flyman Админ. спросил 4 года назад
Во время поиска изображений я нашел много разных пропеллеров и спросил о них в этом вопросе .
В нем Питер Кампф ответил на мой вопрос со своей обычной скрупулезностью. Однако по мере того, как я рассматривал все больше изображений лопастей различной формы, я видел изображения вертолетов моей юности, колокола. Колокол Хьюи и Кобра оба имеют очень длинные, очень квадратные от основных лезвий. У них нет аэродинамической формы, и обе передние и задние кромки прямые.
Почему Белл выбрал эту форму, а не форму, больше похожую на «нормальный» пропеллер?
flyman Админ. ответил 4 года назад
Лопасти вертолета должны быть длинными и тонкими. Диаметр диска Ротора определяет эффективность Ротора на низких скоростях и может быть сравнен с размахом крыла в самолетах с неподвижным крылом. Вращение создает сильные центробежные нагрузки на корнях лопасти, которые растут с квадратом радиуса наконечника при заданной скорости вращения, поэтому их нельзя сильно сужать. Добавление аккорда к середине лопасти увеличит ее площадь и добавит больше сопротивления трения, увеличивая крутящий момент, необходимый для вращения ротора. Если вертолет предназначен только для зависания, концы лопастей могут быть сужены, но дополнительные осложнения переднего полета делают прямоугольное лезвие лучшим выбором.
В переднем полете скорости из-за вращения лезвия и скорости полета складываются, увеличивая местную скорость полета в продвигающемся лезвии и уменьшая его в отступающем лезвии. С центра подъема уравновешен для того чтобы находиться на Эпицентре деятельности Ротора используя плиту swash, продвигающееся лезвие имеет меньший угол атаки, а отступающее лезвие-более высокий угол атаки. На удаляющейся лопасти при высокой скорости полета корень будет находиться в обратном потоке, так как здесь скорость вращения не будет достаточно высокой, чтобы компенсировать скорость полета. Динамическое давление около нул на среднем радиусе, и только зона подсказки видит достаточное динамическое давление для того чтобы создать подъем который требован от лезвия. Уменьшение этой области наконечника уменьшило бы подъем, который может быть произведен там, поэтому дизайнеры сохранили постоянную хорду лезвия.
Два эффекта ограничивают максимальную скорость движения вперед: оставшееся динамическое давление на кончике лезвия удаляющегося лезвия и максимальное число Маха на кончике продвигающегося лезвия. Чтобы увеличить это максимальное число Маха, современные наконечники Ротора подметаются, но простая подметание приведет к крутящим моментам, которые будут крутить лезвие. Момент качки вдоль лезвия должен быть точно сбалансирован, чтобы не возникало крутильных нагрузок. Для достижения этого аэродинамические поверхности лопастей вертолета либо симметричны, либо рефлекторны, и наконечник сначала перемещается вперед, а затем назад, поэтому результирующий подъем действует точно на упругую ось из клинка. См. изображение такого кончика лезвия ниже. Небольшая вкладка trim, которую вы можете видеть на задней кромке, используется для тонкой настройки момента качки лезвия.
Лопасть Ротора Eurocopter Blue Edge (Источник изображения)
Я бы не удивился, если бы оптимизированная форма Ротора имела непрямоугольные лопасти, но у меня сложилось впечатление, что выигрыш от оптимизации невелик, особенно при широком распространении условий работы всех секций лопастей ротора. Прямоугольное лезвие легко изготовить и достаточно хорошо для большинств случаев. Тем не менее, я сам не проектировал Ротор и не знаю достаточно о деталях, чтобы быть более конкретным.
flymanЯ видел эти клинки, которые ты показываешь, и не понимал почему. Спасибо за понятное объяснение. Я бы принял это, но хочу дать ему день или три, чтобы посмотреть, будет ли кто-нибудь еще звонить.
Я добавил еще один ответ относительно формы лопастей heli ниже, потому что он затрагивает не менее важный фактор в дизайне лопасти: поведение авторотации. Оба ответа должны быть взяты вместе, чтобы ответить на вопрос OPs.
Интересно, что эта форма наконечника можно увидеть на некоторых современных высокоскоростных пропеллерах или «незащищенных вентиляторах», где скорость наконечника является трансзвуковой.
@RobinBennett: правильно, и по тем же причинам.
flyman Админ. ответил 4 года назад
Существует второе очень важное соображение для формы и размера лопастей ротора: как они ведут себя во время авторотации.
Я могу думать о двух факторах, связанных с авторотации в конструкции лезвия:
-
способность лезвий управляться воздушным потоком вверх через лезвия («управляемую» зону лезвия в фото 2), пока в тоже время производящ подъем («управляя» зону лезвия):
-
Количество инерции, сохраненной во вращающихся лопастях, которое может быть израсходовано в Факеле, потянув на коллектив, чтобы смягчить посадку. Небольшие роторы (или их группа, например, в квадрокоптере) просто не имеют достаточной инерции, чтобы почти устранить вертикальное движение в авторотации.
Глава 11 руководства по полетам вертолета FAA описывает полет heli в авторотации.
flyman Админ. ответил 4 года назад
Лопасть вертолета должна работать по более широкому параметру, чем винт, предназначенный в основном для тяги.
Прямое и / или плоское лезвие оказалось достаточно хорошим для всех ситуаций, с которыми оно столкнется, и было легко и дешево производить. Специализированные лезвия можно найти, но они были подобраны для таких потребностей, как высокая скорость работы, более тихие лезвия и т. д.
Одна вещь, которую можно сказать об этих специальных лезвиях, заключается в том, что она использует более экзотические материалы, поскольку обычные алюминиевые соты не выдерживают сил, создаваемых такой конструкцией.
По мере развития законцовки крыла для самолетов с неподвижным крылом концы лопастей вертолета становятся все менее квадратными. Тем не менее, они все еще длинные и тонкие.
Чтобы решить Ваш вопрос названия: потому что они не пропеллеры. Они вращают крылья. См. также общие термины «неподвижное крыло» и «поворотное крыло» применительно к самолетам и вертолетам соответственно. Питер прикрывает некоторые детали своей обычной тщательностью.