As aeronaves de asa fixa com impulso de cardan são viáveis?

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Elon Musk sugeriu que ele olharia para a implementação de aeronaves elétricas VTOL com um sistema de "empuxo gimballed" semelhante ao usado em foguetes.

Aircraft have all these unnecessary things like tails and rudders and elevators - not needed. Just gimbal.. anyway.. gimbal the electric fan. For some weird reason gimbaling motors is normal in rockets and not in aircraft. Why not? [Do you have specific plans?] I've been sort of toying with the design for an electric supersonic vertical take-off and landing electric aircraft for a while, I'd love to do it, but I think my mind would explode

Quais são os desafios para implementar isso? É tecnicamente viável?

    
por FloatingRock 30.11.2016 / 18:36

3 respostas

Você poderia criar uma aeronave usando um motor a jato / hélice / ventilador em um gimbal? Claro que você 'poderia'; é possível pelas leis da física. Mas só porque você pode não significa que você deveria.

Definir vários pontos de sustentação em uma aeronave tripulada parece ser uma boa idéia com muitas vantagens, mas é uma caixa de Pandora de problemas, a menor das quais é o grave risco de falha de ponto único. O elevador e o controle dependem totalmente do levantamento equilibrado entre vários motores. Perca um motor e a aeronave se afasta de vôos e colisões controlados. É melhor que você tenha um assento ejetável e / ou para-quedas a bordo.

Algumas soluções para esses problemas vêm na forma de projetos de movimentação de carga, como o Agusta Westland 609 e o V-22. Mas essas aeronaves têm várias redundâncias em seu projeto, incluindo um sistema de transmissão comum entre os rotores; em caso de falha de um único motor, o bom motor tem energia suficiente para acionar ambos os rotores. Tiltrotors também podem deslizar como aviões regulares e utilizar superfícies de controle durante este voo e cruzeiro.

Como nota final: tenha cuidado ao confiar demais em Musk e em outras crianças fantasmas do Vale do Silício que especulam sobre outros empreendimentos de design. As habilidades necessárias para administrar uma empresa de software bem-sucedida são muito diferentes daquelas necessárias para desenvolver outros artefatos como aviões e automóveis, etc. Musk era um gênio do PayPal, mas quase faliu ao iniciar uma empresa de carros elétricos e seu trabalho de desenvolvimento com a SpaceX pontuado com uma série de falhas espetaculares. Ele também silenciosamente se retirou do projeto 'Hyperloop' proposto, eu suspeito, porque ele realmente não entendia o que estava entrando lá.

    
30.11.2016 / 19:13

Claro que você poderia, mas por que você iria querer? Não há benefício inerente a ser tido na propulsão de vetorização, em oposição ao uso de superfícies de controle. Isso não simplifica as coisas de forma alguma, apenas torna as coisas complicadas de outras maneiras. Para ter um controle de rolagem eficaz, você precisaria espaçar os motores nas asas, que poderiam estar alinhados com o centro da aeronave, o que seria complexo e acrescentaria peso. Além disso, você não poderia usar vetorização de empuxo a menos que tivesse pelo menos 3 motores espaçados - um na cauda para inclinação e guinada, 2 nas asas para controle de rolagem.

Claro que há segurança também. Uma perda de energia ou uma falha do atuador, mesmo que momentaneamente, provavelmente significaria uma perda muito rápida e catastrófica da embarcação e de qualquer pessoa dentro dela. Imagine uma falha de software que apontou o motor de cauda para a esquerda por alguns segundos enquanto o avião estava em velocidade de cruzeiro - o avião iria para o vento a várias centenas de quilômetros por hora e provavelmente se quebraria. Em uma abordagem de VTOL para pousar um dos motores perde força, fazendo com que a nave role e derrube os últimos 30 metros como uma rocha, destruindo a nave e seus ocupantes.

    
01.12.2016 / 10:53

Impulso articulado em 'rocket speak', é equivalente a empuxo vetorizado em 'fala de aviação'.

Muitas aeronaves militares modernas usam vetores de empuxo para melhorar o desempenho, especialmente em curvas apertadas, sendo o F22 um exemplo. O harrier e o F35 também usam vetorização de empuxo para habilitar recursos de VTOL (decolagem e aterrissagem vertical) e / ou STOL (decolagem e aterrissagem curta).

É claro que não apenas os aviões a jato usam vetores de empuxo, nem a vetorização de empuxo está restrita apenas a aplicações militares. O Boeing V22 Osprey usa vetorização de empuxo, enquanto a XTI Aircraft Company está atualmente desenvolvendo uma aeronave civil com ventilador VTOL com dutos.

Qualquer pessoa com conhecimentos de aviação, seja na aerodinâmica ou na pilotagem de uma nave, saberá que é improvável que a falha resulte em um evento descontrolado de qualquer tipo.

Em primeiro lugar, as asas de voo para a frente continuarão a gerar quantidades significativas de sustentação. Aeronaves não exigem que os motores permaneçam em vôo, apenas para manter velocidades aéreas significativas de 500 km / h. Pense em vários aviões comerciais que já experimentaram falha completa no motor, apenas para planar por muitas milhas.

Em segundo lugar, para aeronaves VTOL de asa rotativa, uma falha em qualquer estágio do voo provavelmente resultará em autorotação, assim como em helicópteros, permitindo um grande controle. Assumindo que a nave também tenha superfícies que fornecem sustentação, isso atua para proporcionar um benefício adicional.

Por fim, as primeiras "superfícies de controle" usadas pelos irmãos Wright estavam empenando as asas. Superfícies de controle atuais (ailerons, flaps e similares) foram originalmente colocadas em jogo devido à inflexibilidade das asas de aeronaves usadas desde o início do século XX. Nós usamos as mesmas superfícies de controle desde então, mas elas são incrivelmente aerodinamicamente ineficientes, daí a razão pela qual a NASA vem desenvolvendo asas flexíveis alternativas ( link ).

Oferecer uma perspectiva diferente, controlando a direção por meio do gerenciamento do motor, como se opor à manipulação do fluxo de ar, pode melhorar ainda mais a eficiência.

Cuidado com a colocação de muita fé em "especialistas" e opositores de fóruns on-line. Geralmente eles têm muito pouca experiência ou conhecimento real, muito menos qualquer visão do futuro.

    
18.07.2017 / 20:51

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