Farokrotor nélkül?
A NOTAR-rendszer kifejlesztése, működése.
Már az első helikopterek megalkotásakor rájöttek a mérnökök, hogy a hajtómű által megforgatott rotor igyekszik ellentétes irányban bepördíteni a géptörzset. A modellek és a számítások megmutatták, hogy ez a tendencia irányíthatatlanná és instabillá teszi a szerkezetet és a repülés igencsak életveszélyessé válhat. A forgatónyomaték ellensúlyozására több megoldást is kitaláltak a tervezők. Leggyakrabban az egy fő- és egy farokrotoros kialakítást alkalmazzák (a jelenlegi forgószárnyasok kb. 80%-a). A farokrotor elhagyására több lehetőség kínálkozik: egymás fölé helyezett (koaxiális), tandem (két rotor a géphossz-, vagy kereszttengelyében), habverő-szerűen "egymásba forgó" rotorelrendezések. De kísérleteztek rotorlapát végén elhelyezett torlósugárhajtóművekkel is (ez esetben nem keletkezik forgatónyomaték, mert a kis hajtóművek közvetlenül hajtják a forgószárnyat). Végül, de nem utolsó sorban következik cikkünk témája, a NOTAR-rendszer.
Az angol Cierva Autogyro Company az 1940-es évek közepén
kifejlesztette W.9. típusjelzésű helikopterét, melynél az ellentétes irányú
elforgató erőt a törzsvégen kivezetett nagynyomású légáram egyenlítette ki. A
gép azonban csak kísérleti célokat szolgált, és miután 1946-ban megsemmisült
egy baleset során, a kutatásokat leállították a vállalatnál. Hasonló elven
működött a spanyol Aerotéchnika AC-14-ese is. Az 1957-ben első repülését
teljesítő ötszemélyes kis szerkezetből a prototípuson kívül 10 darab készült.
Költséges gyártása miatt a programot rövid időn belül törölték. Az elgondolást
az 1970-es évek közepén a Hughes vállalat "porolta le" újra és 1981-re
elkészítették első demonstrátor gépüket. Az OH-6-os modellből átalakított
helikopterrel aztán számos tesztrepülést hajtottak végre. A farokrotor nélküli
rendszerüket levédették, és a NOTAR (NO TAil Rotor = "nincs farokrotor") nevet
kapta. A próbák során jelentkező hibákat folyamatosan korrigálták, és a
módosítások során 1986-ban egy második kísérleti példányt építettek. Időközben a
Mc Donnell Douglas megvásárolta a Hughes-t, de a programot ez nem érintette.
1990-re a technológia megérett a sorozatgyártásra és az MD-520N típusjelzésű
helikopter megkapta a légialkalmassági engedélyt. Időközben már dolgoztak a
vállalatnál egy kéthajtóműves NOTAR tervein is. A program MDX néven futott és
1992-re elkészült az MD-900 Explorer prototípusa (jelenleg a magyar rendőrség
is használja a gép továbbfejlesztett változatát, az MD-902-est). Az MD-530N
változat az 520-as sárkányszerkezete volt erősebb hajtóművel felszerelve, csak
néhány példány épült meg belőle.
1994-ben jelent meg a nyolcszemélyes MD-600N, mely az 520-as modell
meghosszabbított törzsű variánsa volt. Gyártását 1999-től MD Helicopters
vállalat végezte a közelmúltig. Bár a Hughes/Mc Donnel Douglas nem csak a civil
szférát célozta meg termékével, a helikopter teljesítménye nem győzte meg a
katonai szakértőket a harci alkalmazás lehetőségéről. Mindössze egy OH-6 NOTAR-t és egy MD-530N-t
alakítottak át demonstrációs céllal hadászati változatúra.
Joggal vetődik fel a kérdés, hogy pontosan mi is ez a NOTAR-rendszer és hogyan
működik?
Fent: a NOTAR-koncepció és a Coanda-effektus magyarázata az MD-520N helikopteren szemléltetve
A hajtómű nem csak a főrotort hajtja meg, hanem egy áttételrendszeren keresztül
egy a törzs közepében elhelyezett ventilátort. Ennek szabályozható állásszögű lapátjai
a törzs teteje felől levegőt szívnak be és áramoltatják a farokgerendán belül a
farokrész vége felé, ahol aztán egy zsalurendszerrel ellátott kiömlőn keresztül
oldalra, vagy lefelé (attól függ, hogyan szabályozza a pilóta) távozik. A
faroktartó teljes hosszában egy gondosan áramvonalazott hosszú nyílás található
a gép jobb oldalán, az áramló alacsony nyomású levegő egy része ezen távozik. A
főrotor által leáramoltatott légtömeg és a nyíláson át kiáramló levegő egy
darabig a faroktartó oldalát követi, majd lefelé távozik, ez által is
stabilizálva a légijárművet. A rendszer az ún. Coanda-effektuson alapul (a nagy
sebességgel áramló víz-, vagy gázsugár követi a közelében lévő test formáját). A
pilóta a hagyományos helikopterekhez hasonlóan a botkormánnyal és a kollektív
állásszög vezérlőkarral a rotort és a hajtómű-teljesítményt szabályozza, míg
lábpedálokkal a faroktartó végén lévő zsalukat kezeli, vagyis a kiáramoltatott
levegő mennyiségét módosítja, valamint a függőleges stabilizátorokat mozgatja
(a repülőgépek oldalkormányához hasonlóan). A NOTAR rendszer előnye, hogy
általa elhagyhatóvá vált a faroklégcsavar, mely sérülékenysége okán sok műszaki
meghibásodás / baleset forrása lehet és növeli a helikopter vibráció- és
zajszintjét. Ezek a gépek kevésbé "érzékenyek" a földi terepakadályokra, és nem
áll fent a sérülés veszélye a véletlen a farokrész felé bóklászó illető számára.
Fent: A magyar légi rendészet MD-902-es helikoptere
A különleges koncepció azonban koránt sem terjedt el annyira, mint a
hagyományos megoldások. Ennek oka, hogy önsúlyuk valamivel nagyobb lett, ez
pedig a helikopter teljesítményére nincs pozitív hatással. Nagyobb sebességnél
pedig a Coanda-hatás (faroktartó körüli áramlás) csökkenése okozhat stabilitási
problémákat. Az MD Helicopters vállalaton kívül egyéb gyártó nem készített
sorozatban NOTAR helikoptereket és már ők sem erre helyezik a hangsúlyt.
Kínálatukban inkább az MD-500E és annak tovább fejlesztései szerepelnek…hagyományos
fő- és farokrotoros megoldással.
Szöveg, fotó, grafika: László Tamás (blog-szerző)
További NOTAR-ral kapcsolatos információkat találhatsz a https://md-500-asok-a-vilagban.webnode.hu/ oldalon.
A címképen egy MD-600N helikopter látható.