Пятілопастная гвинт з автоматом перекосу META в аеродинамічній трубі
Німецький аерокосмічний центр (DLR) провів випробування нового автомата перекосу, який дозволяє окремо керувати лопатями вертолітного гвинта. Як пише Aviation Week. система, спочатку розроблялася для несучих гвинтів з парною кількістю лопатей, була перевірена на гвинті з п'ятьма лопатями. Випробування, визнані успішними, проводилися спільно з європейським консорціумом Airbus Helicopters, який в конструкції більшості своїх вертольотів використовує п'ятилопатеве ротори.
Автомат перекосу сучасних вертольотів є металеве кільце (тарілку), пов'язане тягами з лопатями несучого гвинта. Сама тарілка, в свою чергу, пов'язана тягами з керуванням. Такий механізм виконує кілька функцій. По-перше, він компенсує крениться моменту несучого гвинта, що виникає в горизонтальному польоті через різницю підйомної сили. У польоті автомат зменшує кут установки лопатей з боку гвинта, де створюється найбільша підйомна сила, і збільшує його з протилежного боку, вирівнюючи таким чином підйомну силу по обидва боки гвинта.
По-друге, автомат перекосу дозволяє реалізувати управління польотом вертольота по горизонталі. Наприклад, для руху вперед льотчик за допомогою автомата перекосу зменшує кут установки лопатей для передньої половини площині обертання крила і збільшує - для задньої. В результаті цього підйомна сила в задній частині обертового повітряного гвинта збільшується, а в передній - зменшується. Благодая цього змінюється нахил гвинта, а разом з тим і напрямок його тяги; з'являється рушійна сила.
Розподіл інтенсивності шуму для звичайного несучого гвинта (зліва) і гвинта з автоматом перекосу META
В автоматі перекосу META використовується гідравлічний привід, що дозволяє управляти лопатями з частотою до 105 герц і відповідно оптимізувати загальні параметри роботи гвинта, змінюючи нахил кожної з лопатей від двох до шести разів за оборот. У польоті такий автомат перекосу може контролювати рух кожної лопаті, змінюючи їх нахил і таким чином впливаючи на траєкторію, по якій проходить її закінцівках. Таке просторове роз'єднання траєкторій руху законцовок лопатей знижує площа перетину створюваних самими лопатами завихрень і істотно знижує рівень шуму гвинта.
У нових випробуваннях, що проводилися DLR спільно з Airbus Helicopters, розробники хотіли перевірити надійність автомата перекосу META при несиметричному розподілі лопатей несучого гвинта між тарілками. Передбачалося, що такий розподіл лопатей ускладнить управління п'ятилопатевим гвинтом за допомогою автомата перекосу з двома тарілками (одна з них керувала двома лопатями, а друга - трьома). Під час випробувань з'ясувалося, що автомат перекосу META працює досить надійно з повітряними гвинтами з непарною кількістю лопатей.
Під час перевірок дослідники вимірювали кілька показників, включаючи гучність, споживану гвинтом потужність і вібрації. За підсумками випробувань виявилося, що роздільне управління лопатями несучого гвинта дозволяє знизити рівень шуму несучого гвинта на 30 відсотків у порівнянні зі звичайним п'ятилопатевим ротором. Крім того, споживана гвинтом потужність (потужність, що витрачається на обертання ротора в польоті) виявилася на п'ять відсотків менше, а рівень вібрацій - на 80 відсотків. Вимірювання проводились на імітованої швидкості польоту 240 кілометрів на годину.
Тим часом, свій варіант несучого гвинта з індивідуальним управлінням лопатями розробляє італійська компанія Leonardo Helicopters. Розробляючи систему активного ротора з індивідуальним управлінням лопатями, розробники запропонували встановити невеликі «закрилки», а сам гвинт оснастити активним віброгасителем. Передбачається, що коливання лопатей повітряного гвинта при обертанні будуть гаситися відхиленням «закрилків». Ці ж елементи будуть використовуватися для компенсації крениться моменту ротора.
За оцінкою Leonardo Helicopters, система активного ротора дозволить знизити вібрації несучого гвинта щонайменше на 90 відсотків. Ця ж система дозволить підвищити максимальну швидкість вертольота на десять відсотків. При цьому буде істотно оптимізована робота ротора і двигуна на багатьох режимах польоту, включаючи і крейсерський горизонтальний. Зокрема, завдяки системі активного ротора двигуна потрібно видавати менше потужності для підтримки крейсерській швидкості.