자이다인

Gyrodyne
이 기사는 회전익 비행기의 등급에 관한 것이다.회사명은 미국의 자이다인 컴퍼니를 참조해 주세요.항공기는 Fairy FB-1 Gyrodyne을 참조하십시오.우주정거장에서 자세 제어를 제공하는 데 사용되는 자이로스코프 장치는 모멘트 자이로스코프 제어를 참조하십시오.
페어리 FB-1 자이다인

자이로다인은 헬리콥터 로터형 시스템을 갖춘 VTOL 항공기의 한 종류로, 이착륙 전용 엔진으로 구동되며 순항 비행 중 전진 추력을 제공하는 하나 이상의 기존 프로펠러 또는 제트 엔진을 포함합니다.전진 비행 중 로터는 자동 자이로처럼 동력이 공급되지 않고 자유 회전하며(그러나 복합 헬리콥터와 달리), 리프트는 로터와 일반 날개의 조합에 의해 제공됩니다.자이로다인은 헬리콥터와 같은 저속 성능을 틸트로터와 틸트윙을 포함한 기존의 고정 날개 고속 속도와 결합하려는 여러 유사한 개념 중 하나이다.

영국 해군의 헬리콥터 요청에 응하여 제임스 앨런 자미슨 베넷 박사는 체르바 오토지로 회사의 수석 엔지니어로 재직하면서 자이로다인을 설계했다.자이로다인은 추진력을 제공하는 하나 이상의 프로펠러로 축류량을 최소화하기 위해 비행 경로와 평행하게 작동하는 로터크래프트의 중간 유형으로 구상되었습니다.Bennett의 특허는 다양한 디자인으로 인해 용어 혼동을 일으켰습니다.상표상표인 Gyrodyne Company of America와 Federal Aviation Administration(FAA; 연방항공국)의 로터크래프트 분류를 포함한 다른 문제들도 있었습니다.

최근 몇 년 동안 헬리플레인이라는 이름으로 관련 개념이 추진되어 왔습니다.원래는 두 개의 다른 회사가 만든 자이로플레인 마케팅에 사용되었지만, 이 용어는 속도와 페이로드 모두에서 헬리콥터의 현재 한계를 극복하는 것을 목표로 회전익 항공기 기술의 발전을 위한 국방 고등 연구 프로젝트 기관(DARPA) 프로그램을 설명하기 위해 채택되었다.

동작 원리

기존 헬리콥터가 양력과 전진 추력을 모두 제공하고 진정한 VTOL 성능을 제공할 수 있는 동력 로터를 가지고 있는 경우, 자이로플레인 또는 오토자이는 전진 공기 속도를 제공하고 회전 속도를 유지하기 위해 독립적인 동력 추력에 의존하는 자유 회전 로터를 가지고 있다.자이로다인은 각각의 측면을 결합합니다.오토자이로와 같은 독자적인 스러스트 시스템을 갖추고 있지만 로터를 구동해 수직 이착륙을 가능하게 한 뒤 순항 비행 [1][2]중 오토자이로처럼 자유 회전으로 전환한다.

헬리콥터에서 회전하는 로터 블레이드는 로터 디스크를 통해 공기를 아래로 끌어냅니다. 전방 추력을 얻기 위해 로터 디스크는 앞으로 기울어져 공기가 후방으로 뿜어지도록 합니다.오토자이로에서 로터 디스크는 반대로 뒤로 기울어져 있습니다. 주 추력이 크래프트를 전진시킬 때 아래에서 공기가 로터 디스크를 통과하여 회전하면서 양력을 생성합니다.자이로다인은 이 두 가지 비행 모드 사이를 전환할 수 있습니다.

일반적으로 자이로다인은 또한 고정된 날개가 있어 전진 비행 중에 일부 양력을 제공하여 로터를 오프로드할 수 있습니다.컴퓨터 시뮬레이션 결과, 로터의 경우 9%,[3] 날개의 경우 91%의 리프트가 최적의 분포로 제시되었습니다.그러나 로터에 너무 가볍게 부하가 걸리면 제어되지 않는 [4]플랩이 발생할 수 있습니다.

역사

영국에서, Cierva Autogiro Company의 수석 엔지니어인 James Allan Jamieson Bennett 박사는 1936년에 그가 "gyrodyne"라고 이름 지었고, 그것은 영국 항공부의 사양에 따라 영국 정부에 제출되었다.1939년, Bennett은 영국 특허청으로부터 Cierva Autogiro 회사에 할당된 특허를 받았습니다.1940년 8월 23일, Cierva Autogiro Company, Ltd.의 라이선스 소유자인 Autogiro Company of America는 미국에 대응하는 특허를 출원했다.1943년 4월 27일, 미국 특허 #2,317,340이 미국 오토지로 회사에 발행되었다.특허에서는 자이로다인을 다음과 같이 기술하고 있습니다.

회전익 항공기(이하 "자이로다인"이라 한다)와 순수 헬리콥터(회전자 구동 및 회전자 디스크를 통한 하강 총축 흐름 포함) 사이의 중간형 회전익 항공기(이하 "자이로다인"이라 한다).고속 전진 [5]속도에서 로터 디스크를 통과하는 평균 축류.

Bennett의 컨셉은 회전축 구동식 회전자를 설명했으며, 회전 방지용 토크와 추진력은 스터브 날개에 장착된 하나 이상의 프로펠러에 의해 제공되었습니다.순항 속도에서 프로펠러에 의해 추력이 공급될 경우, 자동 회전 시 자동 회전의 자유 회전 로터보다 더 효율적인 방식으로 작동하면서 로터의 프로필 항력을 극복하기 위해 로터에 동력이 공급될 것이다.베넷은 자이로다인의 이 비행 방식을 "중간 상태"라고 표현했으며, 회전자와 추진 시스템 모두에 동력이 공급되어야 한다.

초기 개발

Cierva Autogiro Company, Ltd.의 C.41 자이로다인 2차 세계대전 이전 설계 연구는 Fairy Aviation에 의해 업데이트되고 1945년 FB-1 자이로다인이 시작되면서 구축되었습니다.페어리의 개발 노력은 처음에 베넷이 주도했고 그의 후임인 조지 S 박사가 그 뒤를 이었다. 히슬롭조지 B.L. 엘리스와 프레드릭 L.제2차 세계대전 이전의 Cierva Autogiro Company, Ltd.의 엔지니어 Hodgess는 Fairy Aviation의 Bennett에 입사했습니다.첫 번째 페어리 자이로다인 시제품이 시험 비행 중에 추락하여 승무원들이 사망했다.두 번째 자이로다인 시제품은 Jet Gyrodyne로 다시 제작되어 나중에 Rotodyne 수송 복합 자이로플레인용 압력 제트 로터 구동 시스템을 개발하는 데 사용되었습니다.각 스터브 윙의 끝에는 요 제어와 전진 비행 시 추진력을 모두 제공하는 후방향 프로펠러가 있었다.제트 자이다인은 1954년에 비행했고 1955년 3월에 수직 비행에서 수평 비행으로 진정한 전환을 했다.

1959년 페어리 로토다인 Y

이는 순항 중인 고정익 항공기의 효율성과 도심에서 공항까지 단거리 여객기 서비스를 제공하는 헬리콥터의 VTOL 기능을 결합하기 위해 개발된 시제품 페어리 로토딘으로 이어졌다.그것은 전진 추진용 네이피어 이랜드 터보프롭 엔진 두 개를 탑재하는 짧은 날개를 가지고 있었고 전진 비행 시 항공기 중량의 최대 40%[citation needed]를 가지고 있었다.이 로터는 이륙 및 착륙을 위한 팁 제트와 최대 80mph의 환산 비행을 위해 구동되었다.전 세계적으로 항공 운송용 Y형 로토딘에 상당한 상업적, 군사적 관심이 있음에도 불구하고, 영국의 주문은 받아들여지지 않았고 영국 정부의 재정 지원은 1962년에 중단되었다.이 사업부의 새로운 모기업인 웨스트랜드 헬리콥터는 더 이상 투자할 이유가 없다고 판단해 프로젝트는 중단되었다.Fairy Aviation 프로그램의 종료와 함께, 자이다인 개발은 중단되었지만, 몇 가지 유사한 개념이 계속해서 개발되었습니다.

유사한 개발

1954년, 맥도넬 XV-1은 수직 이륙 능력을 제공하기 위해 첨단 제트를 갖춘 회전익 항공기로 개발되었습니다.이 항공기는 또한 날개와 프로펠러가 두 개의 테일붐 사이에 장착되어 있고 요 제어를 위해 끝에 두 개의 작은 로터가 장착되어 있다.XV-1의 두 번째 시제품은 1956년 10월 10일 수평 비행에서 200mph를 넘은 세계 최초의 회전익 비행선이 되었다.더 이상 건설되지 않았고 XV-1 프로젝트는 1957년에 종료되었다.

복합 오토자이로

1998년 카터 항공 테크놀로지는 기술 시연기를 성공적으로 날렸다.이 항공기는 고속 비행에 최적화된 높은 관성 회전자와 날개를 가진 복합 오토자이로이다.2005년에 항공기는 진동이나 제어 문제가 발생하지 않고 회전자 팁이 항공기의 전진 비행 속도와 동일한 속도를 갖는 mu-1에서의 비행을 시연했다.고관성 로터는 비록 로터에 동력이 공급되지 않더라도 착륙 중에 항공기가 잠시 동안 공중을 맴돌 수 있게 해주었고, 사전 회전 변속 장치는 로터를 가속시켜 자동 자이로 스타일의 점프 이륙을 가능하게 했다.

헬리플레인

1954년에 KYB는 헬리플레인이라는 이름의 항공기를 만들었다.헬리플레인은 날개가 뭉툭하게 깎인 세스나 170B로 첨단 램젯으로 움직이는 회전자였다.

베이스라인 GBA-DARPA 헬리플레인 컨셉의 이미지. 자유 회전 로터에는 팁젯이 내장되어 있으며, 윌리엄스 가스 터빈 추진 엔진 2개의 바이패스 공기가 공급됩니다.

DARPA는 [6][7]2007년경 자이로다인 개념을 개발하기 위해 "Heliplane"이라는 이름으로 프로젝트에 자금을 지원하고 있었습니다.프로젝트를 위해 개발된 항공기는 수직 이착륙 및 호버링에 로터를 사용하며, 순항 시 필요한 대부분의 리프트를 제공하기 위해 상당한 날개와 함께 사용하여 고정 날개 항공기의 대형 화물 용량, 연료 효율성 및 고속 순항 속도를 헬리콥터의 호버링 능력과 결합한다.이 프로젝트는 "…다년간 4000만달러의 4단계 프로그램입니다.Groen Brothers Aviation은 이 프로그램의 1단계인 "자이로플레인"과 고정익 비즈니스 제트기를 결합하는 15개월간의 노력을 기울이고 있습니다.이 팀은 Adam A700을 초경량 제트 클래스에서 사용하고 있었습니다."[8] 팁 제트 소음 문제가 발생하여 2008년에 [9]이 프로그램이 취소되었습니다.

한 산업 잡지는 전통적인 헬리콥터의 점진적인 진화를 "느리고" 혁명적인 단계가 부족하다고 묘사하고 있으며, 비전통적인 화합물은 여전히 널리 [10]보급되어 있지 않다.

상표

"[11]자이로다인"은 1950년 미국의 자이로다인 회사에 상표로 승인되었습니다.이 회사는 자이다인 개발에 관여하지 않고, 대신 동축 로터가 달린 터빈 엔진으로 원격 조종되는 무인 헬기를 미 해군을 위해 생산했으며, QH-50 DASH로 명명되었다.

예

레퍼런스

메모들

  1. ^ 회전익 항공기 비행 핸드북: 자이로플레인 사용만, FAA-H-8083-21 FAA, 2000.[1] "자이로다인"은 선회할 수 있지만 자동 회전이 가능한 하이브리드 회전익 항공기입니다. 이러한 유형의 항공기의 첫 번째 성공적인 예는 1958년 운송 카테고리에 인증된 영국 페어리 로토다인입니다. 1960년대와 1970년대에 자이로플레인의 인기는 맥컬록 J-2와 움보의 인증으로 증가하였다. 후자는 Air & Space 18A가 됩니다.
  2. ^ 전자 연방 규정 코드(e-CFR) 제목 14.항공 및 우주 제1장. 연방항공청, 교통부 제A장. 정의 및 일반요건 Part 1. 정의 및 약어, 섹션 1.1. 일반적인 정의코넬 로스쿨에 있는 법률 정보 연구소입니다(2020년 4월 4일 회수)."자이로다인은 일반적으로 이륙, 호버링 및 착륙을 위해 엔진으로 구동되며 속도 범위의 일부를 통해 전진 비행할 수 있는 회전익기이며, 일반적으로 기존의 프로펠러로 구성된 추진 수단이 회전익 시스템과 독립되어 있는 회전익기(Roter craft)를 의미합니다."
  3. ^ 여, 현수; 웨인 존슨. "2014-06-01 웨이백 머신에 보관된 복합 헬리콥터의 최적 설계" 페이지 T111-3-4.ADA517226 다이렉트 링크, 1MB
  4. ^ H.A. Taylor; 1915년 이래로 페어리 항공기, Putnam, 1974년 페이지 408.
  5. ^ Bennett, James A.J. 미국 특허 2,317,340: 헬리콥터.1943년 4월 27일2009년 8월 26일에 취득.
  6. ^ 를 클릭합니다Department of Defense Fiscal Year (FY) 2008/2009 Budget Estimates, DARPA, February 2007, p. 239, archived from the original on 2014-10-09.
  7. ^ 를 클릭합니다Heliplane, Tactical Technology Office, Defense Advanced Research Projects Agency, retrieved 27 August 2009.[dead link]
  8. ^ 를 클릭합니다McKenna, James T (February 2007), "One Step Beyond", Rotor & Wing, p. 54.
  9. ^ 를 클릭합니다"Darpa takes another shot at High-Speed VTOL", Aviation Week & Space Technology, 26 February 2013, retrieved 2 August 2014.
  10. ^ 를 클릭합니다McKenna, James T (August 2007), "40 Years Retrospective: Power and Vision", Rotor & Wing, Aviation today, archived from the original on 21 May 2014, retrieved 8 June 2014.
  11. ^ 미국 상표 71571611

참고 문헌

  • "The Fairy Gyrodyne" J.A.J. 베넷.영국항공학회지, 1949년, 제53호
  • "헬기의 공기역학"알프레드 게소 & 게리 C.마이어스 주니어Frederick Ungar Publishing Company, NY. 1952는 1962년을 재발행했다.
  • '헬기 공기역학 원리'J. Gordon Leishman, 뉴욕 캠브리지 대학 출판부, 2000은 2005년을 전재했다.
  • '헬기공학의 원리'1955년 런던 템플 프레스 주식회사 제이콥 샤피로입니다
  • "Autogiro의 개발: 기술적 관점": J. Gordon Leishman:2003년 뉴욕 호프스트라 대학교
  • Autogiro에서 자이로플레인까지: 항공 기술의 놀라운 생존:브루스 H.Charnov, 2003.

외부 링크

Wikimedia Commons에는 Gyrodynes 관련 미디어가 있습니다.