ヘリコプターのローターチップは定期的に超音速になりますか？

「ウォップウォップ」は、通常ブレードスラップと呼ばれ、ブレードの先端が前の渦によって作成された渦を通過するときに聞こえます。

回避できます。これが発生した場合の最も一般的な飛行体制は次のとおりです。浅い降下ですが、それでもかなりの力-例：速くて浅い。渦はブレードの先端を離れるとすぐに下降し始めるので、水平飛行では、次のブレードがその上を通過します。ピッチ角が大きい浅い降下では、次のブレードが文字通り前の渦に「叩きつけ」ます。 2つのブレードの渦が相互作用し、局所的な過渡的な超音速流を引き起こす可能性があります。これを回避するには、ピッチを下げてより積極的な下降を確立するか、サイクリックを引き戻してディスク負荷を増やし、姿勢を平らにします。

ブレードの先端は超音速になりません。実際、ほとんどすべてのヘリコプターの設計では、ローターは非常に狭い範囲の速度、通常は通常の速度の90％から110％の間で回転します。ほとんどの飛行体制では、上昇、下降、または巡航のいずれの場合でも、ローターは100％、+ /-数パーセントで回転しています。オートローテーションとアグレッシブな操作の間だけ、範囲は10％以上変化します。ヘリコプターの種類によって異なりますが、絶対的な制限は85％（パニック時間、完全な失速のリスク）および115％（より小さなパニック、特にテールロータードライブシャフトでの機械の損傷のリスク）のようなものです。

通常の操作では、設計はこれを達成することを目的としており、ローターの先端は超音速になりませんそうすると、必要な電力が増え、ブレードの負荷が高くなり、振動や騒音が発生して、パフォーマンスが突然大幅に低下します。

ヘリコプターが前方に飛んでいることを考えてみてください。最も垂直な位置にある前進するブレードは、前進速度にブレードの速度を加えたものに等しい（あらゆる種類の小さな副作用を無視して）相対的な気流を経験します。後退するブレードは、ブレードの速度からヘリコプターの速度を引いたものに等しい相対的な気流を経験しています。

ブレードが非常に速く回転して先端が超音速になると、後退ブレードのメインリフト生成部分であるスパンの外側の3分の2で、スパンの一部で対気速度が非常に低くなります。ブレードが失速してその側に壊滅的なロールを引き起こすことは、さらに否定的です。最終的にブレードの回転速度とヘリコプターの最高速度を制限するのはこの現象です。

例としてR22を見てみましょう。次の図は概算です。

ローターの先端速度は約670fps（フィート/秒）です。標準日の地上での音速は約1100 fpsです。R22はVNEの近くで飛行しています。たとえば、100ktsは約170です。 fps。

したがって、前進側の先端は、最も速く、840 fpsで気流に対して飛行し、後退側の先端は、最も遅く、500fpsで飛行します。

ブレードの長さは約11フィートであるため、後退側のブレードの中央部分は190 fps（670の半分から対気速度を引いたもの）でしか飛行していません。ブレードの根元から約4フィート離れると、50 fpsになり、そこからそれほど遠くないところでゼロになり、その後負になります。

揚力はの2乗に比例することに注意してください。対気速度が上がると、どちらの側の揚力にも大きな違いが見られます。

質問に直接答えるには、R22は530 fpsで飛行して、約に相当する超音速の先端速度に近づく必要があります。達成に近づくことのできない330ノット。

PS。 R22POHは帝国の措置で話します。時間があれば、私、そして世界のほとんどの人が好むメートル法の数字をやり直します。

コメント

• 最後の段落の最初の文は矛盾しているようです。ディスクが回転するので、速くヒントが表示されます。超音速であるため、スパンの外側の2/3は遅い対気速度を経験します。先端（ブレードの外側の2/3の一部）が超音速でありながら、同じ2/3のブレードの動きが遅すぎる可能性があることを明確にしてください。私は'あなたに'間違っていると言っていません、私は'本当に混乱しています。
• 少し言い換えます。私は後退する刃について話している。指摘してくれてありがとう。
• 音速に当たる前進ローターがヘリコプター自体の速度を制限しているのではないですか？ Lynxパイロットの漠然とした記憶があり、私が子供の頃だったと言っています。
• @chriscowleyそうですが、最初にVNE（速度が超えることはありません）に到達します。 揚力の非対称性とそれが VNEとどのように関連するかについて読む
• @FreeMan私も答えがわかりにくいと思いました。 'がこれを言っていると思います。ローターはかなりゆっくりと回転するので、ヘリコプターが静止しているとき、先端は音速から遠く離れています。音の壁を破るヒントを得る唯一の方法は、ヘリコプターを非常に素早く前方に動かすことです。実際、非常に迅速に、後退するブレードは実際には地面に対して前方に移動し続けます。そのブレードの上の気流は、'が後縁から前縁に向かうはずなので、そのブレードは揚力を生成しません。

ヘリコプターのローターの特徴的なビートは、ローターブレードの渦の間、特にメインローターとテールローターの渦の間の相互作用によって引き起こされます。 。これらのインパルスの衝撃波が一致すると、強力な（大きな）高調波が発生します。この効果は、超音速をはるかに下回るローター速度で発生する可能性があります。

渦の相互作用は、（より小さく、マルチブレードの）テールローター（ファンのようなもの）をシュラウドで囲むことによって減らすことができます。このような設備は、フェネストロン（「ウィンドウ」、実際にはEurocopterに属する商標）、ダクテッドファンまたはファンインフィンと呼ばれます。この開発は元々、安全性とパフォーマンスを向上させるために設計されました。

渦からのインパルスを減らすためのメインローターの変更は、通常、電力または経済性を犠牲にします。

超音速のトピックでは、ヘリコプターの理論上の最高速度は417kphです。従来の飛行モードでは、前進するブレードが広すぎる領域で超音速に達し、後退するブレードが突然揚力を失うという問題がありました。

誰かが、ブレードの長さの大部分が亜音速であるのに、ブレードの一部だけが超音速になる方法を尋ねました。これは、動きが角度があるためです。外側のポイントは、内側のポイントよりもはるかに速く空中を移動し、同じ角度を同時にカバーします。この超音速状態は、ホバーよりも飛行中の方が早く到達します。ブレードが「前進」しているとき、対気速度は前進するブレードの回転速度に加算され、後退するブレードから差し引かれます。対向するブレードの揚力の違いに対応するための一般的な解決策は、対気速度の高いブレードが限られた範囲で上向きにフラップできるように、それらをルートでヒンジで固定することです。一部の「リジッド」デザインでは、ヒンジがフレキシブルセクションに置き換えられています。

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