Seria tecnicamente possível um aircaft de asa fixa leve de dois lugares com uma velocidade de aterragem de nós 20 e uma velocidade máxima de nós 180?

Já existe pelo menos uma aeronave próxima a essas especificações. um Wilga altamente modificado pelo nome "Draco". isto pode decolar em pés 120 e tem um velocidade de estol de ~ 37mph e cruzeiros at ~ 180mph. Com sua épica taxa de subida 4000 ft / min, também pode sair rapidamente de espaços apertados. A única coisa que falta em comparação com as suas especificações é a engrenagem retrátil, pois foi projetada como um grande plano de bucha de engrenagem.

(fonte)

O mesmo cara (Mike Patey) também construiu um experimento de turbolância bastante selvagem que também tem um campo épico curto e desempenho de escalada e é uma retração.

Seu molho secreto geral é efetivamente colocar um PT-6 na extremidade frontal de uma pequena estrutura de avião para adicionar uma enorme quantidade de energia a uma estrutura leve.

Tecnicamente possível? Sim. Na prática, é tão difícil fazer isso que usamos helicópteros, rotores de inclinação e tecnologia VSTOL.

O subproduto da sustentação é o arrasto (chamado arrasto induzido), portanto, se você tiver uma asa com uma forma e tamanho que ofereça alta sustentação em baixa velocidade, ela gerará uma grande quantidade de arrasto em velocidades mais altas, limitando a velocidade máxima efetiva do avião . Uma asa otimizada para maior velocidade produz muito menos sustentação em baixa velocidade.

Se você deseja o melhor de ambos, é necessário alterar a asa, que é o que as abas e as ripas fazem: elas aumentam a área da superfície de elevação e mudam o formato da asa. Se você olhar a asa de um jato comercial, verá o quão complexo é fazer isso e entenderá as limitações. Para que um avião aterrisse com os nós do 20 e ainda navegasse com eficiência no 200, seria necessário alterar radicalmente o formato da asa em voo de maneira a não interferir nas características do voo ou apresentar dificuldades de controle. Esse é um enorme desafio de engenharia e provavelmente resultaria em um produto com tanta complexidade e custo que não é melhor que as alternativas.

Você pode chegar perto, existem aviões com uma velocidade de aterragem 40kt e uma velocidade de cruzeiro de 160 mais ou menos, isso é feito amarrando um motor realmente poderoso a um avião STOL e ultrapassando a resistência induzida. A velocidade de aterragem 40kt não é a velocidade de aterragem 20kt, porém, esse 20kt extra vai ser difícil.

O planejado XF5U Vought "Flapjack Voador" O lutador tinha o que você estava procurando, mas com uma velocidade máxima de 460mph e uma velocidade de pouso 20mph. Uma versão turboélice pode ter levado para 500mph e velocidade de pouso quase nula.

O protótipo V-173 foi construído e voado e comprovou o som do conceito. Ele tinha motores muito menores, então seu desempenho foi significativamente pior, apenas a velocidade máxima 140mph com uma velocidade de aterragem 40mph. A certa altura, saiu ileso de um pouso de emergência em uma praia.

O conceito foi abandonado porque os jatos apareceram. Os militares estavam interessados ​​na velocidade máxima do projeto, que era superior à dos aviões de pistão convencionais. Eles ficaram felizes em lidar com as velocidades de pouso muito mais altas dos jatos em favor de um desempenho de ponta significativamente melhor.

O Dornier Do-29 parece um candidato muito bom.

É do tipo rotor de inclinação, que poderia girar seus motores para baixo para melhorar o desempenho do STOL até uma mera velocidade de estaca 15kt. Sua velocidade máxima do 157kt está um pouco abaixo do que você deseja, mas sem dúvida isso poderia ser melhorado com motores modernizados e um pouco de trabalho aerodinâmico.

Apenas dois protótipos foram construídos, no final dos 1950s. Os testes de vôo foram bem-sucedidos, mas o conceito não foi mais desenvolvido nessa forma. Um sobrevive em um museu.

Você já olhou para o Autogyros para o seu caso? Ou tem que ser "asa fixa" verdadeiramente?

Eles tendem a ter velocidades de estol extremamente baixas, precisam de pistas muito curtas e são capazes de atingir velocidades próximas ao que você solicita com os kms 180. https://en.wikipedia.org/wiki/Carter_PAV

Essa coisa ainda está em teste, mas supostamente foi capaz de executar o kernel 174 em testes. Outra vantagem dos autogiros é que eles são razoavelmente baratos em comparação aos aviões tradicionais.

Um enorme desafio, de fato, mas também os telefones celulares. Para aterrissagens em baixa velocidade, uma proporção baixa com ripas e abas é o que você deseja. Torná-los totalmente retráteis está certamente dentro do alcance da tecnologia atual.

Em seguida, seria uma fonte de força leve e poderosa. Aqui o antigo turboélice PT6A se encaixa bem. Quanto mais potência, melhor, e soprar a lavagem de props sobre as asas e as superfícies de controle também é útil. A energia faria seu avião se destacar dos antigos designs de biplano e tornaria seu objetivo de velocidade máxima facilmente atingível, além de melhorar o desempenho da subida.

Portanto, seu projeto não seria sem custo, mas você acabaria com uma aeronave altamente versátil, semelhante a um avião de passageiros em miniatura. (Você não precisa varrer as asas tanto quanto elas). Eu perseguiria isso!

Eu originalmente fiz a pergunta:

If there is sufficient landing space, would it be possible in some cases to replace the helicopter with a small fixed wing aircraft with low stalling speed?

Parece que a DARPA me venceu: https://news.usni.org/2014/03/19/darpa-awards-contracts-search-460-mph-helicopter

Muitas ótimas respostas aqui: Posso resumir as soluções disponíveis da seguinte maneira:

1. Adicione dispositivos de alta elevação a uma aeronave leve com nó 200, como slats de ponta, abas Fowler com fenda dupla, abas sopradas, canards e abas como as conversões de Robertson, rotores acionados pelas asas ou rotores do tipo giroscópio de rotação automática. (A última é uma ideia que não vi em nenhum lugar impressa)

2. Aeronaves do tipo VTOL, como o Canadair CL-84, se encaixam muito bem: passageiros 15 e nós 200 ou mais. Uma aeronave menor com menos potência funcionaria, talvez com a autoestabilização eletrônica moderna.

3. Aeronaves com carga de asa baixa ou asas delta de incidência variável ou asas de ração de aspecto baixo, como o Flapjack. Incidência variável resolverá problemas de visibilidade.

Uma opção não mencionada é mais leve que os híbridos de ar, mas não vou abordar isso agora.

A aeronave pode corresponder às altas taxas de descida necessárias para a remoção de obstáculos (obstáculo 500 ft a 4000 ft da área de aterrissagem), mas aterrissar com uma velocidade de avanço muito alta para parar no heliponto. Tudo depende, então, da combinação de quão lento você pode pousar no avião e do rolo de pouso necessário.

A decolagem em um espaço curto exigirá alta potência e baixa velocidade de decolagem, mas a velocidade baixa não parece tão crítica.

Foi comprovado que o conceito VTOL é capaz de atender aos requisitos. Seria muito interessante ver um mini V-22 ou CL-87 e algumas das mais recentes propostas de VTOL elétrico que acho que têm isso.

Sem a velocidade de aterragem do nó 20, o objetivo de aterrar em pequenos espaços de uma aeronave foi bem demonstrado por este vídeo que me deparei recentemente. Realmente incrível:

A velocidade de aterragem do nó 20 parece não ser necessária, se a aeronave puder pousar e parar a uma curta distância: essa curta distância é uma variável e eu tentaria várias combinações de distâncias de aterrissagem que serão úteis para o operador da aeronave. Basicamente, estou procurando casos em que o helicóptero possa ser substituído por um avião da STOL. Um pistão único com dispositivos de alta elevação e muita potência seria adequado com freios anti-bloqueio ou tração reversa.

O uso de um simulador de vôo tem sido útil para esse propósito até agora: espero fazer alguns testes e relatórios. Aqui está um desses testes:

Edit:

Há duas maneiras de abordar isso: faça os planos de kit de dois assentos mais rápidos e adicione abas e ripas retráteis, aumente a área das asas ou reduza o combustível ou aumente o avião.

O Helio Courier está sendo desenvolvido como uma versão movida a turbina: um rearranjo de peças para fabricar uma aeronave mais elegante resultará mais ou menos no que eu estou procurando:

http://www.helioaircraft.com/ourplanes_stallion.htm

The Stallion features a 750 shaft horsepower Pratt & Whitney PT6A turbo-prop engine. The plane is designed to be fully maneuverable and controllable at 37 knots and has a cruise speed of 175 knots.

Edit: Ocorreu-me que a Light Sport Aircraft, com sua velocidade de estol limitada aos nós do 35, poderia se encaixar na conta se fosse rápida:

Este com um kit STOL adicional faria bem: Velocidade de estol com abas 53 km / h / 29 kt Velocidade máxima de cruzeiro 305 km / h TAS / 165 kt Rolo de aterrissagem e rolo de decolagem 150 m / 490 ft

https://www.jmbaircraft.com/aircraft

Não vi ninguém mencionar a regra geral de que muito poucos projetos de aeronaves têm uma velocidade de estol mais lenta que a velocidade de cruzeiro 1 / 4. Você está solicitando um design com uma velocidade de estol que seja a velocidade de cruzeiro 1 / 10. Isso é pedir muito.

Então, vamos voltar alguns passos. Lembre-se de que o levantamento compensa o peso em um voo nivelado. Ângulo de ataque e velocidade no ar combinam para criar sustentação. Mude muito a velocidade do ar e você precisará alterar muito o ângulo de ataque para manter o mesmo levantamento. Aumente muito o ângulo de ataque e a asa pára. Lembre-se também de que, quando você altera o ângulo de ataque da asa, também altera o ângulo de ataque da fuselagem. Um ângulo terá o menor arrasto, como uma seta apontando para o vento. Todos os outros ângulos estão empurrando o telhado ou o chão contra o vento, criando uma enorme quantidade de arrasto.

Ripas de ponta e abas exóticas podem aumentar a sustentação (e o arrasto) em velocidades mais baixas do ar, e deixar as superfícies de controle abaixo do nível da asa oferece um melhor controle de atitude nessas velocidades mais baixas, mas todas essas coisas criam um arrasto extra a maiores velocidades, exigindo MUITO cavalo-vapor para puxar a estrutura do ar nessas velocidades mais altas, e a estrutura precisa ser forte para suportar esse tipo de estresse, e isso implica em mais peso, o que implica mais energia, ou materiais exóticos e construção relacionada técnicas para manter a força alta, mas o peso baixo ...

O ponto aqui é que uma aeronave desse tipo seria muito complexa, muito poderosa, provavelmente envolveria materiais exóticos (para reduzir o peso, mantendo-o forte) e, portanto, seria extremamente caro. Então, então, a questão se torna:

"Qual é o caso de uso que justifica as despesas de um design desse tipo?"

Provavelmente, a resposta seria: "Um cara rico realmente quer um avião legal que faça isso". Caso contrário, as pessoas criarão aeronaves muito mais simples e menos caras para fazer o que quiserem com um avião.

Portanto, se seu caso de uso for "Quero decolar e pousar em um heliponto", seria mais simples e mais barato comprar um helicóptero e aprender a pilotar.

Eu posso ver uma possibilidade razoável aqui: elevador de ventilador.

Você não deseja criar uma atualização do Helio Courier e tentar fazê-la ir rapidamente no ar; você quer construir algo como um Bonanza ou Skymaster e torná-lo muito, muito lento.

Levante ventiladores nas asas, cobertos com painéis ou persianas quando não estiverem em uso, podem permitir isso. Para a decolagem, você ligaria os ventiladores e executaria uma decolagem "normal", exceto que você só precisa de 15 metros de rolo para aumentar a velocidade 20 mph para que as asas adicionem o suficiente para elevar o ventilador na decolagem; ao aterrissar, você ligava os ventiladores toda vez que entra em flaps completos, diminui a velocidade como fazer um pouso no STOL e cai no espaço estendido do heliporto. Ventiladores menores adicionais no estabilizador e na aleta podem adicionar controle total de três eixos abaixo do que seria a velocidade mínima de controle.

Se isso é prático, bem, provavelmente não - mas você não está tentando criar um VTOL completo como um F35 da Marinha; você está tentando aumentar a sustentação o suficiente para usar uma pista de 15 metros e um avião que pode navegar como um design rápido do GA.

O Westland lysander era uma aeronave da era WW2 com a velocidade máxima solicitada e uma reputação de excelente desempenho em STOL, embora a velocidade de estol seja na verdade de 60kt. Foi usado para inserir e recuperar espiões em território ocupado, no qual a capacidade de decolar em menos de 1000ft de algum campo ou praia aleatória era extremamente valiosa.

Outra aeronave da era WW2 nessa faixa de desempenho foi a Gloster Gladiator, o último caça biplano da RAF. Tinha uma velocidade de estol de 46kt com as abas estendidas e uma velocidade máxima de 220kt, tornando-o capaz de cruzeiro por volta da 180kt.

Uma maneira possível de abordar isso é dar um exemplo de uma aeronave maior de verdade (lugares 4 ou 6) que atenda ao requisito do nó 200, ajuste uma cabine de assento 2 menor e reduza o peso.

Se substituirmos a cabine grande por uma menor e usarmos as mesmas asas, cauda, ​​motor e sistemas, poderemos terminar com um avião menor e mais leve que fará nós 200, decolará e pousará mais devagar.

Mas pode esta aeronave pousar a nós 20? A aeronave em questão é esta:

O Spectrum SA-550.

https://en.wikipedia.org/wiki/Spectrum_SA-550

Maximum speed: 250 mph (402 km/h; 217 kn) at 15,000 ft (4575 m), Cruise speed: 250 mph (402 km/h; 217 kn),Stall speed: 66 mph (106 km/h; 57 kn) flaps down, power off

Portanto, temos o cruzeiro de nó 217. Para diminuir a velocidade de estol, a carga da asa deve ser reduzida, uma vez que a velocidade é proporcional à carga da asa, calculamos a velocidade de estol com peso vazio + passageiros 2 e combustível como libras 500.

Velocidade de parada (nova) =

Velocidade de Parada com Peso Velho x SQRT (Peso Novo / Peso Velho)

Isso fornece a velocidade de estolagem dos nós da 45. Para obter os nós mágicos 23, teríamos que reduzir o peso para 800 lb, enquanto o limite de peso para aeronaves LSA é 1320 lb. Com ripas retráteis de ponta e abas de extensão total, isso reduziria ainda mais a velocidade de estol. No limite de peso da LSA, a aeronave em questão daria nós 29 como uma velocidade de estol.

É melhor procurar um LSA que possa ser equipado com um turboélice, que é mais leve, mas consome mais combustível. Uma fuselagem elegante, de asa média a alta, se retrai e pronto. Em teoria.