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PAV de Carter

El Carter PAV ( Personal Air Vehicle ) es un autogiro compuesto de dos palas desarrollado por Carter Aviation Technologies para demostrar la tecnología de rotor ralentizado . El diseño tiene un rotor sin motor montado en la parte superior del fuselaje, alas como las de un avión de ala fija convencional montadas debajo y una hélice de empuje de paso controlable en la parte trasera del fuselaje. [1] [2] Se colocan pesos pesados ​​(75 libras o 34 kilogramos cada uno) [3] en las puntas del rotor para mejorar la energía rotacional y reducir el aleteo.

Desarrollo

Cuando el CarterCopter se dañó en 2005 debido a un aterrizaje con el tren de aterrizaje levantado causado por un error del piloto, el coste de la reparación se consideró superior al coste de fabricar un avión nuevo con el beneficio añadido de incorporar las lecciones aprendidas del primer avión. El diseño del PAV se inició durante 2005. [4] [5] Se produjeron varios cambios y problemas de desarrollo a lo largo del camino; se consideró innecesario el doble brazo, por lo que se construyó un brazo único, y durante las pruebas se detectaron defectos en las palas del rotor y el buje que luego se corrigieron. [6] [7]

El 16 de noviembre de 2009, la AAI Corporation (una división de Textron ) firmó un acuerdo de licencia exclusiva de 40 años [8] [9] con la empresa sobre todos los sistemas de aeronaves no tripuladas , uno de los cuales estaba destinado a entregar 3000 libras (1400 kg) de carga similar al no tripulado Kaman K-MAX , pero en un alcance futuro de 1300 millas náuticas (2400 km) [8] [10] [11] en comparación con las 150 millas náuticas (280 km) o más demostradas del K-MAX. [12] El acuerdo comprometía a CarterCopters a desarrollar la tecnología hasta la madurez, a cambio de derechos exclusivos para desarrollar vehículos aéreos no tripulados durante los próximos 40 años. El primer producto del acuerdo AAI [10] iba a ser un avión autónomo de rotor/compuesto ralentizado (SR/C) basado en el vehículo aéreo personal Carter. [13] [14] [15]

La " revisión crítica del diseño " (CDR) de AAI Corporation se llevó a cabo alrededor de enero de 2010, cuando ya se estaba construyendo el prototipo. Por lo general, se realiza una CDR antes de construir un vehículo. [3]

En 2014, Carter dijo que recompraron la licencia de AAI [16] y están buscando socios de producción fuera de EE. UU. [17] [18], con la esperanza de iniciar la producción entre 3 y 5 años después. [19]

Pruebas

El PAV fue probado en rodaje en otoño de 2010 [3] [20] en el aeropuerto de Olney después del Certificado de Aeronavegabilidad Especial de la FAA [21] el 27 de julio de 2010, y realizó el movimiento del patrón de tráfico el 2 de diciembre de 2010, pilotado por Larry Neal en los controles y el copiloto Robert Luna. [3] [22] Larry Neal también fue uno de los pilotos del CarterCopter en Olney en 2005. [23] [24]

El primer vuelo tuvo lugar el 5 de enero de 2011 en Olney sin alas y duró 36 minutos, lo que le permitió a Carter obtener un pago por hito. [25] [26] [27]

Carter afirmó que el PAV realizó su primer despegue con salto de rodadura cero el 18 de enero de 2011, [22] a una altura de 120 pies (37 m). Se realizaron ocho despegues con salto. [22] Hay algunos problemas eléctricos con la aeronave y no se encuentra en producción en serie . [28] [29]

El PAV voló patrones de tráfico con alas en Olney en enero de 2012, [30] y desde entonces ha realizado vuelos de prueba con alas. Voló unas pocas horas por vez, pero su certificado de vuelo lo restringía a un radio de 5 millas (8,0 km) de Olney. [31]

En junio de 2012, el desarrollo del PAV se había retrasado un año [32] debido a varios problemas técnicos [33] y se había producido un retraso de un año más debido a problemas con el software de control de las revoluciones del rotor . [34] Carter recibió financiación de la Corporación de Desarrollo Económico de Wichita Falls en 2010 para completar el PAV. [35] [36] [37] [38] Carter considera que la falta de un simulador de vuelo del PAV es un error e intenta construir uno. El CarterCopter anterior se diseñó utilizando un simulador de vuelo. [33]

Carter dice que el PAV tiene una relación sustentación-arrastre de 10-15, [39] y alcanzó una relación de avance de 0,85 en 2012. [40] [41]

Según Carter, el PAV alcanzó Mu-1 el 7 de noviembre de 2013. También alcanzó una velocidad de 174 nudos (322 km/h; 200 mph), y el rotor se desaceleró a 113 rpm. [42] [43] El PAV realizó su primer vuelo de exhibición pública fuera de Olney cuando voló a Wichita Falls más tarde ese mes. [44] Carter dice que el PAV ha alcanzado una velocidad de 204 millas por hora (328 km/h) a una altitud de 16.000 pies (4.900 m), una Mu de 1,13 [34] [45] y una L/D de 11,6 [46] -15. Carter ha solicitado a la FAA que cambie el certificado del PAV de investigación y desarrollo a demostración. [47]

El segundo PAV (llamado PAV-II, matrícula N210AV) fue aprobado para volar en marzo de 2014, [48] [49] y se demostró en el festival aéreo Sun 'n Fun y en la Base Aérea MacDill en 2014, ambos en Florida. [50] En julio de 2014, se exhibió en el Oshkosh Airshow . Carter dice que ha volado a 186 nudos (344 km/h; 214 mph) a 18.000 pies (5.500 m). [17] Los primeros pilotos que no eran de Carter volaron la aeronave en 2015. [51]

Diseño

Durante el desarrollo se utilizaron el diseño asistido por ordenador y la simulación de vuelo de X-plane . [2] [52] A diferencia del CarterCopter de doble brazo, el PAV tiene un solo brazo de cola. [53] [54] Un mástil inclinable permite que el rotor se incline 15 grados hacia adelante y 30 grados hacia atrás para permitir diferentes centros de gravedad y ángulos de ataque de las alas . [54] [55]

Los rotores de los helicópteros están diseñados para funcionar a un RPM fijo [56] [57] [58] (dentro de un rango estrecho de unos pocos por ciento), [59] [60] mientras que Carter utiliza rangos de RPM entre 100 y 350. [61] La mayoría de las aeronaves tienen dos parámetros de energía (velocidad y altitud) entre los que el piloto puede negociar, [62] pero la tecnología de Carter intenta utilizar la rotación del rotor como un tercer parámetro de energía. [63] [64]

El propósito de la aeronave de rotor ralentizado/compuesto es mejorar la envolvente de vuelo en comparación con las aeronaves de ala fija, helicópteros y autogiros tradicionales , [29] minimizando las áreas peligrosas del diagrama de velocidad de pérdida / diagrama de altura-velocidad [64] [65] así como aumentando el límite de velocidad. [66]

El PAV tiene controles tradicionales similares a los de un avión (tipo Vernier [3] ), pero la palanca también controla el rotor. [19] La mayoría de los controles se automatizaron en 2011, [21] [67] y el despegue con salto se realiza con solo presionar un botón. [19] Los materiales utilizados incluyen fibra de vidrio, aluminio, titanio y acero, así como preimpregnado de carbono/epoxi autoclavado con núcleo de panal de aramida en el PAV-II. [68] Los pesos de la punta se habían hecho de tungsteno , mientras que los actuales (2013) están hechos de acero. [69]

Los proveedores de la aeronave incluyen Blue Mountain Avionics para aviónica y video y telemetría aire-tierra , y Sky Ox Oxygen Systems ya que el PAV no está presurizado. [55] 60 canales de información transmiten mediciones de sensores desde la aeronave a una computadora terrestre, y 4 cámaras de video graban los vuelos. [22] El motor está equipado con un sistema de mejora del rendimiento de Nitrous Express. [70]

Operación

El PAV tiene características de vuelo similares a las de otros aviones Carter. Cuando está parado en tierra, el motor impulsa el rotor de paso plano a 370 RPM, [3] y luego el motor se desacopla del rotor para proporcionar potencia total a la hélice. [61] [67]

El rotor ahora tiene una energía rotacional sustancial debido a los pesos de la punta (equivalente temporal utilizable a 1000 caballos de fuerza o 750 kilovatios), [71] y las palas del rotor están inclinadas para empujar el aire hacia abajo y elevar la aeronave en un despegue con salto . [61] [72] Cuando se alcanza la altitud, la aeronave pasa al vuelo hacia adelante utilizando la hélice de empuje, y el rotor cambia a autorrotación (molino de viento) con aire fluyendo hacia arriba a través del rotor. A medida que aumenta la velocidad, el flujo de aire aumenta las RPM del rotor como otros autogiros. Una vez que se alcanza la velocidad aerodinámica suficiente (alrededor de 70 a 85 millas por hora o 113 a 137 kilómetros por hora) [73] para que las pequeñas alas proporcionen sustentación, las palas del rotor se colocan en bandera para reducir la velocidad del rotor a 100 RPM [61] [74] y minimizar la resistencia, y la sustentación es proporcionada principalmente por las alas [1] cuando la velocidad alcanza las 150 millas por hora (240 km/h). [73] La sustentación del rotor se reduce al 10% y la eficiencia del vuelo es algo inferior a la de un avión a reacción comercial . [75]

Especificaciones (PAV)

Datos de Jane's All the World's Aircraft [13] [76]

Características generales

Actuación

Véase también

Desarrollo relacionado

Referencias

Notas
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Bibliografía

Enlaces externos