ตลอดประวัติศาสตร์ของเฮลิคอปเตอร์ ได้มีการเสนอการออกแบบระบบขนส่งต่างๆ อย่างสม่ำเสมอ แต่มีเพียงหนึ่งในนั้นเท่านั้นที่กลายเป็นแบบคลาสสิกและต่อมาก็ได้รับการพัฒนาที่สำคัญ โซลูชันอื่นๆ ที่มีตัวเลือกที่แตกต่างกันสำหรับไดรฟ์ใบพัด การออกแบบใบมีด ฟังก์ชัน ฯลฯ ไม่สามารถแข่งขันกับมันได้ บ่อยครั้ง ผลลัพธ์ของโครงการที่กล้าหาญดังกล่าวเกิดจากข้อบกพร่องและปัญหาตามวัตถุประสงค์
เทคนิคคลาสสิก
โครงการเฮลิคอปเตอร์แบบคลาสสิกมีวิธีแก้ปัญหาที่ค่อนข้างง่ายหลายประการ ในลำตัวของเครื่องมีโรงไฟฟ้าที่มีกระปุกเกียร์ซึ่งส่งแรงบิดไปยังใบพัดหลักและส่วนท้าย โรเตอร์หลักที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางขนาดใหญ่นั้นใช้แผ่นสวอชเพลท ซึ่งให้การเปลี่ยนแปลงในการยกและ/หรือการหลบหลีก และยังมีใบมีดที่มีอัตราส่วนกว้างยาวหลายใบอีกด้วย
การออกแบบนี้ค่อนข้างง่าย ได้รับการพัฒนามาอย่างดี และช่วยให้สร้างใหม่และปรับขนาดได้ง่ายเพื่อตอบสนองความต้องการที่มีอยู่ นอกจากนี้ยังไม่มีข้อเสียเช่นความจำเป็นในการปิดผนึกรอยต่อในท่อหรือความเสี่ยงของใบมีดทับซ้อนกัน
อย่างไรก็ตามยังมีข้อเสียอยู่ เฮลิคอปเตอร์ของรูปแบบคลาสสิกมีข้อ จำกัด เกี่ยวกับความเร็วในการบินในแนวนอนที่เกี่ยวข้องกับลักษณะเฉพาะของการไหลรอบใบพัด ในบางโหมด ปรากฏการณ์เชิงลบอื่นๆ อาจเกิดขึ้นได้ เช่น วงแหวนน้ำวน ด้วยโรเตอร์หลักเพียงตัวเดียว คุณต้องออกแบบบูมหางที่ยาวและแข็งแรงเพื่อรองรับโรเตอร์หาง
การพัฒนารูปแบบคลาสสิกนำไปสู่การเกิดขึ้นของเฮลิคอปเตอร์หลายใบพัดพร้อมตำแหน่งตามยาวตามขวางหรือตำแหน่งอื่น ๆ ของระบบแบริ่งหลายตัว รูปแบบโคแอกเซียลเป็นที่แพร่หลายซึ่งมีสกรูสองตัวของรูปลักษณ์ดั้งเดิมประกอบอยู่บนบูชเดียว นอกจากนี้ ระบบสนับสนุนแบบคลาสสิกและหน่วยจำนวนหนึ่งได้กลายเป็นพื้นฐานสำหรับการออกแบบทางเลือกหลายแบบ
ใบพัดเจ็ท
เฮลิคอปเตอร์แบบโรเตอร์เดี่ยวกำลังเผชิญกับปัญหาแรงบิดรีแอกทีฟ และมีการเสนอวิธีแก้ไขปัญหาต่างๆ เพื่อจัดการกับมัน ย้อนกลับไปในวัยสามสิบ แนวคิดเรื่องโรเตอร์ที่มีระบบขับเคลื่อนไอพ่นปรากฏขึ้นพร้อมกันในหลายประเทศ ใบพัดดังกล่าวไม่ได้เชื่อมต่อกับเครื่องยนต์ภายในลำตัวและไม่บังคับให้หมุนไปในทิศทางตรงกันข้าม
ใบพัดเจ็ทมีความโดดเด่นด้วยการมีเครื่องยนต์ของตัวเองอยู่ที่ปลายใบพัด ใบพัดสามารถขับเคลื่อนด้วยเครื่องยนต์เทอร์โบพร็อพหรือแรมเจ็ตขนาดกะทัดรัด หรือที่เรียกว่าการออกแบบที่มีการจ่ายก๊าซอัดจากเครื่องยนต์กังหันก๊าซในลำตัวเครื่องบินไปยังหัวฉีดหรือไปยังห้องเผาไหม้ในใบมีด
แนวคิดของเจ็ตโรเตอร์ได้รับความสนใจอย่างมากในช่วงอายุห้าสิบถึงหกสิบ มีการพัฒนาโครงการนำร่องหลายโครงการในประเทศต่างๆ เสนอให้เป็นยานพาหนะขนาดเล็กของประเภท Dornier Do 32 หรือ B-7 ML เฮลิคอปเตอร์ขนส่งหนัก Mile and Hughes XH-17 อย่างไรก็ตาม ไม่มีตัวอย่างใดที่ก้าวหน้าไปกว่าการผลิตขนาดเล็ก
ปัญหาหลักของใบพัดเจ็ทคือความซับซ้อนของฮับ จะต้องจ่ายก๊าซอัดและ / หรือเชื้อเพลิงให้กับใบมีดที่เคลื่อนย้ายได้ซึ่งต้องใช้วิธีการส่งและการปิดผนึก บนใบมีดนั้นจำเป็นต้องวางเครื่องยนต์อย่างใดอย่างหนึ่งซึ่งกำหนดข้อกำหนดใหม่เกี่ยวกับการออกแบบการสร้างการออกแบบที่แข็งแกร่งด้วยความสามารถเหล่านี้พิสูจน์แล้วว่ายากเกินไป และผลประโยชน์ที่คาดหวังไม่สามารถพิสูจน์ความพยายามได้
ใบมีดไขว้
ในวัยสามสิบได้มีการเสนอโครงการที่เรียกว่า ซิงโครคอปเตอร์ แนวคิดนี้เสนอให้ใช้โรเตอร์สองใบสองใบ โดยดุมล้อจะถูกวางไว้ที่ระยะต่ำสุดโดยให้แคมเบอร์ของเพลาออกไปด้านนอก ใบพัดต้องหมุนเข้าหากัน และการออกแบบพิเศษของกระปุกเกียร์ไม่รวมใบพัดที่ทับซ้อนกัน
ระบบลำเลียงแบบซิงโครคอปเตอร์สามารถสร้างลิฟต์ที่ต้องการและให้การบินในโหมดเดียวกับแบบแผนแบบคลาสสิก มีข้อดีคือสามารถเพิ่มแรงขับโดยรวมและความสามารถในการยกได้ และการขยายตัวของเวกเตอร์แรงขับจะเพิ่มความเสถียรในโหมดโฮเวอร์และโหมดอื่นๆ ในกรณีนี้ ช่วงเวลาปฏิกิริยาของใบพัดทั้งสองจะชดเชยซึ่งกันและกันและไม่จำเป็นต้องใช้ระบบบังคับเลี้ยว
อย่างไรก็ตาม ซินโครคอปเตอร์ไม่ได้ใช้กันอย่างแพร่หลาย ในวัยสามสิบ อุปกรณ์ดังกล่าวผลิตโดยบริษัทเยอรมัน Flettner และตั้งแต่ปี 1945 หัวข้อนี้ได้รับการจัดการในประเทศอื่นๆ เฮลิคอปเตอร์ของบริษัท Kaman Aerosystems สัญชาติอเมริกันเป็นที่รู้จักกันดี ในช่วงเวลาหนึ่งซินโครคอปเตอร์เป็นที่ต้องการ แต่แล้วทิศทางก็จางหายไป - ตอนนี้มีเพียงตัวอย่างเดียวในซีรีส์ ตลอดเวลามีการสร้างเครื่องอนุกรมไม่เกิน 400-500 เครื่องในคลาสนี้
ข้อเสียเปรียบหลักของซิงโครคอปเตอร์คือความซับซ้อนของกระปุกเกียร์ ซึ่งส่งแรงบิดไปยังใบพัดที่เว้นระยะห่างอย่างใกล้ชิดสองตัว ตัวขับโรเตอร์เดี่ยวที่มีคุณสมบัติเหมือนกันนั้นง่ายกว่ามาก นอกจากนี้ ใบพัดสองใบคู่หนึ่งยังมีศักยภาพในการผลักที่จำกัด ดังนั้นเครื่องซิงโครคอปเตอร์ "หนัก" ที่ทันสมัย Kaman K-Max ยกได้ไม่เกิน 2700 กก. และสูญเสียเฮลิคอปเตอร์หลายลำในรูปแบบคลาสสิกนี้
หมุนแล้วหยุด
เป็นที่ทราบกันดีว่าแนวคิดในการรวมใบพัดหมุนและปีกคงที่ ในกรณีนี้ การหมุนของโรเตอร์หลักใช้สำหรับการบินขึ้นและเร่งความเร็ว ด้วยความเร็วที่กำหนด ใบพัดจะต้องหยุด และใบพัดของมันจะต้องเปลี่ยนเป็นปีกคงที่ ช่วยให้สามารถพัฒนาความเร็วในการบินได้สูง แต่ต้องมีการพัฒนาและใช้งานโซลูชันใหม่
ตัวอย่างเช่น ลองพิจารณาโครงการ Sikorsky X-Wing ซึ่งได้รับการพัฒนาตั้งแต่ช่วงกลางทศวรรษที่เจ็ดสิบเพื่อเสริมเฮลิคอปเตอร์ S-72 หลังเป็นเฮลิคอปเตอร์ที่มีโรเตอร์หลักและส่วนท้ายพร้อมกับปีกที่พัฒนาแล้วของการกวาดขนาดเล็ก ที่ด้านข้างของลำตัวเครื่องบินมีเครื่องยนต์กังหันก๊าซคู่หนึ่งซึ่งให้กำลังแก่เพลา (สำหรับใบพัด) และสร้างแรงขับของไอพ่น (สำหรับการบินด้วยความเร็วสูง)
ระบบลำเลียง X-Wing ได้รับดิสก์แฟริ่งฮับที่ติดตั้งแผ่นสวอชเพลทที่มีระยะพิทช์ทั่วไปเท่านั้น เราใช้ใบมีดสี่เหลี่ยมที่มีโปรไฟล์สมมาตรในแนวตั้ง ที่ขอบด้านบนและด้านท้ายของใบมีด มีช่องสำหรับปล่อยอากาศอัดจากคอมเพรสเซอร์ออกสู่ภายนอก อากาศที่เกิดจากเอฟเฟกต์ Coanda ควร "ยืด" โปรไฟล์ของใบมีด ช่วยสร้างแรงยก ขึ้นอยู่กับวิธีการจ่ายอากาศ ใบมีดสามารถทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพเท่าเทียมกันเมื่อหมุนและอยู่ในตำแหน่งที่อยู่กับที่
ระบบ X-Wing ได้รับการทดสอบสำเร็จในอุโมงค์ลม และติดตั้งบน S-72 ที่มีประสบการณ์ อย่างไรก็ตาม ไม่นานก่อนเที่ยวบินที่วางแผนไว้ ในปี 1988 NASA และ DARPA ได้สั่งให้หยุดทำงาน ด้วยผลประโยชน์ที่คาดหวัง ระบบพาหะที่ผิดปกติจึงซับซ้อนเกินไป นอกจากนี้ โครงการขยายออกไปมากกว่า 10 ปี และค่าใช้จ่ายเกินขีดจำกัดที่อนุญาต ด้วยเหตุนี้ แนวคิด X-Wing จึงไม่ได้รับการพัฒนาเพิ่มเติม
เลนส์ในเที่ยวบิน
ขณะนี้ บริษัท Conseil & Technique ของฝรั่งเศส กำลังทำงานเกี่ยวกับแนวคิดของเฮลิคอปเตอร์แบบแท๊กซี่อากาศเบาพร้อมระบบขนส่งที่ไม่ธรรมดาการออกแบบใบพัดที่เสนอให้สูญเสียไปในรูปแบบดั้งเดิมในแง่ของการยกที่สร้างขึ้นในโหมดการบินขึ้นและลงจอด แต่แตกต่างกันในความเรียบง่ายและความสามารถในการสร้างแรงผลักดันที่เพิ่มขึ้นในการบินในแนวนอน ความสามารถในการลดเสียงรบกวนยังระบุอีกด้วย
ใบพัดดั้งเดิมถูกสร้างขึ้นบนพื้นฐานของดิสก์แม่ลูกซึ่งกินพื้นที่ 70% ของพื้นที่กวาด เสนอให้ติดใบพัดสั้นของ airfoil ที่ขอบ ความเป็นไปได้ของการวางแผ่นป้ายจะไม่ถูกรายงาน การควบคุมการยึดเกาะถนนสามารถทำได้โดยการเปลี่ยนความเร็ว
การทดสอบแสดงให้เห็นว่าในระหว่างการบินในแนวนอน ส่วนของดิสก์จะสร้างแรงยกขึ้นอย่างมาก เนื่องจากโครงสร้างโดยรวมจะทะลุผ่านใบพัดแบบเดิมในแง่ของคุณลักษณะ นอกจากนี้ยังเป็นไปได้ที่จะทำให้มุมของการโจมตีถึง 25 °โดยไม่ทำให้กระแสไหลช้าลง เครื่องบินที่อยู่ระหว่างการพัฒนาตามการคำนวณจะสามารถเข้าถึงความเร็วสูงสุด 200 กม. / ชม.
โครงการของบริษัท Conseil & Technique ยังอยู่ในขั้นตอนของการวิจัยและพัฒนาการออกแบบ อาจเป็นไปได้ว่าในอนาคตอันใกล้นี้จะถูกนำไปทดสอบกับหุ่นจำลองหลังจากนั้นอาจมีเฮลิคอปเตอร์หลายใบพัดรุ่นทดลองเต็มรูปแบบปรากฏขึ้น ไม่ทราบว่าการออกแบบทางเลือกนี้จะสามารถแก้ปัญหาทั้งหมดและหาสถานที่ในอุตสาหกรรมการบินได้หรือไม่
มองหาทางเลือกอื่น
หลายทศวรรษที่ผ่านมาของการดำรงอยู่และการใช้งานอย่างแข็งขันของเฮลิคอปเตอร์ได้แสดงให้เห็นข้อดีทั้งหมดของการออกแบบคลาสสิกของระบบขนส่ง ความพยายามที่จะสร้างรูปแบบทางเลือกที่มีความคล้ายคลึงกันน้อยที่สุดยังไม่ได้รับความสำเร็จเป็นพิเศษ อย่างไรก็ตาม นักวิทยาศาสตร์และวิศวกรไม่หยุดทำงานและยังคงค้นหาแนวคิดที่มีแนวโน้มดีต่อไป
ขณะนี้กำลังมีการสร้างโครงการลักษณะนี้อีกโครงการหนึ่ง และจะเห็นผลชัดเจนในอนาคตอันใกล้ ในเวลาเดียวกัน เป็นที่ชัดเจนว่าไม่มีระบบแบริ่งใหม่ใดที่จะสามารถส่งผลกระทบต่อสถานะทั่วไปของกิจการได้อย่างชัดเจน และรูปแบบคลาสสิกและรูปแบบต่างๆ ของการพัฒนาจะยังคงอยู่ในเทคโนโลยีการบิน อย่างไรก็ตาม การพัฒนาใหม่ - ภายใต้ความสมบูรณ์แบบเพียงพอ - สามารถค้นหาเฉพาะของพวกเขา ซึ่งข้อดีของพวกเขาจะเหมาะสมที่สุดและให้ผลกำไร