Farokrotor nélkül?
Már az első helikopterek megalkotásakor rájöttek a mérnökök,
hogy a hajtómű által megforgatott rotor igyekszik ellentétes irányban
bepördíteni a géptörzset. A modellek és a számítások megmutatták, hogy ez a
tendencia irányíthatatlanná és instabillá teszi a szerkezetet és a repülés
igencsak életveszélyessé válhat. A
forgatónyomaték ellensúlyozására több megoldást is kitaláltak a tervezők.
Leggyakrabban az egy fő- és egy farokrotoros kialakítást alkalmazzák (a
jelenlegi forgószárnyasok kb. 80%-a). A farokrotor elhagyására több lehetőség
kínálkozik: egymás fölé helyezett (koaxiális), tandem (két rotor a géphossz-,
vagy kereszttengelyében), habverő-szerűen "egymásba forgó" rotorelrendezések.
De kísérleteztek rotorlapát végén elhelyezett torlósugárhajtóművekkel is (ez
esetben nem keletkezik forgatónyomaték, mert a kis hajtóművek közvetlenül
hajtják a forgószárnyat). Végül, de nem utolsó sorban következik cikkünk
témája, a NOTAR-rendszer.
Az angol Cierva Autogyro Company az 1940-es évek közepén
kifejlesztette W.9. típusjelzésű helikopterét, melynél az ellentétes irányú
elforgató erőt a törzsvégen kivezetett nagynyomású légáram egyenlítette ki. A
gép azonban csak kísérleti célokat szolgált, és miután 1946-ban megsemmisült
egy baleset során, a kutatásokat leállították a vállalatnál. Hasonló elven
működött a spanyol Aerotéchnika AC-14-ese is. Az 1957-ben első repülését
teljesítő ötszemélyes kis szerkezetből a prototípuson kívül 10 darab készült. Költséges
gyártása miatt a programot rövid időn belül törölték. Az elgondolást az 1970-es
évek közepén a Hughes vállalat "porolta le" újra és 1981-re elkészítették első
demonstrátor gépüket. Az OH-6-os modellből átalakított helikopterrel aztán
számos tesztrepülést hajtottak végre. A farokrotor nélküli rendszerüket
levédették, és a NOTAR (NO TAil Rotor = "nincs farokrotor") nevet kapta. A
próbák során jelentkező hibákat folyamatosan korrigálták, és a módosítások
során 1986-ban egy második kísérleti példányt építettek. Időközben a Mc Donnell
Douglas megvásárolta a Hughes-t, de a programot ez nem érintette. 1990-re a
technológia megérett a sorozatgyártásra és az MD-520N típusjelzésű helikopter
megkapta a légi alkalmassági engedélyt. Időközben már dolgoztak a vállalatnál
egy kéthajtóműves NOTAR tervein is. A program MDX néven futott és 1992-re
elkészült az MD-900 Explorer prototípusa (jelenleg a magyar rendőrség is
használja a gép továbbfejlesztett változatát, az MD-902-est). Az MD-530N
változat az 520-as sárkányszerkezete volt erősebb hajtóművel felszerelve, csak
néhány példány épült meg belőle.
1994-ben jelent meg a nyolcszemélyes MD-600N, mely az 520-as modell
meghosszabbított törzsű variánsa volt. Gyártását 1999-től MD Helicopters
vállalat végezte a közelmúltig. Bár a Hughes/Mc Donnel Douglas nem csak a civil
szférát célozta meg termékével, a helikopter teljesítménye nem győzte meg a
katonai szakértőket a harci alkalmazás lehetőségéről. Mindössze egy OH-6 NOTAR-t és egy MD-530N-t
alakítottak át demonstrációs céllal hadászati változatúra.
Joggal vetődik fel a kérdés, hogy pontosan mi is ez a NOTAR-rendszer és hogyan
működik?
A NOTAR-rendszer működését személtető ábra (a blog-szerző)
A hajtómű nem csak a főrotort hajtja meg, hanem egy áttételrendszeren keresztül
egy a törzs közepében elhelyezett ventilátort. Ennek szabályozható állásszögű
lapátjai a törzs teteje felől levegőt szívnak be és áramoltatják a
farokgerendán belül a farokrész vége felé, ahol aztán egy zsalurendszerrel
ellátott kiömlőn keresztül oldalra, vagy lefelé (attól függ, hogyan szabályozza
a pilóta) távozik. A faroktartó teljes hosszában egy gondosan áramvonalazott
hosszú nyílás található a gép jobb oldalán, az áramló alacsony nyomású levegő
egy része ezen távozik. A főrotor által leáramoltatott légtömeg és a nyíláson
át kiáramló levegő egy darabig a faroktartó oldalát követi, majd lefelé
távozik, ez által is stabilizálva a légijárművet. A rendszer az ún.
Coanda-effektuson alapul (a nagy sebességgel áramló víz-, vagy gázsugár követi
a közelében lévő test formáját). A pilóta a hagyományos helikopterekhez hasonlóan
a botkormánnyal és a kollektív állásszög vezérlőkarral a rotort és a
hajtómű-teljesítményt szabályozza, míg lábpedálokkal a faroktartó végén lévő
zsalukat kezeli, vagyis a kiáramoltatott levegő mennyiségét módosítja, valamint
a függőleges stabilizátorokat mozgatja (a repülőgépek oldalkormányához
hasonlóan). A NOTAR rendszer előnye, hogy általa elhagyhatóvá vált a
faroklégcsavar, mely sérülékenysége okán sok műszaki meghibásodás / baleset
forrása lehet és növeli a helikopter vibráció- és zajszintjét. Ezek a gépek
kevésbé "érzékenyek" a földi terepakadályokra, és nem áll fent a sérülés
veszélye a véletlen a farokrész felé járkáló illető számára
Fent: az egyik OH-6A NOTAR prototípus a repülési próbák során (a blog-szerző)
A különleges koncepció azonban koránt sem terjedt el annyira, mint a
hagyományos megoldások. Ennek oka, hogy önsúlyuk valamivel nagyobb lett, ez
pedig a helikopter teljesítményére nincs pozitív hatással. Nagyobb sebességnél
pedig a Coanda-hatás (faroktartó körüli áramlás) csökkenése okozhat stabilitási
problémákat. Az MD Helicopters vállalaton kívül egyéb gyártó nem késztett
sorozatban NOTAR helikoptereket és már ők sem erre helyezik a hangsúlyt.
Kínálatukban inkább az MD-500E és annak tovább fejlesztései szerepelnek…hagyományos
fő- és farokrotoros megoldással.
Szöveg, fotó, grafika: a blog-szerző
Címkép: MD Helicopters (Ashley Sanchez engedélyével!)
A Címképen a Burbank-i (USA) rendőrség MD-520N helikoptere látható