¿Podría un quadrotor usar un rotor principal alimentado por gasolina con pequeños rotores eléctricos para el control de actitud?

Las primeras versiones del prototipo de helicóptero VS-300 de Sikorsky usaban algo similar a lo que estás describiendo, ya que sus primeros intentos tenían tres rotores en el brazo de cola, un rotor vertical para antipar y guiñada, y dos rotores horizontales para cabeceo y balanceo.

Por supuesto, si ya está utilizando rotores principales grandes, puede encontrar, como descubrió Sikorsky, que el control de paso cíclico funciona aún mejor y elimina la necesidad de los dos rotores horizontales.

Su idea funciona y tiene un rotor coaxial principal más liviano: no tiene platos cíclicos y un paso fijo.

Por otro lado tiene cuatro vigas que soportan cuatro motores eléctricos para el control de actitud.

Si esas vigas, ventiladores eléctricos, generador (salida eléctrica del motor de gasolina) pueden igualar el peso y la eficiencia de dos platos oscilantes, entonces es una buena idea.

Sí, eso puede funcionar, con algunas dificultades y limitaciones. Los Autogiro no tienen un paso de pala variable y pueden volar, pero tampoco tienen el problema de guiñada de reacción debido a la conducción del rotor principal.

1. Un gran rotor fijo que hace el trabajo pesado: comencemos con el dispositivo en el aire y recortado por los cuatro rotores de ajuste eléctrico. Luego necesita subir, dado que las palas del rotor principal tienen un paso fijo, el rotor necesita acelerar => mayor momento de guiñada => el dispositivo comienza a girar. Necesitaría algo como un rotor de cola para compensar solo la guiñada. Si los rotores eléctricos cuádruples están dimensionados para recortar e inclinar únicamente, la reducción de sus rpm no compensaría el aumento del par del rotor principal.

2. Ahora queremos impulsarlo hacia adelante. Dado que los rotores del cuadricóptero apuntan hacia abajo, toda la nave debe inclinarse, creando momentos de flexión giroscópicos en el eje del rotor y también en las palas si no tienen bisagras batientes. En cuanto al control que se puede acomodar, por supuesto, solo aplique un par de torsión precesado en la nave para que se incline hacia adelante. Pero sería más sencillo si tuvieras una hélice de empuje instalada para que no tengas que inclinarte.

3. Entonces la nave comienza a volar hacia adelante. Debes tener las bisagras batiendo ahora, de lo contrario, la nave se volcará; bisagras de avance-retraso para evitar fallas por fatiga. La potencia del rotor disminuirá con la velocidad de avance al principio debido a la sustentación traslacional, lo que disminuirá la guiñada de reacción. Necesitamos ese rotor de cola nuevamente y/o una aleta vertical estabilizadora.

A mí me parece que este diseño es a medio camino un cuadricóptero y un autogiro, combinando principalmente los inconvenientes de cada diseño. El cuadricóptero tiene la simplicidad de control como su principal característica redentora, esto desaparece cuando agrega un gran rotor impulsado por motor. En cuanto a los inconvenientes del autogiro....ehm. No puedo pensar en uno.

Fuente de imagen

El historial de desarrollo del autogiro es un buen ejemplo: los primeros diseños de De la Cierva usaban un elevador convencional y alerones en alas cortas para el control de cabeceo y balanceo, estos no eran muy efectivos a bajas velocidades, por lo que hizo que el rotor pudiera inclinarse sobre un cardán. con respecto al eje. Más tarde, a medida que los rotores se hicieron más grandes, las fuerzas para inclinarlos se volvieron demasiado altas y se desarrolló el mecanismo para el paso cíclico de las palas. ¡Todo esto en las décadas de 1920 y 1930!

Entonces, si bien su diseño parece posible, no puedo ver una ventaja sobre un autogiro con un rotor inclinable. Un gran rotor horizontal para elevación, un pequeño rotor vertical para empuje.