헬리콥터 로터 팁이 정기적으로 초음속으로 이동합니까?

일반적으로 blade slap이라고 알려진 “wop wop”은 블레이드의 끝이 이전 소용돌이에 의해 생성 된 소용돌이를 통과 할 때 들립니다.

피할 수 있습니다.이 경우 가장 일반적인 비행 방식은 다음과 같습니다. 얕은 하강이지만 여전히 상당히 많은 전력-예 : 빠르고 얕습니다. 소용돌이는 블레이드 끝을 떠나 자마자 아래로 이동하기 시작하므로 수평 비행 중에 다음 블레이드가 그 위로지나갑니다. 피치 각도가 높은 얕은 하강에서 다음 블레이드는 문자 그대로 이전 소용돌이에 “슬랩”할 수 있습니다. 이제 두 블레이드의 소용돌이가 상호 작용하여 국지적이고 일시적인 초음속 흐름을 일으킬 수 있습니다. 이를 방지하려면 피치를 낮추어 더 긍정적 인 하강을 설정하거나주기를 뒤로 당겨 디스크 부하를 높이고 자세를 평평하게 만드십시오.

날 끝이 초음속이되지 않습니다. 실제로 거의 모든 헬리콥터 설계에서 로터는 일반적으로 정상 속도의 90 %에서 110 % 사이의 매우 좁은 속도 범위 내에서 회전합니다. 대부분의 비행 체제에서 로터는 등반, 하강 또는 순항 중이 든 100 %, +/- 몇 퍼센트로 회전합니다. 자동 회전 및 공격적인 기동 중에 만 범위가 10 % 이상 달라집니다. 헬리콥터의 유형에 따라 다르지만 절대 한계는 85 % (패닉 타임, 완전 실속 위험) 및 115 % (패닉 감소, 기계 손상 위험, 특히 테일 로터 구동축)입니다.

정상적인 작업에서이를 달성하기위한 설계의 로터 팁은 초음속이 아닙니다. 더 많은 전력이 필요하고 블레이드 부하가 높아지고 진동 및 소음이 발생하면 성능이 갑자기 크게 저하됩니다.

전진하는 헬리콥터에 대해 생각해보십시오. 가장 수직 인 위치에서 전진하는 블레이드는 전진 속도에 블레이드 속도를 더한 것과 동일한 (모든 종류의 사소한 부작용 무시) 상대 기류를 경험합니다. 후퇴하는 블레이드는 블레이드의 속도에서 헬리콥터의 속도를 뺀 것과 동일한 상대 기류를 경험하고 있습니다.

날이 너무 빨리 회전하여 끝이 초음속이면 후퇴하는 날의 메인 리프트 생성 부분 인 스팬의 바깥 쪽 2/3가 스팬의 일부 동안 이렇게 낮은 속도를 경험하게됩니다. 그것은 심지어 부정적 일 것이고, 블레이드가 멈춰서 그쪽으로 치명적인 롤을 일으킬 것입니다. 이는 궁극적으로 블레이드의 회전 속도와 헬리콥터의 최대 속도를 제한하는 현상입니다.

R22를 예로 들어 보겠습니다. 다음 수치는 대략적인 것입니다.

로터 팁 속도는 약 670fps (초당 피트)입니다. 표준 날의지면 수준에서 소리의 속도는 약 1100fps입니다. R22는 VNE에 가깝게 비행합니다. 즉, 약 170KTS라고 가정 해 보겠습니다. fps.

가장 빠른 속도로 전진하는 쪽의 팁은 840fps에서 후퇴하는 쪽에서 가장 느린 500fps의 공기 흐름을 기준으로 비행합니다.

블레이드 길이는 약 11 피트이므로 후퇴하는쪽에있는 블레이드의 중간 부분은 190fps (670의 절반에서 대기 속도를 뺀 값)로만 비행합니다. 블레이드 루트에서 약 4 피트 떨어진 지점에 도달하면 “이제 50fps에 불과하고 그보다 멀지 않은 곳에 0이되고 음수입니다.

양력은 제곱에 비례합니다. 이제 대기 속도가 증가함에 따라 양쪽의 리프트 사이에 큰 차이가 있음을 확인할 수 있습니다.

질문에 직접 답하려면 R22가 530fps로 비행하여 약과 같은 초음속 팁 속도에 접근해야합니다. 거의 달성 할 수없는 330 노트입니다.

PS. R22 POH는 제국 단위로 말합니다. 시간이 생기면 저와 대부분의 사람들이 선호하는 메트릭 수치를 다시 실행할 것입니다.

댓글

• 마지막 단락의 첫 문장이 모순되는 것 같습니다. 디스크가 너무 빠르게 회전합니다. 초음속이므로 스팬의 바깥 쪽 2/3는 느린 속도를 경험하게됩니다. 팁 (날의 바깥 쪽 2/3 부분)이 어떻게 초음속 일 수 있지만 같은 날의 2/3가 너무 느리게 움직일 수 있는지 설명해 주시겠습니까? 나는 ' 말하지 않습니다. ' 틀 렸습니다. ' 정말 혼란 스럽습니다. .
• 약간 다시 말하겠습니다. 나는 후퇴하는 칼날에 대해 이야기하고 있습니다. 지적 해주셔서 감사합니다.
• 전진 로터가 음속을 치는 것이 헬리콥터 자체의 속도를 제한하는 사실이 아닙니까? 제가 어렸을 때 말했던 Lynx 조종사의 기억이 막연합니다.
• @chriscowley 그렇습니다.하지만 VNE (속도는 절대 초과하지 않음)를 먼저 쳐야합니다. 상승도의 비대칭 및 VNE와의 관계
• @FreeMan 나는 대답도 혼란 스러웠다. '이 말한 것 같습니다. 로터는 상당히 느리게 회전하므로 헬리콥터가 고정되어있을 때 팁은 음속에서 멀리 떨어져 있습니다. 방음벽을 깨기위한 팁을 얻는 유일한 방법은 헬리콥터를 매우 빠르게 전진시키는 것입니다. 사실 너무 빨리 후퇴하는 칼날이지면을 기준으로 여전히 앞으로 나아갈 것입니다. 이 블레이드는 기류가 후단에서 전연까지의 '이기 때문에 양력을 생성하지 않습니다.

헬리콥터 로터의 특징적인 박동은 로터 블레이드 와류 사이, 특히 메인 로터와 테일 로터 와류 사이의 상호 작용에 의해 발생합니다. . 이러한 임펄스의 충격파가 일치하면 강력한 (시끄러운) 고조파가 생성됩니다. 이 효과는 초음속보다 훨씬 낮은 로터 속도에서 발생할 수 있습니다.

와류 상호 작용은 슈라우드로 주변 (더 작은 다중 블레이드) 테일 로터 (팬과 비슷 함)를 둘러싸면 감소 할 수 있습니다. 이러한 설치를 fenestron ( “창이있는”, 실제로는 Eurocopter의 상표), 덕트 팬 또는 팬 인 핀이라고합니다. 이 개발은 원래 안전성과 성능 향상을 위해 설계되었습니다.

와류의 충격을 줄이기 위해 메인 로터에 대한 수정은 일반적으로 힘이나 경제성을 상쇄합니다.

초음속 속도의 주제에서 헬리콥터의 이론적 최고 속도는 417kph입니다. 기존의 비행 모드는 전진하는 블레이드가 너무 큰 영역에서 초음속 속도에 도달하고 후퇴하는 블레이드가 갑자기 양력을 잃는 문제로 인해 발생했습니다.

누군가 블레이드의 일부만 초음속이고 길이의 대부분이 아음속 일 수 있는지 물었습니다. 이것은 움직임이 각도이기 때문입니다. 외부 부분의 한 지점은 내부 영역의 한 지점보다 훨씬 빠르게 공기를 통과하여 동일한 각도를 동시에 커버합니다. 이 초음속 상태는 호버링보다 비행 중에 더 빨리 도달합니다. 블레이드가 “전진”하면 속도가 전진 블레이드의 회전 속도에 추가되고 후진 블레이드에서 뺍니다. 반대편 블레이드의 리프트 차이를 수용하는 일반적인 솔루션은 더 높은 속도의 블레이드가 제한된 범위까지 위로 펄럭 일 수 있도록 루트에 힌지하는 것입니다. 일부 “강체”디자인은 경첩을 유연한 섹션으로 대체합니다.

댓글

• 좋은 답변입니다. Aviation.se에 오신 것을 환영합니다!