Karem propone el helicóptero AR40 de rotor activo compuesto

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Por Graham Warwick para Aviation Week & Space Technology

Karem Aircraft está ofreciendo un helicóptero compuesto de alta velocidad con un rotor principal controlado activamente para el programa Future Attack Reconnaissance Aircraft (FARA) del Ejército de EE. UU. La compañía se ha asociado con Northrop Grumman y Raytheon para proponer su diseño AR40.

El AR40 es un helicóptero de rotor activo compuesto con alas. «La característica distintiva es que puede volar rápido», dice Thomas Berger, gerente del programa FARA de Karem. «Superamos el requisito de umbral en aproximadamente un 20% y lo hacemos con un solo motor General Electric T901 sin ninguna propulsión auxiliar adiciona».

Los requisitos de FARA establecen un umbral de velocidad máxima de 180 kt., por lo que esto implica que el AR40 puede alcanzar unos 215 kt. La referencia a la propulsión auxiliar apunta al contendiente FARA de Bell, el 360 Invictus de rotor principal único, que utiliza una unidad de potencia suplementaria para alcanzar sus 185 kt. de velocidad máxima.

Fundada por el diseñador de Predator Abe Karem, la compañía es mejor conocida por el desarrollo del rotor basculante de velocidad óptima (OSTR – Optimum Speed Tilt Rotor ). Pero el requisito del Ejército es que el FARA se ajuste a una caja de 40 pies para que pueda volar entre edificios en conflictos urbanos, descarta un diseño de motor basculante.

El AR40 tiene un solo rotor principal, un ala y un rotor de cola giratorio único. Esto proporciona control antipar a baja velocidad y propulsión para una mayor velocidad de avance. “Este es el mejor diseño que conocemos para atacar el requisito. Tiene baja resistencia y baja vibración a alta velocidad ”, dice Berger.

La designación del modelo AR40 significa «rotor activo 40 pies”. En un rotor convencional, un plato oscilante y enlaces de paso transmiten mecánicamente los comandos cíclicos y colectivos de paso de pala al cabezal del rotor. En el rotor activo de Karem, las palas son controladas individualmente por actuadores eléctricos en el cubo. Esto permite que el paso de la pala se controle con precisión para maximizar el rendimiento y minimizar la resistencia y la vibración a alta velocidad, dice Berger. Además, la energía para los actuadores de control de pala individuales de plena autoridad se generan dentro del cubo, dice, eliminando la necesidad de anillos deslizantes para transferir energía eléctrica al rotor giratorio.

El rotor principal tiene tres palas rígidas y livianas y un cubo rígido sin bisagras. La falta de un plato oscilante y enlaces de paso resulta en un pilón delgado entre el fuselaje y el rotor, lo que reduce la resistencia. Para lograr una alta velocidad, «reducimos la resistencia de manera significativa y descargamos el rotor al ala», dice Berger. “El rotor de cola giratorio significa que no tenemos el arrastre de borde de un rotor de cola. Almacenamos todas las municiones dentro, guardamos el cañón y carenamos la torreta del mismo.

A pesar del énfasis en reducir la resistencia, el AR40 tiene asientos uno al lado del otro. Esto mejora la coordinación de la tripulación y proporciona espacio adicional detrás de la cabina para el equipo de la misión o una cabina para el personal. «Es espacio gratis», dice.

Si bien ningún rotor activo ha progresado aún más allá de la etapa de I + D, Karem está desarrollando la tecnología de componentes bajo la demostración de tecnología conjunta Multi Rol (JMR TD – Joint Multi Role technology demonstration ) del Ejército. Bajo este programa, la compañía realizará una prueba en tierra de un rotor de 36 pies de velocidad variable para su diseño OSTR para el programa del US ARMY FLRAA (Future Long-Range Assault) que busca un reemplazo para el Sikorsky UH-60 Black Hawk.

El OSTR utiliza el mismo control activo, pala liviana y tecnología de cubo rígido que el AR40. El rotor del JMR TD «está bajo prueba de componentes, con la prueba integrada el próximo año», dice Berger. «Ayudará directamente a reducir el riesgo para el control de pala individual del AR40, el cubo rígido, las palas, etc.»

Karem ha trabajado con la comunidad científica y tecnológica del Ejército durante muchos años, primero en el Joint Heavy Lift y más tarde en el JMR TD, pero aún es un desconocido, por lo que se ha asociado con socios de peso pesado: Northrop Grumman para la producción y soporte de aviones y Raytheon para el sistema de mision.

“Karem es el pionero de la conducción del rotor y el sistema de transmisión. Northrop Grumman ofrece una capacidad de producción y soporte OEM completa ”, dice. La compañía Northrop Scaled Composites también está involucrada, y probablemente construirá el prototipo si el AR40 gana uno de los dos contratos de prototipos competitivos que se adjudicarán en marzo.

Northrop Grumman Mission Systems proporcionará la aviónica y la integración de la cabina. Raytheon realizará la integración del sistema de misión utilizando su experiencia con sistemas modulares de arquitectura abierta. «Nos hemos asociado con grandes OEM que tienen la capacidad de proporcionar riesgos administrados», dice Berger.

Además de competir por el FARA, Karem planea responder a la solicitud de propuestas del Ejército para la demostración competitiva de dos años y la fase de reducción de riesgos del programa FLRAA, proponiendo su TR36 OSTR. «Estamos participando en FLRAA», dice Bruce Tenney, director de desarrollo de negocios militares VTOL. Karem está trabajando bajo una extensión de un año a su contrato JMR TD, que incluye refinar su concepto FLRAA.

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