¿Cómo comparte la potencia del motor el V-22 Osprey entre sus rotores?

Es posible impulsar los dos rotores del V-22 Osprey desde un solo motor utilizando un eje de transmisión segmentado que conecta ambos ejes del motor a través de cajas de cambios:

^{El eje de transmisión está representado en azul en el ala izquierda. Fuente}

Cada motor impulsa su propio rotor y el eje de conexión. Si uno falla, se mantiene la misma velocidad de rotación, pero cada rotor recibe ahora la mitad de la potencia del motor restante.

También se utiliza un mecanismo similar en la familia CH-47 Chinook:

^Fuente

Este es un eje de transmisión verde Chinook CH-47:

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En aeronaves con dos rotores distantes, es vital que ambos giren, ya que si uno reduce la velocidad o se detiene, la aeronave se desequilibra hasta el punto de estrellarse.

Los rotores de inclinación y prácticamente todos los demás aviones VTOL con más de un rotor de elevación (Chinook, K-Max) o proprotor (AW609) deben emplear un eje entre estas unidades de elevación, de modo que cuando un motor está apagado, el otro mantiene las unidades girando a la mitad de su potencia. (lo que no significa la mitad de rotaciones por minuto, sino la mitad del par máximo). Por eso es importante la reserva de potencia disponible en los motores de estas aeronaves; elegir motores que son 'suficientes' para el trabajo normal puede negar su certificación por razones obvias de seguridad. Una falla o una simple desaceleración de un rotor/proprotor provocaría una desastrosa asimetría de sustentación a lo largo del centro de masa de la aeronave.

Además, muchas de estas aeronaves requieren que los rotores estén permanentemente sincronizados (y, por lo tanto, conectados) para simplemente evitar la colisión entre sus palas contrarrotantes. En los rotores de inclinación, la sincronización del rotor también es beneficiosa cuando se habla de vibraciones, acústica y simetría del flujo aerodinámico a través del fuselaje. Finalmente, los proprotores conectados también son una solución hacia la simplicidad en cuanto a la guiñada: el AW609, por ejemplo, no tiene timón, ya que puede guiñar simplemente cambiando el paso de las palas de un proprotor (o cambiando ambos en valores de ángulo opuesto).

Es por eso que todos los aviones con rotores/hélices conectados y dos o más plantas de energía hacen girar lentamente todas las palas, incluso cuando solo un motor está arrancando. Dado que la primera transmisión de potencia dentro del motor se realiza a través del aire sin una conexión de eje mecánico (usando la solución de turbina libre), el motor no sufre tanta sobrecarga. La sobrepresión en la cámara de combustión puede ser un problema, pero se soluciona fácilmente con válvulas de purga y/o protecciones FADEC.

Los detalles de esos ejes de conexión no son muy nuevos, se asemejan a los ejes que conectan los rotores principal y de cola en los helicópteros pesados ​​de diseño tradicional, pero mucho más robustos y sin engranajes reductores. Básicamente se ensamblan con la menor cantidad de segmentos posible. Las conexiones entre ellos deben ser lo más precisas posible, soportando alguna diferencia de torque entre los segmentos para evitar sobreesfuerzos de torsión que puedan conducir a la falla. Además, no pueden absorber las diferencias de momento angular (como lo hacen los resortes en el embrague de una transmisión manual de automóvil), ya que esto puede evolucionar fácilmente a una resonancia entre los rotores.

El eje transversal del V-22 normalmente está descargado. Solo toma la carga si falla un motor, momento en el que todo continúa con normalidad aunque con potencia reducida. Alternativamente, si el eje está dañado, pero aún tiene dos buenos motores, el avión vuela normalmente porque el eje no se usa de todos modos. Sin embargo, en el CH-47, el eje siempre está bajo carga porque así es como los motores traseros impulsan el rotor delantero. Si ese eje se daña, resultará en la pérdida inmediata de la aeronave, incluso con dos motores en buen estado.