Un diferencial activo suena tentador, de alta tecnología y algo que usted querrá comprar cuando compre un crossover o un SUV, pero ¿qué es exactamente, para qué sirve y es realmente necesario? Estas cuestiones más importantes se explorarán en una prueba comparativa de los SUV Mitsubishi Outlander con dos transmisiones diferentes: con diferencial convencional y con el nuevo diferencial activo S-AWC.
Para un análisis comparativo del desempeño en diferentes condiciones, se tomaron dos automóviles Mitsubishi Outlander completamente idénticos, con la única diferencia de que un Outlander tiene un diferencial abierto tradicional instalado en la parte delantera y el otro tiene un sistema de diferencial activo S-AWC, que Se ha instalado en estos vehículos desde el otoño de 2014. crossovers equipados con un motor de gasolina de seis cilindros y 3 litros.
S-AWC es un sistema inteligente de tracción total desarrollado por Mitsubishi. Es una abreviatura de la frase " Super All Wheel Control”, que se puede traducir como “control de nivel superior de todas las ruedas”.
El sistema S-AWC se instala en los automóviles con la configuración "Sport", que cuesta 20.000 rublos más que la configuración "Altimet". Casi todo este monto es el costo del diferencial activo.
En condiciones normales, es muy difícil identificar la diferencia en el comportamiento de estos coches con diferentes diferenciales, ya que sólo aparece cuando el crossover pierde trayectoria y estabilidad direccional, cuando se sale del arco al girar o maniobra en una carretera con muy coeficiente de adherencia desigual (por ejemplo, hielo - asfalto).
Outlander se turna
Lo primero que hizo fue una prueba de curvas sobre una superficie de asfalto normal. Al principio de esta prueba, parece que las características de conducción de los coches son las mismas, pero esto es por el momento: ¡fueron probados a diferentes velocidades! Así, un Mitsubishi Outlander con diferencial convencional, partía de una determinada velocidad, y cuanto más alta era, más claramente se manifestaba su forma de enderezar la trayectoria de giro. Es decir, cuanto mayor es la velocidad a la que se entra en una esquina, más se desvía hacia afuera bajo la influencia de la fuerza centrífuga.
La fuerza centrífuga es una fuerza ficticia que surge debido a la inercia de un cuerpo en un sistema de referencia giratorio. El cuerpo tiende a moverse recto, por lo tanto, cuando se “gira” hacia el centro, tiende a “alejarse” de este centro.
Además, este síntoma no depende de si el crossover se mueve sin tracción o con el pedal del acelerador pisado. El Outlander con diferencial activo S-AWC sigue con mucha más disposición el camino indicado. El subviraje pronunciado en el Outlander normal ha cambiado a neutral: ahora el crossover comienza a deslizarse suavemente hacia los lados, pero con las cuatro ruedas. Al mismo tiempo, mantiene tanto la trayectoria como la estabilidad direccional. De hecho, esto se manifestará en una mejor conservación de la trayectoria del movimiento a medida que aumenta la velocidad en las curvas, lo que significa que el conductor tendrá más posibilidades de permanecer en su carril en lugar de volar hacia el carril contrario o caer en una zanja.
Cabe señalar que ambos crossovers también se diferencian en la configuración de la electrónica estabilizadora. El modelo sin S-AWC simplemente corta el suministro de combustible si hay una pérdida repentina de tracción, evitando así que el vehículo ajuste la trayectoria del vehículo utilizando la tracción. Al mismo tiempo, el Outlander, equipado con el sistema de diferencial activo S-AWC, no elimina por completo el par motor, solo lo limita. Y, sin embargo, se ha observado que el comportamiento de los coches es diferente cuando circulan por inercia. En este caso, el diferencial activo no está activado (es decir, no se transmite tracción a las ruedas delanteras). Por lo tanto, es obvio que la nueva versión ha recibido mejoras integrales, y no sólo una pieza nueva.
movimiento circular
Una de las etapas para identificar las diferencias entre los "Outlanders" era moverse en un círculo de 30 metros de diámetro, marcado con postes. En un Mitsubishi Outlander normal, equipado con tracción total controlada electrónicamente, hay un interruptor para tres modos de funcionamiento: tracción total con distribución inteligente de tracción entre los ejes (4WD Auto), tracción total con embrague bloqueado (4WD Lock) y tracción delantera con el eje trasero conectado (4WD Eco). El interruptor está marcado con la designación 4WD estándar. Los vehículos equipados con la transmisión S-AWC han agregado un cuarto modo llamado Snow, que proporciona electrónicamente una tracción óptima en todas las ruedas en superficies resbaladizas.
Al circular en círculos, la velocidad media en ambas variantes se mantuvo en unos 50 km/h. Comprobamos el movimiento en diferentes direcciones, con diferente presión sobre el pedal del acelerador, con diferentes estados del sistema de estabilización. Como resultado, el Outlander "activo" resultó ser constantemente un poco más rápido, en una fracción de segundo, pero si apaga el sistema de estabilización, el intervalo de tiempo aumenta. Sí, la diferencia es pequeña, pero el conductor sentado al volante de los modelos probados experimenta sensaciones completamente diferentes. Al conducir un Outlander normal, debe colocar el volante en el ángulo de dirección requerido, presionar el acelerador y no operar el volante. Volvían a la trayectoria anterior; cuando se producía un patinazo en una curva, sólo ayudaba reducir la velocidad y las acciones del volante no conducían a nada. Y el sistema de estabilización no permitía aumentar la velocidad. Surgieron sensaciones completamente diferentes al conducir un crossover con diferencial activo, que devolvió la sensación de control real de un automóvil, y no de un robot de juego, un simulador. Aquí, cuando se produce un derrape o una premonición de su aparición, basta con girar el volante en el grado requerido, presionar un poco el pedal del acelerador y listo: ¡el automóvil ya está en su trayectoria! Por lo tanto, el Outlander con transmisión S-AWC activa se vuelve más seguro y predecible de conducir.
Deslizándose sobre basalto
El coeficiente de adherencia de las ruedas con basalto húmedo es aproximadamente el mismo que con hielo, y en tales condiciones los modelos Mitsubishi Outlander probados mostraron diferencias significativas en su comportamiento. El Mitsubishi “activo”, al conducir como una serpiente, permite un ligero balanceo y es más susceptible a derrapar.
Un patinazo es una violación de la dirección de movimiento de un vehículo a lo largo del plano longitudinal.
Pero esto no da miedo, porque si sucede algo, la electrónica intervendrá: al acercarse a curvas cercanas a las críticas, corta la tracción y toma parcialmente el control, lo que hace que conducir un crossover de este tipo sea más interesante y al mismo tiempo más seguro.
Al acelerar desde parado en la misma superficie, el Outlander con diferencial activo volvió a estar por delante: comenzó con más confianza con menos deslizamiento de las ruedas, mientras que el crossover con diferencial convencional pretendía ir hacia un lado, pero el sistema de estabilización lo corrigió de inmediato. . No hubo diferencia en el movimiento cuando todo el automóvil o parte de él estaba sobre una superficie resbaladiza.
¿Para qué sirve el S-AWC?
El Mitsubishi Outlander de prueba está equipado con un motor bastante potente que desarrolla 230 CV, pero no puede considerarse un crossover deportivo e incluso el diferencial activo instalado en uno de ellos no añade velocidad. La transmisión S-AWC avanza en la carretera solo en una fracción de segundo, por lo que su objetivo principal es aumentar la seguridad activa, lo que se manifiesta no sólo al conducir bajo tracción, sino también al soltar bruscamente el acelerador. Un diferencial activo también puede ayudar al conducir fuera de la carretera; en este caso, el conductor dispone de un bloqueo delantero controlado electrónicamente. Pero esto todavía no es un SUV, y en condiciones todoterreno graves, el diferencial activo no ayudará; lo más probable es que el acoplamiento entre ejes se sobrecaliente y es posible que no ayude a un diseño inteligente.
En la conducción deportiva y cotidiana, el diferencial activo cumple diferentes funciones: el conductor que lo utiliza desarrolla mayor velocidad y el conductor normal obtiene mayor seguridad del vehículo, ya que se reduce la tendencia del vehículo a patinar. Y al mismo tiempo, en una situación difícil, un diferencial activo permite a una persona que no tiene habilidades de conducción profundas evitar muchos errores. Para los profesionales, quizás un coche con diferencial convencional resulte incluso más interesante desde el punto de vista de la conducción, ya que permite permanecer uno a uno con el coche sin intervención electrónica.
Por lo tanto, ¡definitivamente vale la pena pagar de más 20.000 rublos por un diferencial activo tan inteligente cuando el automóvil cuesta un millón y medio!
Esquema de funcionamiento del diferencial activo en el Outlander.
El principio de funcionamiento del diferencial activo S-AWC se basa en la implementación del control del vector de empuje, pero el esquema de funcionamiento en el Lancer Evolution y en el Mitsubishi Outlander es significativamente diferente. Así, en el Evolution, el diferencial activo está situado en el eje trasero y añade tracción a la rueda exterior en relación al giro que se realiza, eliminando el subviraje. Esto se logra mediante dos embragues, cada uno de los cuales dirige el par a su propia rueda.
Pero la forma en que funciona el S-AWC en el Outlander es completamente diferente, aunque sólo sea porque está instalado en el eje delantero. El papel principal lo desempeña aquí el embrague multidisco, que actúa como cierre suave. Para comprimir los embragues, la electrónica envía una señal de adelanto en el momento adecuado, y un autobloqueo mecánico actuaría con un ligero retraso. La dirección asistida eléctrica activa del Mitsubishi probado compensa el diferencial, eliminando la dirección brusca debido a la diferencia de par en las ruedas delanteras derecha e izquierda, lo que evita que se le escape el volante de las manos. Naturalmente, cualquier situación de emergencia no surge sin la intervención del sistema de estabilización electrónica del crossover, que limita la potencia del motor y los mecanismos de freno que agarran las ruedas.
S-AWC: historia de la creación
Los japoneses fueron los primeros en crearlo e introducir este concepto en uso. Entonces, en 1996, Mitsubishi instaló el primer diferencial activo en el eje trasero del Lancer Evo IV con tracción total, y en 1997, Honda instaló un sistema de vectorización de torque en el cupé Prelude con tracción delantera. Curiosamente, los alemanes, que siempre están entre los primeros en, si no crear, instalar cosas de alta tecnología, esta vez comenzaron a introducir un nuevo producto recién en 2007 (¡aunque ya es un producto nuevo!). Estas unidades estuvieron disponibles como opción en el BMW X6 y el Audi S4, pero el diferencial activo sólo se generalizó verdaderamente en el Lancer Evolution. Hoy podemos decir con seguridad que aproximadamente la mitad de los fabricantes de automóviles ofrecen la función de distribución del par entre las ruedas. Sin embargo, no debemos olvidar que no se trata de una mecánica especial, sino simplemente de una imitación electrónica de la misma.
Video Mitsubishi Outlander supera el todoterreno y la nieve
Hoy en día, los aviones de despegue y aterrizaje vertical ya no son una novedad. El trabajo en esta dirección comenzó principalmente a mediados de los años 50 y se desarrolló en diversas direcciones. Durante el trabajo de desarrollo se desarrollaron aviones con instalaciones giratorias y muchos otros. Pero entre todos los desarrollos que aseguraron el despegue y aterrizaje vertical, solo uno recibió un desarrollo digno: un sistema para cambiar el vector de empuje mediante boquillas giratorias de un motor a reacción. Al mismo tiempo, el motor permaneció inmóvil y los cazas Harrier y Yak-38, equipados con centrales eléctricas similares, llegaron a plena producción.
Sin embargo, la idea de utilizar boquillas giratorias para garantizar el despegue y aterrizaje vertical tiene sus raíces a mediados de los años 40, cuando dentro de las paredes del OKB-155, encabezado por el diseñador jefe A.I. Mikoyan, por iniciativa propia, desarrolló un proyecto para dicho avión. Su autor fue Konstantin Vladimirovich Pelenberg (Shulikov), que trabajó en el OKB desde el día de su fundación.
Vale la pena señalar que allá por 1943 K.E. Pelenberg también desarrolló proactivamente un proyecto para un caza con despegue y aterrizaje cortos. La idea de crear una máquina de este tipo surgió del deseo del diseñador de reducir la distancia de despegue para garantizar el trabajo de combate desde los aeródromos de primera línea dañados por aviones alemanes.
A finales de los años 30 y 40, muchos diseñadores de aviones prestaron atención al problema de reducir la distancia de despegue y aterrizaje de un avión. Sin embargo, en sus proyectos intentaron solucionarlo aumentando la sustentación del ala mediante diversas innovaciones técnicas, dando como resultado una gran variedad de diseños, algunos de los cuales llegaron a ser prototipos. Se construyeron y probaron biplanos con ala inferior retráctil en vuelo (cazas IS diseñados por V.V. Nikitin y V.V. Shevchenko) y monoplanos con ala retráctil en vuelo (aviones RK diseñados por G.I. Bakshaev). Además, se sometió a prueba una amplia variedad de mecanizaciones de alas: listones retráctiles y batientes, varios tipos de flaps, alas divididas y mucho más. Sin embargo, estas innovaciones no pudieron reducir significativamente la distancia de despegue y carrera.
En su proyecto, K.V. Pelenberg centró su atención no en el ala, sino en la central eléctrica. Durante el período 1942-1943. Desarrolló y analizó cuidadosamente varios diseños de cazas que utilizaban un cambio en el sector de empuje debido a hélices desviables para acortar el despegue y el viaje. El ala y la cola en estos casos sólo ayudaron a lograr la tarea principal.
El caza que finalmente se desarrolló era un monoplano de dos brazos con un tren de aterrizaje de tres ruedas con soporte delantero. Vigas espaciadas conectaban el ala con la cola, que tenía un estabilizador en movimiento. En las vigas se encontraban los soportes del tren de aterrizaje principal, en la parte delantera del fuselaje se encontraban armas pequeñas y cañones.
La central eléctrica estaba situada en la parte trasera del fuselaje, detrás de la cabina. La potencia se transmitía a través de una caja de cambios y ejes alargados a tornillos empujadores emparejados que tenían contrarrotación. Este último eliminó el par de reacción y aumentó la eficiencia del grupo hélice-motor.
Durante los modos de despegue y aterrizaje, las hélices gemelas, mediante un accionamiento hidráulico, podrían girar hacia abajo en relación con el eje de la caja de cambios, creando así una fuerza de elevación vertical. El diseño de dos vigas facilitó completamente el libre movimiento de las hélices, mientras que en la posición desviada quedaban ligeramente protegidas por el fuselaje y el ala. Al acercarse al suelo o al volar cerca de él, se suponía que las hélices formarían un área de aire denso debajo del avión, creando el efecto de un colchón de aire. Al mismo tiempo, su eficiencia también aumentó.
Naturalmente, cuando las hélices giraban hacia abajo desde el eje longitudinal, se producía un momento de inmersión, pero se contrarrestaba de dos maneras. Por un lado, la desviación del estabilizador móvil, que opera en la zona de soplado activo de las hélices, en un ángulo negativo. Por otro lado, la desviación de la consola del ala en el plano de la cuerda hacia adelante en un ángulo correspondiente a las condiciones de equilibrio para una dirección dada del vector de empuje. Cuando el avión pasó al vuelo horizontal después de alcanzar una altitud segura, las hélices giraron a su posición original.
Si se implementara este proyecto, el caza propuesto podría tener una distancia de despegue muy corta, pero para el despegue vertical la potencia de los motores que existían en ese momento claramente no era suficiente. Por lo tanto, para un proyecto de este tipo, con el fin de reducir las distancias de despegue y aterrizaje, así como el despegue y el aterrizaje a lo largo de una trayectoria empinada cercana a la vertical, se requirieron uno o dos motores de alta potencia que funcionaran sincrónicamente en el mismo eje.
Diseñado por K.B. El proyecto del caza de Pelenberg es interesante porque utilizó con gran eficiencia el empuje de la hélice para crear sustentación adicional para el avión y medios de equilibrio aerodinámico inusuales para esa época: un ala móvil o, como se la llama ahora, un ala de geometría variable, también. como estabilizador controlado. Es interesante notar que estas y algunas otras innovaciones técnicas propuestas por el diseñador en este proyecto se adelantaron significativamente a su tiempo. Sin embargo, más tarde encontraron una aplicación valiosa en la construcción de aviones.
El proyecto del caza de despegue y aterrizaje corto siguió siendo un proyecto, pero solo fortaleció el deseo del autor de crear un avión de despegue y aterrizaje vertical. Konstantin Vladimirovich entendió que la posibilidad del despegue vertical abría oportunidades tácticas invaluables para la aviación militar. En este caso, los aviones podrían tener su base en aeródromos no pavimentados, utilizando zonas de tamaño limitado, y en las cubiertas de los barcos. La relevancia de este problema estaba clara ya entonces. Además, con el aumento de las velocidades máximas de vuelo de los cazas, sus velocidades de aterrizaje aumentaron inevitablemente, lo que hizo que el aterrizaje fuera difícil e inseguro; además, aumentó la longitud requerida de las pistas.
Al final de la Gran Guerra Patria, con la aparición en nuestro país de los motores a reacción alemanes capturados YuMO-004 y BMW-003 y luego los motores Derwent-V, Nin-I y Nin-II adquiridos a la empresa inglesa Rolls-Royce. ", fue posible resolver con éxito muchos problemas en la industria nacional de aviones a reacción. Es cierto que su potencia aún era insuficiente para resolver el problema, pero esto no detuvo el trabajo del diseñador del avión. En ese momento, Konstantin Vladimirovich no solo trabajaba en la oficina de diseño del diseñador jefe A.I. Mikoyan, pero también enseñó en el Instituto de Aviación de Moscú.
Al desarrollo de un caza con despegue y aterrizaje vertical, que utilizaba un motor turborreactor (TRD) como central eléctrica, K.V. Pelenberg empezó a trabajar a principios de 1946 por iniciativa propia y a mediados de año el proyecto de la máquina estaba prácticamente terminado. Como en el proyecto anterior, eligió un diseño con una planta de energía fija y el despegue vertical fue garantizado por un vector de empuje variable.
Una característica del esquema propuesto era que la tobera cilíndrica del motor a reacción terminaba en dos canales simétricamente divergentes, en cuyos extremos se instalaban toberas que giraban en un plano vertical.
Una ventaja significativa del dispositivo propuesto fue la simplicidad del diseño, la ausencia de la necesidad de modificar la boquilla del motor y la comparativa facilidad de control. Al mismo tiempo, girar las boquillas no requirió más esfuerzo ni dispositivos complejos, como, por ejemplo, en el caso de cambiar el vector de empuje girando toda la central eléctrica.
El caza desarrollado por Konstantin Vladimirovich era un monoplano con un diseño de motor modificado. El motor turborreactor inglés más potente "Nin-II" con un empuje de 2270 kgf debía servir como planta de energía en ese momento. El suministro de aire se realizaba a través de la entrada de aire frontal. Al configurar la máquina, uno de los requisitos principales era que el eje del vector de empuje, al desviar las boquillas, pasara cerca del centro de gravedad de la aeronave. Dependiendo del modo de vuelo, las boquillas debían girarse en los ángulos más favorables, entre 0 y 70°. La mayor desviación de la boquilla correspondió al aterrizaje, que estaba previsto realizarse en el modo de funcionamiento máximo del motor. También se suponía que cambiar el vector de empuje se utilizaría para frenar el avión.
Mientras tanto, debido a la ubicación de la central eléctrica en un ángulo de 10-15° con respecto al plano horizontal del caza, el rango de desviación de las toberas con respecto al eje del motor osciló entre +15° y -50°. El diseño propuesto encaja bien en el fuselaje. La correspondiente rotación e inclinación del plano de rotación de las boquillas permitió no espaciarlas demasiado entre sí. A su vez, esto hizo posible aumentar el diámetro de los canales; este parámetro bastante crítico se optimizó teniendo en cuenta la sección media del fuselaje para que los canales encajaran en sus dimensiones.
Tecnológicamente, ambos canales conectados a la parte fija, junto con el mecanismo de control de rotación, formaban una unidad, que se conectaba a la tobera cilíndrica del motor mediante una brida. Las boquillas se fijaron a los extremos de los canales mediante cojinetes de empuje. Para proteger la junta móvil de los efectos de los gases calientes, los bordes de la boquilla bloquearon el espacio en el plano de rotación. El enfriamiento forzado de los cojinetes se organizó extrayendo aire de la atmósfera.
Para desviar las boquillas, se planeó utilizar un accionamiento hidráulico o electromecánico montado en la parte estacionaria de la boquilla y un engranaje helicoidal montado en la boquilla con un sector dentado. El propulsor era controlado por el piloto de forma remota o automática. La igualdad de los ángulos de rotación se logró mediante la activación simultánea de los accionamientos. Su control estaba sincronizado y el ángulo máximo de desviación se fijaba mediante un limitador. La boquilla también estaba equipada con paletas guía y una carcasa diseñada para enfriarla.
Así, el chorro de gas se ha convertido en un medio bastante potente para garantizar el despegue y el aterrizaje vertical. Su uso como tren de aterrizaje para un caza con un empuje del motor de aproximadamente 2000 kgf redujo el área del ala tanto que podría convertirse en un elemento de control. Una reducción significativa de las dimensiones del ala, que con números de Mach elevados, como se sabe, constituye la resistencia principal del avión, permitió aumentar significativamente la velocidad de vuelo.
Después de familiarizarse con el proyecto. AI. Mikoyan aconsejó a K.V. Pelenberg para registrarlo como invención. Los documentos pertinentes fueron enviados a la Oficina de Invenciones del Ministerio de Industria Aeronáutica el 14 de diciembre de 1946. En la solicitud, enviada junto con una nota explicativa y dibujos titulados "Tobera giratoria de un motor turborreactor", el autor solicitó registrar este propuesta como una invención “para asegurar la prioridad”.
Ya en enero de 1947 se celebró una reunión de la comisión de expertos en el departamento técnico del MAP bajo la presidencia del Candidato de Ciencias Técnicas V.P. Gorski. La comisión también incluyó a A.N. Volokov, B.I. Cheranovsky y L.S. Kamennomostsky. En su decisión del 28 de enero, la comisión señaló que esta propuesta era correcta en principio y recomendó que el autor continuara trabajando en esta dirección. Además, señaló que reducir el área del ala no es apropiado, ya que en caso de falla de la central eléctrica, el aterrizaje del avión sería problemático.
Pronto el proyecto del avión recibió una elaboración constructiva hasta tal punto que esto le dio al autor la base para su consideración en TsAGI, CIAM, OKB de la Planta No. 300 y otras organizaciones, donde el proyecto también recibió una evaluación positiva. Como resultado, el 9 de diciembre de 1950, la solicitud de K.V. Pelenberg fue aceptado para la consideración de la Oficina de Invenciones y Descubrimientos del Comité Estatal para la Introducción de Tecnología Avanzada en la Economía Nacional. Al mismo tiempo, se prohibió la publicación de la invención propuesta.
Por supuesto, el proyecto aún no ha cubierto ni pudo cubrir de inmediato todas las sutilezas asociadas con la creación de un avión de despegue vertical. Además, tuve que trabajar solo. Pero aunque surgieron muchas dificultades técnicas y nuevos problemas, ya entonces quedó claro que el proyecto era real, que era el comienzo de una nueva dirección en la aviación moderna.
La boquilla giratoria por sí sola no resolvió todos los problemas que surgen durante el despegue vertical. Como se indica en la decisión de la comisión de expertos del MAP,
"... cuando cambia la dirección del chorro de gas, la estabilidad y el equilibrio de la aeronave cambiarán, lo que provocará dificultades de control durante el despegue y el aterrizaje".
Por tanto, además de cambiar el vector de empuje, era necesario solucionar el problema de la estabilización del vehículo, ya que en ausencia de flujo de aire alrededor del ala y la cola, ya no desempeñaban el papel de estabilizadores.
Para resolver este problema, Konstantin Vladimirovich ideó varias opciones de estabilización. En primer lugar, el desequilibrio del avión cuando el vector de empuje se desvía en vuelo se puede contrarrestar cambiando los ángulos de ataque del estabilizador. En segundo lugar, a bajas velocidades de vuelo, propuso el uso de un dispositivo de chorro adicional (autónomo o que utiliza escape de gas de la parte postcompresor del motor). Trabajar con el segundo método fue una tarea de enormes proporciones, ya que sin investigación y purga en un túnel de viento era imposible juzgar el comportamiento del avión con un chorro de gas desviado cerca del suelo.
El hecho es que cuando se producen perturbaciones transversales iniciales cerca del suelo, las aceleraciones angulares del ala aumentan rápidamente, lo que conduce a ángulos de balanceo críticos del avión. Al controlar manualmente la estabilización lateral, el piloto, por razones subjetivas, no tiene tiempo de reaccionar a tiempo ante la aparición del balanceo inicial. Debido al retraso en la entrada del control, así como a una cierta inercia del sistema, el control manual no puede garantizar una restauración rápida y fiable del equilibrio lateral dañado. Además, el flujo de gas que desciende del motor a reacción, capturando masas de aire adyacentes, hace que el aire fluya desde la superficie superior del ala hacia la inferior, lo que hace que la presión en la parte superior del ala aumente y disminuya debajo de ella. Esto reduce la sustentación del ala, reduce la amortiguación y dificulta la estabilización del avión en alabeo. Por lo tanto, en particular, el control de balanceo requería el doble de sensibilidad que el control de cabeceo.
En este sentido, en 1953 K.V. Pelenberg desarrolló un sistema de estabilización lateral para su proyecto de caza VTOL. Su peculiaridad era el uso de dos giroestabilizadores de balanceo en el avión, que se colocaban en el ala (uno en cada consola) a la distancia máxima del eje longitudinal de la máquina. Para su funcionamiento se utilizaba parte de la energía del chorro de gas del motor turborreactor. El sistema se puso en funcionamiento con ayuda de giroscopios, que son sensores de la posición estabilizada de la aeronave en alabeo y al mismo tiempo distribuidores de la dirección de recuperación de las fuerzas reactivas.
Cuando el avión rodaba, los giroestabilizadores creaban dos momentos reactivos iguales aplicados a las consolas y actuando en la dirección opuesta al rollo. A medida que aumentaba el rollo del avión, los momentos de recuperación aumentaban y alcanzaban su valor máximo cuando se alcanzaba el ángulo de balanceo máximo permitido bajo condiciones de seguridad. Este sistema tenía la ventaja de que se ponía en funcionamiento automáticamente, sin la participación del piloto y sin conexiones intermedias, no tenía inercia, tenía una alta sensibilidad y una constante disponibilidad para el trabajo, y también creaba las condiciones para la amortiguación aerodinámica del ala.
Los estabilizadores girogás se pusieron en funcionamiento durante los modos de despegue y aterrizaje simultáneamente con la rotación de las toberas principales del turborreactor y la transferencia de los motores al empuje vertical. Para estabilizar la aeronave en los tres ejes, en este momento también se puso en funcionamiento el sistema de estabilización de cabeceo. Para activar los estabilizadores de balanceo, el piloto abrió los amortiguadores ubicados en la parte de turbina del motor a reacción. Parte del flujo de gas, que en este lugar tenía una velocidad de aproximadamente 450 m/s, se precipitó hacia el gasoducto y de allí hacia el bloque giratorio, que lo dirigió en la dirección necesaria para que el rollo ascendiera. Cuando se abrieron las aletas, las aletas superior e inferior se abrieron automáticamente, cubriendo los recortes del ala.
En el caso de que el ala del avión ocupara una posición estrictamente horizontal con respecto a los ejes longitudinal y transversal, las ventanas superior e inferior de los girobloques derecho e izquierdo estaban abiertas a la mitad de su tamaño. Los flujos de gas salieron a velocidades iguales hacia arriba y hacia abajo, creando fuerzas de reacción iguales. Al mismo tiempo, la salida de gas hacia arriba del bloque giroscópico impidió el flujo de aire desde la superficie superior del ala a la inferior y, en consecuencia, el vacío sobre el ala disminuyó cuando se desvió el vector de empuje del motor.
Cuando aparecía un balanceo, el amortiguador estabilizador de giro-gas en la consola del ala bajaba reducía la salida de gas hacia arriba y aumentaba la salida de gas hacia abajo, y en la consola elevada sucedía lo contrario. Como resultado, la fuerza reactiva dirigida hacia arriba sobre la consola bajada aumentó y se creó un momento de recuperación. En la consola del ala ascendente, por el contrario, la fuerza reactiva que actúa hacia abajo aumentó y surgió un momento de recuperación igual, actuando en la misma dirección. Cuando el rollo estuvo cerca del máximo seguro, los amortiguadores del bloque giratorio se abrieron por completo: en la consola bajada para permitir que el gas fluya hacia abajo y en la consola elevada para permitir que el gas fluya hacia arriba, como resultado de lo cual surgieron dos momentos iguales. creando un momento de restauración total.
La parte principal del estabilizador desarrollado fue la unidad giroscópica. Su semieje delantero estaba rígidamente unido a la caja exterior y el semieje trasero estaba rígidamente unido al receptor de gas. Los semiejes proporcionaban al bloque giratorio una rotación libre con respecto al eje, que, al instalar el estabilizador de balanceo en el ala, debía colocarse estrictamente paralelo al eje longitudinal de la aeronave. En el plano de conexión del receptor de gas con el hidrobloque había una ventana perfilada, parcialmente cerrada en la parte inferior y superior con una compuerta. En este plano, el girobloque y el receptor se acercaron entre sí con un espacio mínimo, asegurando la libre rotación del girobloque. Para evitar fugas innecesarias de gas, el plano de unión tenía una junta laberíntica.
El receptor albergaba un mecanismo de distribución de gas. Su función era dirigir el flujo de gas desde la línea principal a las cámaras superior o inferior del girobloque, que luego fluía a través de las ventanas entre las palas de los discos del girobloque. Dependiendo de en qué dirección se giraba el bloque, la compuerta cerraba la ventana superior o la inferior, transfiriendo gas desde la línea principal a una de las cámaras. Cuando el giroscopio estaba en funcionamiento, el bloque mantenía constantemente una posición horizontal, y la rotación del amortiguador y la derivación del gas hacia las cámaras se producía como resultado de la rotación del receptor de gas con respecto al eje transversal causada por la inclinación del ala. Cuanto mayor era el ángulo de balanceo, más se abría una ventana del girobloque y más se cerraba la otra.
El girobloque se instaló en una caja rígida, a la que se fijaron dos pares de escudos mediante bisagras, cubriendo los cortes del ala en la parte superior e inferior. En posición cerrada, los flaps se ajustan perfectamente a los listones y al resto de la superficie del ala, sin alterar su contorno. También fueron abiertos por el piloto simultáneamente con la válvula de gas del motor a reacción.
Los giroestabilizadores estaban montados en las consolas de las alas de tal manera que los planos de los giroscopios se encontraban en el plano de los ejes longitudinal y transversal del avión. Para aviones de tamaño relativamente pequeño, que pueden tener ángulos de oscilación de cabeceo significativos, para evitar el fenómeno de precesión del giroscopio, se planeó introducir una conexión en paralelogramo entre los ejes transversales de los girobloques derecho e izquierdo para mantenerlos unidos.
Según los cálculos, la estabilización lateral de un caza de despegue vertical que pesa 8.000 kg con una relación empuje-peso igual a uno y una potencia extraída del motor turborreactor del 3-4% podría proporcionarse mediante giroestabilizadores ubicados a 2,25 m del eje longitudinal En este caso, fueron suficientes diámetro 330 mm, altura - 220 mm, longitud de la caja exterior - 350 mm, ancho de la caja interior - 420 mm, diámetro del gasoducto - 142 mm, distancia entre los ejes del el bloque y el gasoducto - 295 mm. Estas instalaciones de alas podrían crear momentos de adrizamiento de 100 kgm cada uno con un ángulo de balanceo de 10°, y de 220 kgm con un ángulo de balanceo de 25-30°.
Sin embargo, este proyecto de caza de despegue y aterrizaje vertical no estaba destinado a hacerse realidad en ese momento; también estaba muy por delante de las capacidades técnicas de esa época. Y los círculos oficiales se mostraron muy escépticos respecto a él. Dado que en la URSS la economía planificada, que fue elevada a un nivel absoluto, aparentemente también implicaba invenciones planificadas, siempre hubo una falta de capital de trabajo libre en las oficinas de diseño para su propia I+D a gran escala. Por lo tanto, el proyecto de iniciativa para un avión nacional de despegue y viaje vertical quedó en el papel en el futuro.
Mientras tanto, en el Reino Unido se tomó más en serio la idea de desarrollar un avión a reacción de despegue y desplazamiento vertical (VTOL). En 1957, la empresa "Hauker Sidley" comenzó a desarrollar de forma proactiva un avión de este tipo y, aunque tampoco tenían experiencia en la creación de máquinas de esta clase, después de sólo tres años despegó el caza experimental R. 1127 "Kestrel". Y seis años más tarde, sobre esta base se construyó un avión de ataque experimental Harrier, un prototipo de vehículos del mismo nombre, ahora adoptado no solo por la Royal Air Force británica sino también por otros países del mundo.
En la Unión Soviética, tal vez solo el LII realmente estudió la posibilidad de crear un avión a reacción de despegue y aterrizaje vertical. En 1958, un grupo liderado por A.H. Rafaelianos, desarrollaron y construyeron un dispositivo experimental llamado "Turbolet".
Sus vuelos demostraron la posibilidad fundamental de crear un avión con control a reacción en los modos de despegue vertical, vuelo estacionario y aterrizaje, así como durante la transición al vuelo horizontal. Sin embargo, la idea de crear un avión de despegue y aterrizaje vertical aún no había captado la atención de las autoridades oficiales, aunque la "cartera" de diseñadores nacionales incluía un proyecto para dicho avión y la experiencia acumulada durante las pruebas. del “Turbolet”.
Sólo a finales de 1960, cuando el avión R. 1127 Kestrel ya estaba volando y aparecieron las primeras publicaciones detalladas sobre él, pareció "abrirse paso" en los círculos oficiales. El Comité Central del PCUS y el Consejo de Ministros de la URSS pensaron seriamente y decidieron una vez más “alcanzar y superar al Occidente en decadencia”. Como resultado, después de casi un año de correspondencia entre todas las organizaciones interesadas, se confió al OKB-115 el trabajo de diseño y construcción de un avión de despegue y aterrizaje vertical, sobre la base de su Resolución conjunta del 30 de octubre de 1961. por el diseñador jefe A.S. Yakovleva. El desarrollo de la central eléctrica fue confiado a OKB-300, el diseñador jefe S.K. Tumansky. Es cierto que vale la pena señalar que allá por 1959, el vicepresidente del Consejo de Ministros de la URSS D.F. Ustinov, presidente del Comité Estatal de Tecnología de Aviación P.V. Dementiev y el Comandante en Jefe de la Fuerza Aérea SA K, A. Vershinin preparó un proyecto de Resolución en el que planeaban confiar la creación de un caza experimental con despegue y aterrizaje vertical a la Oficina de Diseño del Diseñador Jefe G.M. Berneva.
En el otoño de 1962, salió del taller de montaje el primero de tres prototipos del avión, llamado Yak-Zb, destinado a pruebas de laboratorio; el 9 de enero de 1963, el piloto de pruebas Yu.A. Garnaev realizó el primer ahorcamiento atado a la segunda copia del Yak-Z6, y el 23 de junio, de forma gratuita. Durante las pruebas Yu.A. Garnaev fue reemplazado por el piloto de pruebas V.G. Mukhin, quien el 24 de marzo de 1966 realizó el primer vuelo de despegue y aterrizaje vertical en el tercer vehículo experimental. La central eléctrica Yak-Zb estaba propulsada por dos motores turborreactores R-27-300 equipados con toberas giratorias. Posteriormente, la experiencia de construir y probar el avión experimental Yak-36 sirvió de base para la creación del avión de combate VTOL Yak-38 (Yak-ZbM), que se puso en producción en serie y fue utilizado por la aviación de la Armada.
Mientras tanto, el 29 de agosto de 1964 (¡18 años después!), el Comité Estatal de Invenciones y Descubrimientos emitió a K.V. Shulikov (Pelenberg) certificado de derechos de autor No. 166244 para la invención de una boquilla de motor a reacción giratoria con prioridad del 18 de diciembre de 1946. Sin embargo, en ese momento la URSS no era miembro de la organización internacional de invenciones y descubrimientos y, por lo tanto, este proyecto no pudo recibir reconocimiento mundial, ya que los derechos de autor se aplicaban únicamente al territorio de la URSS. En ese momento, el diseño de la boquilla giratoria había encontrado una aplicación práctica en la ingeniería aeronáutica y la idea de un avión de despegue vertical se estaba generalizando en la aviación mundial. Por ejemplo, el ya mencionado Kestrel inglés R.1127 estaba equipado con un motor turborreactor Pegasus con cuatro boquillas giratorias.
En octubre de 1968, P. O. Sukhoi, en cuya oficina de diseño trabajaba Konstantin Vladimirovich en ese momento, envió una petición a S. K. Tumansky para que pagara una remuneración al autor, ya que la empresa dirigida por este último había dominado la producción en serie de motores a reacción con un dispositivo de boquilla. realizado de acuerdo con la propuesta K.V. Esquema Shulikov. Como señaló Pavel Osipovich en su discurso, en términos de su importancia técnica, este invento fue uno de los más grandes que se han realizado en el campo de la tecnología aeronáutica.
Y el 16 de mayo de 1969, el llamamiento de P. O. Sukhoi fue apoyado por A. A. Mikulin, quien enfatizó que la invención de K.V. Shulikov fue revisado por él en 1947 y "considerado como una solución técnica nueva e interesante que promete en el futuro una perspectiva real de utilizar el empuje del motor para facilitar el despegue y el aterrizaje de aviones". Además, en ese momento se habían recibido conclusiones positivas sobre el proyecto VTOL de 1946 de CIAM (No. 09-05 del 12 de abril de 1963, firmado por V.V. Yakovlevsky), TsAGI (No. 4508-49 del 16 de enero de 1966, firmado G.S. Byushgens), consejo técnico de OKB-424, así como la decisión de BRIZ MAP (de fecha 22 de julio de 1968).
La solicitud de pago de remuneración por la invención de la boquilla rotativa fue examinada en una reunión del consejo técnico OKB-300 celebrada el 10 de octubre de 1969. Durante el debate se observó que la propuesta de K.V. El esquema de boquilla rotativa de Shulikov se introdujo por primera vez en la URSS en el motor R-27-300 (edición 27), es decir, su uso permitió crear el primer diseño nacional de esta clase. Además, este esquema también se desarrolló tres veces mediante el desarrollo del motor P-27B-300 (ed. 49). En confirmación de esto, al consejo técnico 0KB-ZO0 se le presentó un acta sobre la implementación de la invención bajo el certificado de derechos de autor No. 166244, que fue redactada por el director del OKB M.I. Markov y el representante responsable de BRIZ OKB I.I. Motín, el acto señaló que
Dado que los motores creados según este esquema representaban una nueva dirección prometedora en el desarrollo de la tecnología, la regalía se fijó en 5.000 rublos. Así, el consejo técnico de OKB-300 reconoció que el trabajo de K.V. Shulikova sentó las bases para la creación del primer avión nacional con despegue y aterrizaje vertical.
Teniendo esto en cuenta, se creó el consejo científico y técnico de la Dirección Técnica del MAP, presidido por IT. Zagainova en octubre de 1969 lo consideró legítimo.
“Reconocemos la prioridad en el desarrollo técnico del proyecto del primer avión de despegue vertical con tecnología de aviación nacional”.
Debido a la gran importancia técnica y las perspectivas que tuvo esta invención, que anticipó durante muchos años la llegada de la aviación de despegue y aterrizaje vertical y la consiguiente primacía de la aviación nacional en el desarrollo de este campo de la tecnología, el interés científico y El consejo técnico lo evaluó como una mejora técnica cercana en términos de su importancia para el descubrimiento técnico y recomendó que se pagara al autor la remuneración debida.
Esta es una breve historia del primer proyecto de avión de despegue vertical del mundo. Y aunque fue una creación del destacado ingeniero y diseñador K.V., apasionado por el concepto técnico. Shulikov en la Unión Soviética no estaba encarnado en metal, lo que no resta valor al derecho del autor y de la ciencia y tecnología de la aviación nacional a tener prioridad en la creación de la aviación de despegue vertical.
En la preparación de la publicación se utilizaron materiales documentales amablemente proporcionados por K.V. Shulikov de su archivo personal, así como documentos del Archivo Estatal Ruso de Economía.
Currículum vitae
SHULIKOV (PELENBERG) Konstantin Vladimirovich
Konstantin Vladimirovich Shulikov (Pelenberg) nació el 2 de diciembre de 1911 en la ciudad de Pskov en la familia de un militar. En 1939 se graduó con honores en el departamento de ingeniería aeronáutica del Instituto de Aviación de Moscú con el título de ingeniero mecánico. Sus actividades prácticas en la industria de la aviación K.V. Shulikov comenzó en 1937, compaginando su trabajo con sus estudios en el instituto. Como empleado de la Oficina de Diseño del Diseñador Jefe N.N. Polikarpov, pasó de ser ingeniero de diseño a jefe del sector del ala KB-1. Participó en el diseño y construcción de los cazas I-153 Chaika y I-180.
De diciembre de 1939 a 1951 K.V. Shulikov trabajó en la Oficina de Diseño del Diseñador Jefe A.I. Mikoyan, donde participó activamente en el desarrollo y construcción de los cazas MiG-1, MiG-3, I-250, I-270, MiG-9, MiG-15, MiG-17, el experimental MiG-8 “Duck ”y otros aviones. En la primavera de 1941, fue enviado como parte de la brigada de la planta número 1 que lleva su nombre. Aviakhim está a disposición de las Fuerzas Aéreas de los Distritos Militares Especiales Occidental y Báltico para ayudar al personal técnico de vuelo de las unidades de combate a dominar los cazas MiG-1 y MiG-3. La tarea del equipo también incluyó eliminar las deficiencias identificadas durante la operación y perfeccionar el equipo de acuerdo con los boletines del fabricante. Durante la Gran Guerra Patria, Konstantin Vladimirovich participó en la restauración de los cazas MiG-3, que estaban en servicio con los regimientos de aviación de la Fuerza Aérea del Frente Occidental y la 6.ª Defensa Aérea IAK de Moscú. En 1943, desarrolló una tecnología para fabricar tanques de combustible blandos.
Paralelamente a su trabajo en OKB-155, de 1943 a 1951, K. V. Shulikov enseñó mucho a tiempo parcial en el Instituto de Aviación de Moscú, donde fue miembro del departamento de Diseño de Aeronaves. Dio alrededor de 600 horas de conferencias sobre diseño de aeronaves para estudiantes de quinto año, también fue supervisor de proyectos de diploma, revisor y participó en el desarrollo de material didáctico para estudiantes y graduados.
En 1951, de acuerdo con la orden del MAP, Konstantin Vladimirovich fue trasladado a trabajar en Aviastroyspetstrust No. 5, y en 1955, a disposición del OKB-424 de la planta No. 81 del MAP. En 1959 se traslada a la Oficina de Diseño de General Designer S.A. Lavochkin, donde dirigió el desarrollo y organización de un punto de guía automática para el sistema de misiles Dal en el campo de entrenamiento de Saryshagan en la zona del lago Balkhash. Desde 1968 K.V. Shulikov continuó su carrera en la Oficina de Diseño del Diseñador General P.O. Sujoi. Participó activamente en el desarrollo y construcción del avión supersónico portador de misiles T-4.
De 1976 a 2003, Konstantin Vladimirovich trabajó en la Asociación de Investigación y Producción Molniya, encabezada por G. E. Lozino-Lozinsky. Participó en el diseño y creación de la nave espacial reutilizable "Buran", sus modelos analógicos y experimentales. Muchas de las soluciones técnicas que propuso fueron aceptadas para el desarrollo y la producción.
K.V. Shulikov posee varios trabajos científicos y más de 30 inventos en el campo de la aviación y la astronáutica. Con su participación (conjunto TsAGI, TsNII-30 MO, NII-2 MAP) se llevaron a cabo trabajos de investigación sobre el tema "Investigación del complejo aeroespacial para el lanzamiento aéreo de misiles", incluido el "Estudio de la apariencia del propulsor de avión del producto “100” V.N. Chelomeya basado en el avión supersónico T-4." Desarrolló un proyecto para un avión de despegue y aterrizaje vertical, proyectos para varios sistemas en el campo de la estabilización y controlabilidad de aviones, un proyecto para una plataforma estabilizadora para una estación astronómica de gran altitud de la Academia de Ciencias de la URSS para levantar un un gran telescopio de 7,5 toneladas de peso hacia la estratosfera, un proyecto de escalera inflable para que los cosmonautas trabajen en el espacio exterior, etc.
Ladoga-9 UV
Recientemente, ha desarrollado proyectos para el avión anfibio bimotor multipropósito “Ladoga-bA” con 6 asientos y “Ladoga-9I” con 9-11 asientos. En 1997, el proyecto del avión anfibio Ladoga-bA recibió la medalla de oro en la exposición mundial Bruselas-Eureka-97.
O partes de él.
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Los primeros experimentos relacionados con la implementación práctica de la vectorización de empuje variable en aviones se remontan a 1957 y se llevaron a cabo en el Reino Unido como parte de un programa para crear un avión de combate con despegue y aterrizaje vertical. El prototipo, denominado P.1127, estaba equipado con dos boquillas giratorias de 90° ubicadas a los lados del avión en el centro de gravedad, que proporcionaban movimiento en los modos de vuelo vertical, de transición y horizontal. El primer vuelo del R.1127 tuvo lugar en 1960, y en 1967 se creó sobre su base el primer avión VTOL de producción, el Harrier.
Un importante paso adelante en el desarrollo de motores con vectorización de empuje variable en el marco de los programas VTOL fue la creación en 1987 del VTOL supersónico soviético Yak-41. La característica distintiva fundamental de este avión era la presencia de tres motores: dos de elevación y uno de propulsión de elevación con una boquilla giratoria ubicada entre los brazos de cola. El diseño de tres secciones de la tobera del motor de propulsión de elevación permitía girar 95° hacia abajo desde la posición horizontal. \
Ampliación de las características de maniobrabilidad.
Incluso durante el trabajo en el R.1127, los probadores notaron que el uso de un vector de empuje desviado en vuelo facilita en cierta medida las maniobras del avión. Sin embargo, debido al insuficiente nivel de desarrollo tecnológico y a la prioridad de los programas VTOL, hasta finales de los años 1980 no se llevaron a cabo trabajos serios en el campo del aumento de la maniobrabilidad mediante aviones de alta tecnología.
En 1988, basado en el caza F-15 B, se creó un avión experimental con motores con boquillas planas y desviación del vector de empuje en el plano vertical. Los resultados de los vuelos de prueba mostraron la alta eficiencia del OVT para aumentar la capacidad de control de la aeronave en ángulos de ataque medios y altos.
Aproximadamente al mismo tiempo, se desarrolló en la Unión Soviética un motor con una desviación axisimétrica de una boquilla de sección transversal circular, cuyo trabajo se llevó a cabo en paralelo con el trabajo en una boquilla plana con una desviación en el plano vertical. Dado que la instalación de una boquilla plana en un motor a reacción está asociada con una pérdida de empuje del 10-15%, se dio preferencia a una boquilla redonda con desviación axisimétrica, y en 1989 tuvo lugar el primer vuelo del caza Su-27 con un motor experimental. lugar.
Principio de operación
Un esquema con desviación del flujo en la parte subsónica se caracteriza por la coincidencia del ángulo de desviación mecánica con el dinámico del gas. Para un circuito con desviación solo en la parte supersónica, el ángulo dinámico del gas difiere del mecánico.
El diseño del diagrama de boquillas que se muestra en arroz. 1a, debe tener una unidad adicional que asegure la desviación de toda la boquilla. Diagrama de boquilla con desviación de flujo solo en la parte supersónica en arroz. 1b de hecho, no dispone de elementos especiales que aseguren la desviación del vector de empuje. Las diferencias en el funcionamiento de estos dos esquemas se expresan en el hecho de que para garantizar el mismo ángulo efectivo de desviación del vector de empuje, el esquema con desviación en la parte supersónica requiere grandes pares de control.
Los esquemas presentados también requieren resolver los problemas de garantizar características peso-dimensionales, confiabilidad, vida útil y velocidad aceptables.
Hay dos esquemas de control del vector de empuje:
- con control en un plano;
- con control en todos los planos (con desviación en todos los ángulos).
Control vectorial de empuje dinámico de gas (GUVT)
Se puede lograr una alta eficiencia del control del vector de empuje utilizando control vectorial de empuje dinámico de gas (GUVT) debido al suministro asimétrico de aire de control en la trayectoria de la boquilla.
Una boquilla dinámica de gas utiliza una técnica de "chorro" para cambiar el área efectiva de la boquilla y desviar el vector de empuje, mientras que la boquilla no es ajustable mecánicamente. Esta boquilla no tiene partes móviles calientes y muy cargadas, se adapta bien a la estructura del avión, lo que reduce el peso de este último.
Los contornos exteriores de la boquilla fija pueden combinarse perfectamente con los contornos de la aeronave, mejorando las características de baja observabilidad del diseño. En esta boquilla, el aire del compresor se puede dirigir a los inyectores en la sección crítica y en la parte en expansión para cambiar la sección crítica y controlar el vector de empuje, respectivamente.
La formación de fuerzas de control está garantizada por el siguiente orden de operaciones.
- En la primera fase de operación de la boquilla. (Figura 5) aumentar el ángulo de desviación de las aletas de la parte divergente de la boquilla - ángulo α instalación de trampillas de salida de la parte en expansión 3 boquillas
- En la segunda fase (Figura 6), en el modo de generar fuerzas de control en parte de la superficie de la boquilla, las compuertas se abren 8 para que el aire atmosférico entre en partes de la superficie lateral de la parte en expansión de la boquilla 3 . En Fig.6 vista mostrada A y la dirección del flujo de aire atmosférico a través de orificios abiertos con amortiguadores en parte de la superficie lateral. Compuertas de conmutación 8 en la mitad opuesta de la parte lateral que se expande de la boquilla provoca la desviación del chorro y el vector de empuje del motor en ángulo β en la dirección opuesta.
Para crear fuerzas de control en un motor con boquilla supersónica, puede cambiar ligeramente la parte supersónica de una boquilla existente. Esta actualización relativamente simple requiere cambios mínimos en las piezas y conjuntos principales de la boquilla estándar original.
Durante el diseño, la mayoría (hasta el 70%) de los componentes y partes del módulo de boquillas no se pueden cambiar: la brida de montaje al cuerpo del motor, el cuerpo principal, los accionamientos hidráulicos principales con unidades de fijación, palancas y soportes, así como mientras la sección crítica se aletea. Se cambian los diseños de las aletas y espaciadores de la parte expansiva de la boquilla, cuya longitud aumenta, y en la que se realizaron orificios con amortiguadores giratorios y actuadores hidráulicos. Además, se cambia el diseño de las trampillas externas y se sustituyen los cilindros neumáticos de las mismas por cilindros hidráulicos, con una presión de trabajo de hasta 10 MPa (100 kg/cm2).
Vector de empuje desviable
Vector de empuje desviable (OVT) - función de la boquilla, cambiando la dirección del chorro. Diseñado para mejorar las características tácticas y técnicas de la aeronave. Una boquilla de chorro ajustable con un vector de empuje desviable es un dispositivo con tamaños de sección transversal crítica y de salida variables dependiendo de los modos de funcionamiento del motor, en cuyo canal se acelera el flujo de gas para crear un empuje del chorro y la capacidad de desviar el vector de empuje en todas las direcciones.
Aplicación en aviones modernos.
Actualmente, el sistema de desviación del vector de empuje se considera uno de los elementos obligatorios de un avión de combate moderno debido a la mejora significativa en las cualidades de vuelo y combate que supone su uso. También se están estudiando activamente las cuestiones de modernizar la flota existente de aviones de combate que no tienen OVT mediante la sustitución de motores o la instalación de unidades OVT en motores estándar. La segunda opción fue desarrollada por uno de los principales fabricantes rusos de motores turborreactores: la empresa Klimov, que también produce la única boquilla en serie del mundo con desviación del vector de empuje en todos los ángulos para su instalación en los motores RD-33 (familia de cazas MiG-29 ) y AL-31F (cazas de marca Su).
Aviones de combate con vectorización de empuje:
Con desviación del vector de empuje simétrica
- Su-27SM2 (motor AL-31F-M1, Producto 117S)
- Su-30 (motor AL-31FP)
- PAK FA (prototipo)
- F-15 S (experimental)
En slalom, los balanceos son idénticos, es decir, también altos, ¡pero no hay rastro de subviraje! A la misma velocidad a la que la versión “no sistemática” deslizaba su parte delantera con todas sus fuerzas, el Outlander Sport simplemente gira y sigue adelante. El contraste es especialmente llamativo en un arco con un radio decreciente, donde el comportamiento del coche parecía completamente irreal. Si la versión normal difícilmente podía completar este ejercicio a una velocidad de 30 km/h, la nueva modificación, que tiene S-AWC, lo completó fácilmente a 40 km/h.
El coche se comporta con mucha más confianza tanto en la circunferencia (el deslizamiento comienza más tarde) como durante la "reorganización", que también se puede realizar a mayor velocidad y, a diferencia de la versión normal, casi sin derrapar. En resumen, el comportamiento del Outlander Sport en modos extremos no puede considerarse más que milagroso: el crossover parece ignorar las leyes de la física. Ahora veamos si la diferencia se notará al circular por la vía pública.
Casi un atleta
En primer lugar, recordemos las sensaciones de conducir un Outlander normal y corriente, sin el prefijo Sport en el nombre, es decir, sin S-AWC. El crossover se mantiene perfectamente en línea recta, ignora los baches y surcos, pero al entrar rápidamente en las curvas, el conductor tiene una sensación de incertidumbre debido a los grandes vuelcos y la falta de fuerza reactiva en el volante. Pero si conduces con calma todo vuelve a la normalidad. La suavidad de marcha es excelente, aunque el chasis ya no puede hacer frente al asfalto francamente roto. Sin embargo, en las cercanías de San Petersburgo, donde se realizó la prueba, las carreteras en algunos lugares están tan malas que es hora de conducir un tanque en lugar de un automóvil. Entre las deficiencias, noto un claro deterioro en la suavidad de marcha en el sofá trasero en comparación con los asientos delanteros. Además, los pasajeros de la segunda fila apenas oyen a los de delante debido al fuerte ruido de los neumáticos.
Vale la pena decir que este coche se fabricó en 2013. Y en 2014, el crossover recibió mejoras muy significativas. Así que tengo la oportunidad no sólo de descubrir cómo se conduce la modificación del Outlander Sport, sino también de evaluar otras innovaciones en la práctica. En primer lugar, noto una suspensión más ensamblada, que comenzó a replicar con un poco más de detalle el microperfil del asfalto. Pero el chasis actualizado resiste mejor los impactos graves y es más resistente al balanceo en condiciones normales de conducción. Desde 2014, todas las modificaciones del Outlander reciben esta suspensión.
Pero el volante más ajustado es prerrogativa exclusiva de la versión Outlander Sport. Y la sensación del coche se ha vuelto completamente diferente: siento como si hubiera tensado los músculos y ya no me siento inseguro al tomar curvas rápidamente. Además, ¡el comportamiento del crossover tiene notas deportivas! Me gusta mucho más este coche.
Además, se ha mejorado significativamente el confort para los pasajeros traseros, principalmente el acústico. Todas las modificaciones del Outlander 2014 recibieron aislamiento acústico adicional, y esto se nota al oído: ahora puedo hablar tranquilamente con el conductor sentado en el asiento trasero. Y la suspensión más rígida, sorprendentemente, resultó ser menos temblorosa. Sí, sí, esto sucede cuando el chasis está configurado correctamente.
En cuanto al S-AWC, su funcionamiento no se siente en absoluto durante la conducción normal. Esto es de esperar. El sistema hace su trabajo desapercibido, por lo que se le debe honrar y elogiar. En resumen, el Mitsubishi Outlander mejora cada año. En 2015, el crossover se someterá a una actualización global. Entonces, estamos esperando una nueva reunión.
Características técnicas del Mitsubishi Outlander Sport 3.0
Ecuación diferencial
¿Cómo funciona el sistema de control del vector de empuje?
Ecuación diferencial
¿Cómo funciona el sistema de control del vector de empuje?
Pavel Mikhailov, publicado el 2 de mayo de 2017Foto: Empresas de fabricación.
Hay un diferencial en cualquier coche, pero ¿por qué es necesario? ¿Qué es un “diferencial activo” con función de vectorización de par y por qué ayuda a girar? ¡Vamos a averiguar!
Al conducir, todas las ruedas de un automóvil giran a diferentes velocidades. Aunque solo sea porque la carretera es irregular y si una de las ruedas golpea un bache, recorre una distancia mayor que todas las demás conduciendo por una carretera plana. Pero al girar todo va realmente mal: cada una de las cuatro ruedas circula según su propio radio (atención a las huellas que dejan los coches en la nieve).
Y si esto no es un problema para las ruedas no motrices, entonces con las ruedas motrices no todo es tan simple. Cuando dos ruedas motrices están conectadas por un eje rígido, los neumáticos patinarán o patinarán constantemente, lo que significa que se desgastarán rápidamente. Al mismo tiempo, el consumo de combustible aumentará y el coche se comportará peor. Para evitar estos problemas, los coches están equipados con diferenciales.
Se considera que el inventor del diferencial fue el matemático francés Onesiphore Peccoeur, y el evento en sí se remonta a 1825. Aunque, según algunas fuentes, un dispositivo similar existía en la Antigua Roma, dejemos la cuestión de la historia a los especialistas. En este artículo prestaremos más atención a un sistema relativamente joven conocido como vectorización de par, que traducido del inglés significa "control de vector de empuje".
Primero, vale la pena entender cómo funciona un diferencial en general. Consta de cuatro elementos principales: la carcasa, los satélites, el eje satélite y los engranajes del eje. El principio de su funcionamiento es simple: la carcasa del diferencial está conectada rígidamente al engranaje impulsado del engranaje principal, el eje de los satélites está conectado rígidamente a la carcasa. El par se transmite al cuerpo, desde él al eje de los satélites y, en consecuencia, a los propios satélites, y ellos, a su vez, transmiten fuerza a los engranajes de los semiejes.
Recuerda cómo, cuando era niño, balanceabas a un amigo de tu misma constitución en un columpio: podías colgar en el aire sin tocar el suelo. En un diferencial, los engranajes del semieje son los mismos, por lo que el brazo de fuerza para los semiejes izquierdo y derecho también es el mismo, lo que significa que el par en las ruedas izquierda y derecha es el mismo.
El diferencial permite que las ruedas giren en diferentes direcciones entre sí. Intente girar una rueda motriz del elevador; la segunda girará en la dirección opuesta. Sin embargo, en relación con el automóvil, estas ruedas giran en una dirección; después de todo, ¡la carcasa del diferencial también gira! Es como caminar hacia atrás en un autobús y aún así alejarse de la persona que permanece en la parada. Entonces, resulta que las dos ruedas giran con la misma fuerza y tienen la capacidad de hacerlo a diferentes velocidades. Esto se muestra lo más claramente posible en el vídeo:
Este diseño tiene una desventaja: ambas ruedas reciben el mismo par y, para que el coche gire mejor, sería bueno aplicar más par a la rueda exterior. Luego, cuando presiona el acelerador, el automóvil literalmente girará en la curva, y el efecto será mucho más pronunciado que en un automóvil con tracción de un solo eje y diferencial libre. Pero, ¿cómo implementar un sistema de este tipo en un diseño real?
Hoy en día, estos sistemas son cada vez más populares. La frase “vectorización de par” se escuchó por primera vez en 2006, pero un sistema similar, llamado control activo de guiñada, apareció en las pistas de rally en los años noventa: estaba equipado con el Mitsubishi Lancer Evolution IV, que debutó en 1996. Pero antes de considerar en detalle el diseño de un diferencial completo con un sistema de vectorización de par, primero echemos un vistazo a su análogo simplificado utilizado en el Ford Focus RS. Un sistema similar se utiliza en la transmisión de Land Rover Discovery Sport y Cadillac XT5.
El sistema es bastante sencillo, incluso un poco más sencillo que el de la tracción total tradicional, porque no tiene diferencial trasero. Sólo hay dos acoplamientos, cada uno de los cuales conecta su propio semieje. Al conducir en línea recta sin resbalar, el automóvil permanece con tracción delantera, las ruedas traseras se acoplan solo al resbalar y girar (en un giro a la izquierda, la rueda trasera derecha y viceversa). La rueda puede recibir hasta el 100% del par que va al eje trasero, por lo que el sistema compensa el subviraje resultante, como si estuviera girando el coche.
Pero, ¿qué pasa si solo hay un eje motriz y en los modos silenciosos se requiere un diferencial, y además uno abierto, pero en una curva desea aplicar más torque a la rueda exterior para controlar más efectivamente el automóvil con gas? ¿Y también reducir el subviraje?
Este tipo de soluciones también existen en la industria automovilística moderna. Por ejemplo, los Lexus RC F y GS F de última generación están equipados con un diferencial trasero que puede distribuir el par entre las ruedas izquierda y derecha. En una unidad de este tipo, en la caja de cambios trasera, el engranaje principal hace girar la carcasa del diferencial más común; también hay dos engranajes planetarios de sobremarcha que, con la ayuda de un paquete de embrague, pueden conectar la carcasa del diferencial al semieje. Por lo tanto, se suministra un par adicional a la rueda exterior a través de un engranaje planetario, por lo que se produce el efecto de atornillar en una vuelta.
Se aplicó una solución similar al eje trasero de los BMW X6 M y X5 M con tracción total; tanto para BMW como para Lexus, así como para Cadillac y Land Rover, el sistema fue desarrollado y fabricado por GKN. La diferencia, en general, está sólo en la carcasa del mando final: por ejemplo, BMW la tiene en aluminio, mientras que Lexus la tiene en hierro fundido. El accionamiento de los embragues de fricción de ambos fabricantes es mecánico y se realiza mediante embragues GKN idénticos.
Los coches Audi con diferencial deportivo opcional también tienen un sistema similar, pero aquí no hay engranajes planetarios, sino simples engranajes internos. Pero el principio de funcionamiento es absolutamente el mismo: mediante un paquete de embrague, se conectan dos engranajes y el semieje se conecta a la carcasa del diferencial a través de una sobremarcha. Para una comprensión más completa, puedes ver este vídeo:
¿Qué tan grande es el efecto del uso de diferenciales avanzados? La revista estadounidense Car and Driver realizó una prueba comparativa de dos Lexus RC F, uno de los cuales estaba equipado con un sistema diferencial de vectorización del par y el segundo con un "autobloqueo" convencional. Como resultado de mayores aceleraciones máximas, menores ángulos de dirección y mejores tiempos de vuelta para el coche con diferencial activo, el carácter del coche ha cambiado hacia el sobreviraje. Y me alegro de que esté disponible no sólo para los coches deportivos, sino también para el crossover compacto Nissan Juke, aunque en una versión algo simplificada.
Por ahora, no espere que estos sistemas reemplacen a los diferenciales tradicionales; después de todo, son más complejos, más caros y más necesarios para los conductores activos. Sin embargo, con la llegada de la era de los vehículos eléctricos, aparecerán mayores oportunidades para controlar la vectorización del par: después de todo, si cada rueda motriz tiene su propio motor eléctrico, la implementación del efecto de vectorización del par será sólo una cuestión de software. .
