedním rotorem. Výhledově otáčky rotoru může řídit letový počítač (podle údajů ze senzorů) a z vrtulníku tak mohou zcela zmizet nožní pedály.
„Stručně řečeno, odstranili jsme všechny konvenční mechanické součásti pro kompenzaci kroutícího momentu ‒ převodovky, hnací hřídele, náboje a lopatky ocasního rotoru ‒ a nahradili jsme je čtyřmi elektromotory a rotory,“ uvedl Eric Sinusas, programový ředitel divize lehkých letadel Bell. „Jsou to rotory s pevně daným úhlem lopatek s neustále se měnícími otáčkami.“
Bell 429 s EDAT
Bohužel Bell prozatím nezveřejnil konkrétní technické parametry a letové výkony demonstrátoru. Sinusas ale na nedávné konferenci Vertical Flight Society uvedl, že EDAT má potenciál zcela nahradit klasické zadní rotory.
Hlavní výhodou je celkové zjednodušení konstrukce vrtulníku, včetně zmenšení nároků na pevnost a robustnost draku vrtulníku. Transmisní soustava se u klasických vrtulníků podílí na hmotnosti z 10 až 15 %. EDAT nepotřebuje nejen hřídele, redukce a ložiska, ale zjednodušuje také hlavní převodovou skříň, olejovou soustavu, mechanické řízení a vůbec celou konstrukci ocasního nosníku. To vše má šanci výrazně snížit prázdnou hmotnost vrtulníku a významně zjednodušit údržbu.
Bell vyzdvihuje také nižší hlučnost a vyšší bezpečnost. Nižší hlučnost je daná tím, že elektromotory lze udržovat v optimálních otáčkách pro dané letové podmínky. Například při přistání lze elektromotory okamžitě zastavit a tím výrazně snížit hlučnost celého stroje. Současně lze elektromotory vypnout při určité letové rychlosti, kdy vzniklé aerodynamické síly na zadní svisle ocasní ploše kompenzují točivý moment hlavního rotoru. Zadní rotor je vlastně nutný pouze při startu, přistání, vznášení a při letu pomalou rychlostí. Jinak lze zadní rotor vypnout. U klasických vrtulníků se ale musí zadní rotor točit pořád.
Na obrázku vojenský vrtulník UH-60A Black Hawk. Rotor EDAT může výrazně zjednodušit konstrukci civilních i vojenských vrtulníků; větší foto / Public Domain
Další značnou výhodou je bezpečnost. Zadní vyrovnávací rotor způsobil řadu smrtelných nehod. V roce 1994 na Aljašce zahynul manažer těžební společnosti poté, co prakticky přímo vešel do otáčejícího se zadního rotoru. Podobně v roce 2018 zemřel poručík námořnictva. Díky použití elektromotorů a schopnosti jejich rychlého zastavení se výrazně zmenšují nebezpečné zóny kolem vrtulníku, což umožňuje větší volnost při nastupování a vystupování.
Další výhodou, o které se sice nemluví, ale z principu musí platit, jsou menší vibrace. EDAT totiž umožňuje z vrtulníku odstranit řadu rotujících součástek a menší (lépe vyvážené) zadní rotory vytvářejí menší odstředivé síly.
Výhod je řada, jak to ale o nových leteckých projektů bývá, problémem není technologie, ale „razítka“. Jelikož se ale mění pouze ocasní nosník a rotor, certifikace a schvalovací procedury nemají podle Bellu trvat více než jeden rok.
Zdroj: VerticalMag
Související články
UH-1Y Venom: Bell Helicopter podepsala memorandum o porozumění s MPI Group
Bell Helicopter, dceřiná společnost Textron Inc. (NYSE: TXT), s radostí oznamuje, že podepsala ...
-
17.05.2016
-
13 komentářů
-
Tisková zpráva
Rekord letounu Bell: V-280 Valor dosáhl pravé vzdušné rychlosti 518 km
Na základě celoročního testování a více než 85 letových hodin dosáhl letoun Bell V-280 Valor tento ...
-
28.01.2019
-
19 komentářů
-
Tisková zpráva
Bojový vrtulník Bell 360 Invictus pro americký program FARA
Americká společnost se rozhodla zapojit do amerického programu nového průzkumně-bojového vrtulníku ...
-
03.10.2019
-
47 komentářů
-
Jan Grohmann
Průzkumný vrtulník Bell 360 Invictus a kamikaze drony
Společnost Bell Helicopter zveřejnila dvě videa ukazující schopnosti vrtulníku Bell 360 Invictus. Na ...
-
14.02.2020
-
16 komentářů
-
Jan Grohmann
Komentáře
Elektrický vyrovnávací rotor vydím jako velký přínos. Nejen, že odpadne velké, těžké a rozměrné převodové ústrojí u hlavního reduktoru, ale i těžká hřídel a vložený + koncový ...Zobrazit celý příspěvek
Elektrický vyrovnávací rotor vydím jako velký přínos.
Nejen, že odpadne velké, těžké a rozměrné převodové ústrojí u hlavního reduktoru, ale i těžká hřídel a vložený + koncový
reduktor.
Hřídel se musí také měřit a mazat...a to je kámen úrazu.
Soukat se ocasním nosníkem až k vloženému reduktoru s úchylkoměrem a přípravkem
pro jeho upevnění na jednotlivé spojovací uzly (kardany)a měřit těch (už nevím přesně..asi 8 spojů), je fakt nedobrá práce.
Pamatuji se také, jak obtížně se nahrazoval původní hustý ruský olej za řidší náhradu.
Myslím, že na západě s tak ztrátovým mazáním nepočítají.
Pod každým spojem transmise je u ruských strojů (Mi-2 až Mi-24V) miska plná vyteklého oleje jako běžná věc.
Tedy nový lej v transmisi "nedržel" tak dobře a hrozilo její přidírání. Jaké to může mít následky není třeba říkat.
Pak se to myslím vyřešilo nějakou příměsí.
Takže myslím, že i elektromotory a posílení el. generátorů, bude proti transmisi přínosem.
Možná také u rychloběžných menších vyrovnávacích rotorů odpadne vyhřívání listů (??).
Změnu tahu ocasního rotoru budou řešit místo naklápěním úhlu náběhu listů třeba vypínáním některých "ventilátorů", nebo změnou
otáček nezávisle na hlavním rotoru!!
Proto jsou 4 ??
Kdo ví, ale dobré !!Skrýt celý příspěvekZajímavé. Jen jsem nepochopil, proč ty rotory mají čtyři. Nebylo by jednodušší a levnější dát tam třeba dva o něco větší?
Zajímavé. Jen jsem nepochopil, proč ty rotory mají čtyři. Nebylo by jednodušší a levnější dát tam třeba dva o něco větší?
Předpokládám, těch důvodů bude víc. Napadá mě např. komerční dostupnost motoru certifikovaného pro použití v letectví. Čtyři motory jsou dostatečná záloha pro selhání kteréhokoli z ...Zobrazit celý příspěvek
Předpokládám, těch důvodů bude víc. Napadá mě např. komerční dostupnost motoru certifikovaného pro použití v letectví. Čtyři motory jsou dostatečná záloha pro selhání kteréhokoli z nich. Menší plocha čtyř menších než jednoho velkého s odpovídajícím průměrem. Lepší poměr hmotnosti vs. výkonu.Skrýt celý příspěvek
Keď sa na to pozerám, tak prvé čo ma napadlo bolo, že to odstraňuje hlavný problém bojových strojov. Stačí jedna dobre trafená rana hoci aj z pištole do vyrovnávacieho rotora a si ...Zobrazit celý příspěvek
Keď sa na to pozerám, tak prvé čo ma napadlo bolo, že to odstraňuje hlavný problém bojových strojov. Stačí jedna dobre trafená rana hoci aj z pištole do vyrovnávacieho rotora a si v peknej riti. Tu niekto trafí zadný rotor, ten odíde. Pilot dostane signál, že prišiel o jeden zo štyroch rotorov a je vhodné sa vrátiť do bezpečiaSkrýt celý příspěvek
Jedna " rana hociaj z pištole " Ty si Miroslave představuješ tu valku jako ten hurvajz... Jedniná né dobře mířená, ale SAKRA ŠŤASTNĚ po haluzi vystřelená střela z pistole může ...Zobrazit celý příspěvek
Jedna " rana hociaj z pištole " Ty si Miroslave představuješ tu valku jako ten hurvajz... Jedniná né dobře mířená, ale SAKRA ŠŤASTNĚ po haluzi vystřelená střela z pistole může vyřadit ledatak civilní mixér... Nebo MOŽNÁ takové ty pseudobojové evropské plastové krabičky... Pokud se nebavíme o zasažení posádky... Ale rozhodně né vrtulníky stavěné od začátku jako vojenské... Buď chlap a své hloupé tvrzení si vyvrať sám... Pohledej si něco o postřelovacích zkouškách nebo odolností rotorů vrtulníků... Oči ti budou přecházet až zjistíš odolnost rotorů proti jaké ráži, nebo třeba jak silný kabel nebo špalek je schopný rotor vydržet a bezpečně dostat posádku na zem ;)Skrýt celý příspěvek
Moze to byt aj "sposob" regulacie kde vykon mozte regulovat aj okrem zmeny otacok a natocenia lopatiek pripajanim a vypinanim jednotlivych vrtul. Mozno takto stacia jednoduchsie ...Zobrazit celý příspěvek
Moze to byt aj "sposob" regulacie kde vykon mozte regulovat aj okrem zmeny otacok a natocenia lopatiek pripajanim a vypinanim jednotlivych vrtul. Mozno takto stacia jednoduchsie vrtule optimalizovane na nizsi rozsah otacok a bez nutnosti natacania listov.Skrýt celý příspěvek
Menší motory, menší rotory - mohou rychleji měnit otáčky a lze rychleji zastavit motory. Navíc menší rotory vyžadují jednouší manipulaci. Hmotnost jednoho motoru neznám, ale je ...Zobrazit celý příspěvek
Menší motory, menší rotory - mohou rychleji měnit otáčky a lze rychleji zastavit motory. Navíc menší rotory vyžadují jednouší manipulaci. Hmotnost jednoho motoru neznám, ale je šance, že každý motor i s rotorem unese jeden člověk. Navíc lze díky menším rotorům volit i mnohem "exotičtější" podoby ocasního nosníku a svislé aerodynamické plochy.Skrýt celý příspěvek
Tak ono kdyby někdo postavil velkou kvadroptéru s distribuovaným pohonem, tak bude ještě mechanicky jednoduší. Docela se divím, že se v tomhle směru nepodniká víc, protože ...Zobrazit celý příspěvek
Tak ono kdyby někdo postavil velkou kvadroptéru s distribuovaným pohonem, tak bude ještě mechanicky jednoduší. Docela se divím, že se v tomhle směru nepodniká víc, protože multiptéry podle mě mají schopnost úplně zastoupit vrtulník.Skrýt celý příspěvek
Ono to není tak úplně jednoduché. Elektromoto i generátor není uplně malá a lehká součástka a přenášet velké výkony potřebuje masivní vodiče, takže i u tanků (kde na hmotnosti ...Zobrazit celý příspěvek
Ono to není tak úplně jednoduché. Elektromoto i generátor není uplně malá a lehká součástka a přenášet velké výkony potřebuje masivní vodiče, takže i u tanků (kde na hmotnosti tolik nezáleží) se zatím pořád uplatňuje mechanický přenos výkonu.
Víceméně jedinými kolovými aplikacemi jsou lokomotivy a obří důlní stroje (dampery, rýpadla aj...)Skrýt celý příspěvekJasně bylo by to něco nového, co nikdo před tím nezkoušel. Ale někdo by se o to měl alespoň pokusit. Výsledek nemusí být přesvědčivý hned na poprvé, tak by na tom dál pracoval. ...Zobrazit celý příspěvek
Jasně bylo by to něco nového, co nikdo před tím nezkoušel. Ale někdo by se o to měl alespoň pokusit. Výsledek nemusí být přesvědčivý hned na poprvé, tak by na tom dál pracoval. Jsem přesvědčen, že výhody takové koncepce stojí za to.Skrýt celý příspěvek
Proč si myslíte, že se myšlenkou nikdo hlouběji nezajímal? Prováděla se nejedna studie realizovatelnosti, simulace a stejně to skončilo jak to skončilo. Z hlediska bezpečnosti a ...Zobrazit celý příspěvek
Proč si myslíte, že se myšlenkou nikdo hlouběji nezajímal?
Prováděla se nejedna studie realizovatelnosti, simulace a stejně to skončilo jak to skončilo. Z hlediska bezpečnosti a spolehlivosti jde o nejméně vhodné řešení.
Někdy stačí, aby se kompozitními lopatkami svezl blesk. Stalo se a žádná simulace, certifikace a testování nepředpokládala zásah takové intenzity. Jsou stroje a stroje, některé musí létat v nejtěžších podmínkách a konstruktéři počítat doslova se vším.
Např.: zmíněné řešení Bell prozatím neprošlo ani základními testy odolnosti proti zásahu blesku, elektromagnetickému vlnění a dalších nezbytností. Jistě, jde o prototyp, ale do finálního řešení mají tak 10 let a klidně se může ukázat, že jde o slepou uličku.Skrýt celý příspěvekBalm to odhadl docela dobře, ani podle Bellu nebude tento koncept hotov dříve než za pět až deset ...Zobrazit celý příspěvek
Balm to odhadl docela dobře, ani podle Bellu nebude tento koncept hotov dříve než za pět až deset let.
https://www.flightglobal.com/h...
“It is more realistic to look at five to 10 years before we can see such a product commercially produced on many aircraft,” Lavoie says. “We have a lot to do.”
"Je realističtější očekávat, že uběhne pět až deset let, než se bude takový produkt komerčně používat na mnoha letadlech," řekl Lavoie. "Musíme toho hodně udělat."Skrýt celý příspěvek
Krása. Jednoduše geniální. Není další výhodou snížení ztrát na transmisi a čistota aerodynamického řešení? Spolu se sníženou hmotností by to mělo znamenat nárůst max. rychlosti a ...Zobrazit celý příspěvek
Krása. Jednoduše geniální. Není další výhodou snížení ztrát na transmisi a čistota aerodynamického řešení? Spolu se sníženou hmotností by to mělo znamenat nárůst max. rychlosti a snížení spotřeby. Tohle jsou přesně aplikace "elektopohonu" na místě, kde to dává smysl. U plně elektrických letadel vyjma dronů si tím nejsem moc jistý.Skrýt celý příspěvek
Transmise jako taková moc ztrát nemá, záleží samozřejmě na kvalitě provedení ale u vrtulníků asi na součástkkách nešetřiliú, navíc něco bude tratit generace proudu, jeho úprava ...Zobrazit celý příspěvek
Transmise jako taková moc ztrát nemá, záleží samozřejmě na kvalitě provedení ale u vrtulníků asi na součástkkách nešetřiliú, navíc něco bude tratit generace proudu, jeho úprava řídícíma jednotkama motorů i vlastní motory. Kupříkladu ve starých fabrikách obvyklé transmisní náhony ke strojům se měnily za elektrické rozvody spíš z důvodů jednodušší údržby, menší prostorové náročnosti a bezpečnosti než mechanických ztrát.Skrýt celý příspěvek
U auta se udávají ztráty transmise cca 15%. To není úplně zanedbatelné - a moc to okecat nejde. Na druhou stranu, zadní rotor bere typicky 10% výkonu, takže pak už to zanedbatelné ...Zobrazit celý příspěvek
U auta se udávají ztráty transmise cca 15%. To není úplně zanedbatelné - a moc to okecat nejde. Na druhou stranu, zadní rotor bere typicky 10% výkonu, takže pak už to zanedbatelné je.
Ale pokud platí to v článku, že ten rotor jde někdy vypnout, tak těch 10% může bejt zajímavejch. Ale zas předpokládám, že kompenzace pomocí aerodynamických ploch bude znamenat nějakej odpor, takže ztrátu výkonu. Bude to ale předpokládám podstatně méně, než u toho rotoru (laickej odhad plynoucí z toho, že vrtulník nějak sám extra aerodynamickej není, a že zadní rotor dost narušuje obtékání tělesa).
Ale jinak také bych viděl jako hlavní důvod především to, že se zbaví transmise jako takové, ony ty hřídele do ocasu a jejich uložení atd... nebudou vážit úplně málo. A prostorové nároky budou také podstatné.Skrýt celý příspěvekTo si zase nemyslím, že by to bolo zanedbateľné. Obyčajné ložisko má účinnosť 98-99,5 (podľa kvality). V priemere 1% výkonu dolu. O tej prevodovke ani nehovoriac.
To si zase nemyslím, že by to bolo zanedbateľné. Obyčajné ložisko má účinnosť 98-99,5 (podľa kvality). V priemere 1% výkonu dolu. O tej prevodovke ani nehovoriac.
Vykonova strata na lozisku priamo nezavisi od krutneho namahania (narozdiel od otaciek) hriadela na ktorom je namontovane. Preto je nezmyselne v pripade loziska hovorit o ...Zobrazit celý příspěvek
Vykonova strata na lozisku priamo nezavisi od krutneho namahania (narozdiel od otaciek) hriadela na ktorom je namontovane. Preto je nezmyselne v pripade loziska hovorit o ucinnosti.
V pripade konkretnej aplikacie moze byt lozisko namahane napr. reakciou od ozubeneho sukolia ktora bude priamo umerna velkosti prenasaneho momentu, to sa ale bavime o konretnej aplikacii a nie o inherentej vlastnosti loziska.Skrýt celý příspěvekSamozrejme, že áno. Ložisko má svoje trenie, aj keď minimálne ktoré znižuje celkovú účinnosť systému. Keď máš vysokoškolské technické vzdelanie tak si v treťom ročníku musel robiť ...Zobrazit celý příspěvek
Samozrejme, že áno. Ložisko má svoje trenie, aj keď minimálne ktoré znižuje celkovú účinnosť systému. Keď máš vysokoškolské technické vzdelanie tak si v treťom ročníku musel robiť projekt prevodovky. A tam to bolo súčasťou toho výpočtu. Každý systém mechanického prenosu energie mal nejaký koeficient straty (ložiská, remenice, ozubené prevody...). Možno som sa pomýlil, že to bolo na 3 desatinné miesta a valivé ložisko malo koeficient straty 0,998.Skrýt celý příspěvek
Miroslav: Ulohou loziska nie je prenasat energiu, nie je to teda "systém mechanického prenosu energie" ale vytvorit pohyblive ulozenie s minimalne jednym stupnom volnosti. Vo VS ...Zobrazit celý příspěvek
Miroslav: Ulohou loziska nie je prenasat energiu, nie je to teda "systém mechanického prenosu energie" ale vytvorit pohyblive ulozenie s minimalne jednym stupnom volnosti.
Vo VS ulohach sa casto v zaujme ziednodusenia pouzivaju empiricke konstanty priblizne platne pre danu triedu uloh. Detaily zadania nepoznam ale predpokladam ze "koeficient straty" bude jedna znich.Skrýt celý příspěvek
Načítám diskuzi...