¿Se pueden utilizar quadrotors para vuelos comerciales de pasajeros? [duplicar]

Recientemente, he estado realizando investigaciones sobre medios más eficientes para el transporte de elevación vertical. Una dirección en la que me lanzaron fue el uso de un sistema quadrotor con empuje vectorial y estabilidad artificial. Todo ello mediante un sistema de ventiladores canalizados y motores eléctricos. Me encantaría su respuesta sobre "¿Un sistema como este suena como un medio seguro y silencioso para transportar pasajeros?"

El nombre del programa es UV-4 , y aunque se está probando en simulación de vuelo como nave de entrega de carga no tripulada, me pregunto si también tiene sentido como avión de pasajeros.

1 2 3 4

  1. ¿Produciría este tipo de aeronave menos ruido que un helicóptero de transporte tradicional del mismo tamaño? Longitud = 41 pies (las palas de la hélice tienen conductos y la aeronave tiene dos motores eléctricos)

  2. ¿Puede un helicóptero de ventilador con conductos crear energía regenerativa usando imanes u otro método para crear ondas cuadradas?

  3. Este experimental es un UAV; ¿Te imaginas un avión de pasajeros pilotado?

Los comentarios no son para una discusión extensa; esta conversación se ha movido a chat .

Respuestas (4)

Los tres factores más importantes en el transporte aéreo de pasajeros son la seguridad, la seguridad y la seguridad. Así que ahí es donde se centrarán la mayoría de las preguntas y donde se pondrá la mayor parte del esfuerzo de ingeniería. Par de preguntas:

  • Estabilidad artificial: ¿qué sucede si se rompe el circuito de estabilidad?
  • ¿Qué pasa si falla uno de los motores, por ejemplo uno de los grandes de popa? ¿Puede la embarcación mantenerse en pie o se cae? Si permanece en posición vertical, ¿pueden los motores restantes proporcionar suficiente sustentación para mantener la nave en vuelo?
  • ¿Qué sucede si la batería se agota o falla durante el vuelo?

Estos son problemas de redundancia que deben resolverse. Cualquier sistema que provoque una situación insegura cuando falle debe tener un diseño redundante. Entonces, al menos un penticóptero en lugar de un cuadricóptero: en caso de falla del motor, 4 hélices pueden aterrizar la nave de manera segura.

La característica redentora de los cuadricópteros es la facilidad de maniobra con velocidad de rotación variable por hélice, en lugar de tener que hacer un arreglo de plato oscilante. Pero los helicópteros ligeros de un solo rotor han existido durante mucho tiempo y la tecnología está madura. No veo qué problema particular puede resolver el cuadricóptero que, por ejemplo, podría tener un R44.

Sobre tus preguntas:

  • Q1 Ruido: sí, los motores eléctricos son agradables y silenciosos, y las cubiertas protegen las puntas ruidosas en la mayoría de las direcciones.
  • Q2 Regenerar energía: solo puede hacerlo durante el descenso autoritario, que sería aterradoramente rápido debido al área total relativamente pequeña del disco del rotor.
  • Q3 No es un UAV: ​​claro, los rotores basculantes ya existen

de la wiki

Edit: el sistema de propulsión que dibujas no es tan revolucionario. Si viajas al Museo Aeroespacial de Niágara, puedes ver el X-22, construido en 1967.

http://www.diseno-art.com/encyclopedia/strange_vehicles/bell_x-22.html

De un comentario:

•Me ha fallado un rotor (más grande) y he podido aterrizar la aeronave con seguridad, incluso mantener un vuelo estacionario pero no ascender. La aeronave no se cae en las simulaciones, el software utilizado Xplane 10 y 11 ultrareleastic. – Roberto Gómez

Esa es una afirmación que suena hueca. Depende de la ubicación del centro de gravedad: si está dentro del triángulo formado por los tres rotores restantes, se mantendrá en posición vertical. Imagínese una cruz en forma de X que conecte adelante izquierda - derecha atrás, adelante derecha - izquierda atrás.

  • Si CoG está detrás del punto medio de la cruz, cualquiera de los rotores delanteros puede fallar y la nave volará estable en los rotores restantes, porque CoG está dentro del triángulo formado por los rotores operativos. Pero no cuando uno de los rotores de popa falla.
  • Si el CoG está adelante del centro cruzado, cualquiera de los rotores de popa puede fallar. Pero no un rotor delantero.
  • Si el CoG está exactamente en el centro de la cruz, el rotor opuesto diagonalmente al rotor defectuoso no puede ejercer empuje; de ​​lo contrario, la nave rodará. Entonces, un rotor falla significa que solo dos pueden estar operativos.
Los rotores convencionales tienen limitaciones conocidas y se sabe que son propensos a las vibraciones. El rotor más pequeño reduce la vibración de la aeronave y el vector de empuje le da a un vehículo de elevación vertical la capacidad de unirse a la clase de aeronaves súper maniobrables.
•la estabilidad artificial es una característica añadida, el avión vuela sin ella. Está diseñado para ayudar al piloto en condiciones adversas y le da al piloto un vuelo estacionario casi perfecto y una condición de vuelo estable.
•Me ha fallado un rotor (más grande) y he podido aterrizar la aeronave con seguridad, incluso mantener un vuelo estacionario pero no ascender. La aeronave no se cae en las simulaciones, el software utilizado Xplane 10 y 11 ultrareleastic.
•La falla de la batería significa rotación automática y tasa de planeo.
Los estándares de aeronavegabilidad actuales de @RobertGomez requieren que las aeronaves multimotor puedan ascender con un motor crítico averiado. Además, la rotación automática no es un cajón de sastre, como señaló Koyovis, tendría que hacerse a velocidades significativas para un diseño de múltiples rotores como este. Además, la supermaniobrabilidad, si bien es una buena palabra de moda, no es algo que los pax tiendan a disfrutar :)
@RobertGomez Me gustaría saber qué índice de planeo imagina que tendrá ese cuerpo, incluso una aproximación aproximada.
El V22, una obra de arte que no le gustaría usar para su viaje diario, relacionó SE: Aviation.stackexchange.com/questions/22491/…
@Caterpillaraoz Si el V22 tiene problemas con la rotación automática en modo helicóptero, realmente me gustaría ver la relación de planeo del rotor cuádruple, con sus rotores e inercia mucho más pequeños.
@RobertGomez Tenga en cuenta que no somos un foro de discusión. Los comentarios son para solicitar aclaraciones a las respuestas y señalar problemas, no para entablar discusiones.
El cuadricóptero @Koyovis básicamente no puede autorrotar con accesorios de tan baja inercia y lo que podemos terminar viendo en el transporte son 5-6-7 rotores, no 4
@RobertGomez No creo que entiendas qué es la autorrotación. La autorrotación convierte la altura (energía potencial) en rotación del rotor, almacenándola allí en la inercia del rotor y luego gastando esa energía para amortiguar el aterrizaje. Los rotores pequeños tienen una inercia muy pequeña y los cuadricópteros, por definición, requieren la menor inercia posible (porque la velocidad del rotor es el único mecanismo de control de vuelo). Por lo tanto, los cuadricópteros no pueden autorrotar por definición.
Moller M400 Skycar es otro ejemplo de conducto de inclinación cuádruple, aunque no tan exitoso como el X-22. Utiliza 2 motores por góndola para manejar la falla de un solo motor.

¿Cuáles son las ventajas que tienen los cuadricópteros sobre los helicópteros convencionales?

  1. Control de vuelo súper económico logrado a través del control electrónico de motores eléctricos individuales. (Básicamente, significa evitar el cubo del rotor principal mecánicamente complejo).
  2. Par autocancelable gracias a las hélices contrarrotantes, lo que simplifica aún más la construcción.

Ahora, veamos las desventajas:

  1. Puntos de falla cuadruplicados: cualquier motor se cae, toda la nave se cae.
  2. Relación potencia-peso abismal debido a la propulsión eléctrica y al almacenamiento de energía. Es por eso que los cuadricópteros tienen tiempos de vuelo de alrededor de 5 minutos.
  3. Eficiencia de mierda debido a unos pocos rotores pequeños en lugar de uno grande.

En resumen: los cuadricópteros intercambian seguridad y economía de operación por economía de fabricación.

Ahora bien, ¿qué cualidades son importantes para las embarcaciones comerciales, especialmente las que transportan pasajeros? Primero es la seguridad. Entonces economía de operación. El precio de la embarcación no es muy relevante: si se puede operar a un precio lo suficientemente económico, la inversión inicial se amortizará tarde o temprano.

Conclusión: los cuadricópteros son la peor solución posible para operaciones comerciales, particularmente inadecuados para transportar personas. El único escenario comercial imaginable es cuando la operación implica un riesgo muy alto para la embarcación. La vida real valida esta afirmación: hasta ahora, las únicas aplicaciones exitosas de los cuadricópteros son la entrega de drogas de alto riesgo, las carreras de drones y los juguetes; en todos ellos, domina el costo de adquisición de la aeronave.

Por cierto, su proyecto no es un quadrocopter puro en el sentido común del término. La vectorización de empuje agrega complicación. Ya ha intercambiado algunos costos de fabricación para obtener una mejor eficiencia operativa. Siga esa tendencia y finalmente llegará al típico diseño de helicóptero con un motor de combustión. O tiltwing/tiltrotor si necesita un alcance muy largo.

FTR, la mala relación potencia-peso no es inherente a la propulsión eléctrica sino a las baterías. Si la principal fuente de electricidad fuera un generador accionado por turbina, esto ya no sería un gran problema. Por supuesto, el generador y los motores seguirían siendo un peso muerto en comparación con un helicóptero convencional.
@leftaroundabout sí, estaba comparando el paquete completo con el paquete completo, incluidos los tanques y las baterías.

Un punto importante es que ese tipo de aeronave no puede planear en autorrotación, como lo hacen los helicópteros en caso de problemas de motor. Caerá como una piedra...

Este ha sido uno de los temas más interesantes para investigar y estudiar con este perfil aerodinámico. Resulta que la aeronave puede realizar un planeo sin motor durante una distancia considerable con sus propiedades de sustentación. La idea es dejar que el aire corra por los conductos y permitir el efecto suelo en altitud, esto se basa en el despliegue seguro del tren de aterrizaje. Sin embargo, un sistema como este también podría emplear un brs porque no tiene un puntal grande en el centro...
@Robert Gomez Los rotores de diámetro pequeño no brindan suficiente elevación en la autorrotación y la velocidad de descenso será muy alta. Incluso el Osprey V-22, cuyos rotores no son particularmente pequeños, no puede confiar en la autorrotación en caso de emergencia... Y en cuanto al efecto suelo, no existe durante el descenso en autorrotación, porque la estela va hacia arriba desde el disco. . Es cierto que, en la última etapa de un descenso en autorrotación, el piloto manipula el colectivo para amortiguar el aterrizaje, aprovechando así la energía potencial acumulada en el rotor, pero –obviamente– eso no se puede hacer 'en altura'. ..
Por supuesto, en altitud no se produce la rotación automática. Al igual que el V-22, se basa en el ajuste y la relación de planeo. El efecto de suelo puede ser un factor cerca del nivel del suelo.
@ Robert Gomez La autorrotación puede tener lugar a cualquier altura. Para los que dudan, los autogiros vuelan siempre en autorrotación y no tienen ningún problema con la altitud...
Esto es cierto xxavier, gracias por señalar esto. Lo que quiero decir es que la rotación automática puede ocurrir a cualquier altitud, sin embargo, utilicé el término en la declaración para referirme a un descenso sin potencia en un avión de elevación vertical. Los helicópteros con una hélice de gran diámetro hacen esto bien, ya que producen sustentación simplemente por el giro causado por el aire que fluye libremente. Este avión se basa en una combinación de rotación libre de hélices, sin embargo, más de sus superficies de sustentación como un avión de ala fija en un apagado. configuración.
No solo no puede deslizarse en autorrotación, sino que ni siquiera puede desacelerar en autorrotación como un helicóptero convencional. No hay suficiente área del rotor, caerá como una roca. No es gran cosa si un modelo de cuadricóptero pierde potencia y golpea el suelo con fuerza. Si está lleno de gente, es un gran problema. Tal vez podrían unir los cuatro rotores con ejes de transmisión, a la V22, pero eso aumenta el costo. Es posible que los cuadricópteros no se amplíen tan bien, cuando la seguridad de las personas supera los beneficios de costos.

tal vez esta idea te resulte interesante para futuras investigaciones. Están desarrollados en mi región: Taxis voladores: http://www.businessinsider.com/r-dubai-starts-tests-in-bid-to-become-first-city-with-flying-taxis-2017-9? IR=T

¿Se pueden utilizar quadrotors para vuelos comerciales de pasajeros? [duplicar]
RespuestasAquíPolítica de privacidad1y, 0v