Sfaturile rotorului elicopterului sunt supersonice în mod regulat?

„wop wop”, cunoscut de obicei sub denumirea palmei lamei, se aude atunci când vârful lamei trece prin vârtejul creat de cel anterior.

Poate fi evitat. Cel mai frecvent regim de zbor atunci când se întâmplă acest lucru este o coborâre superficială, dar încă cu destul de multă putere – de ex. rapid și superficial. Vortexul începe să se deplaseze în jos de îndată ce părăsește vârful lamei, astfel încât în zbor nivelat, următoarea lamă trece peste ea. Într-o coborâre superficială cu unghi de înălțime ridicat, următoarea lamă poate „pălmui” literalmente în vârtejul anterior. Vârtejele celor două lame interacționează acum și pot provoca un flux supersonic local, tranzitoriu. Pentru a o evita, pur și simplu coborâți înălțimea pentru a stabili o coborâre mai pozitivă sau trageți înapoi pe ciclic pentru a crește încărcarea discului și a aplatiza atitudinea.

Vârfurile lamei nu devin supersonice. De fapt, în aproape toate modelele de elicoptere, rotorul se rotește într-un interval foarte restrâns de viteze, de obicei între 90% și 110% din viteza normală. În majoritatea regimurilor de zbor, rotorul se rotește la 100%, +/- câteva procente, indiferent dacă urcați, coborâți sau mergeți în croazieră. Doar în timpul rotației automate și a manevrelor agresive, intervalul variază cu 10% sau mai mult. Depinde de tipul de elicopter, dar limitele absolute ar fi de aproximativ 85% (timpul de panică, riscul de blocare completă) și 115% (panica mai mică, riscul de deteriorare a mașinii, în special în arborele de antrenare al rotorului de coadă).

În operațiuni normale, iar proiectarea are scopul de a realiza acest lucru, vârfurile rotorului nu devin supersonice de când da, există o scădere bruscă și mare a performanței, cu mai multă putere necesară, sarcini mai mari ale lamei, vibrații și zgomot.

Gândește-te la un elicopter care zboară înainte. Lama care avansează în poziția sa cea mai perpendiculară se confruntă cu un debit relativ de aer care este egal (ignorând tot felul de efecte secundare minore) cu viteza de înaintare plus viteza lamei. Lama de retragere se confruntă cu un flux de aer relativ egal cu viteza lamei minus viteza elicopterului.

Dacă lamele se rotesc atât de repede încât vârfurile sunt supersonice, atunci ridicarea principală care generează o parte a lamei de retragere, cele două treimi exterioare ale intervalului, ar avea o viteză atât de scăzută, pentru o parte din interval va fi chiar negativ, că lamele se vor bloca, provocând o rostogolire catastrofală în acea parte. Acest fenomen limitează în cele din urmă viteza de rotație a palelor și viteza maximă a elicopterului.

Să vedem R22 ca exemplu. Următoarele figuri sunt aproximative.

Viteza vârfului rotorului este de aproximativ 670 fps (picioare pe secundă). Viteza sunetului la nivelul solului într-o zi standard este de aproximativ 1100 fps. R22 zboară aproape de VNE, să spunem 100kts, ceea ce înseamnă aproximativ 170 fps.

Vârful de pe partea care avansează, la cel mai rapid, zboară deci relativ la fluxul de aer la 840 fps și pe partea de retragere, la cel mai lent, la 500 fps.

Lungimea lamei este de aproximativ 11 picioare, astfel încât porțiunea mijlocie a lamei pe partea care se retrage zboară doar la 190 fps (jumătate din 670 minus viteza aeriană). Când ajungeți la aproximativ 4 metri în afară de rădăcina lamei, acum este doar 50 fps și nu mult mai departe, devine zero, apoi negativ.

Amintiți-vă că ridicarea este proporțională cu pătratul de viteza. Acum puteți observa discrepanța uriașă dintre ridicare pe ambele părți pe măsură ce viteza crește.

Pentru a răspunde direct la întrebarea dvs., R22 ar trebui să zboare la 530 fps pentru a se apropia de viteza vârfului supersonic, care echivalează cu aproximativ 330 kts pe care nu poate ajunge niciodată aproape de realizare.

PS. R22 POH vorbește în măsuri imperiale. Când voi obține ceva timp, voi reface cifrele în metrică pe care eu și majoritatea lumii le preferăm.

Comentarii

• Prima frază a ultimului paragraf pare să se contrazică: discul se rotește atât de rapid încât sfaturile merg supersonic, prin urmare, 2/3 exterioare ale intervalului ar experimenta viteza aerului lent . Ați putea, vă rog, să clarificați cum vârful (o parte a 2/3 exterioare a lamei) poate fi supersonic, totuși același 2/3 al lamei se poate mișca prea încet? ' nu-ți spun că ' greșesc, ' chiar sunt confuz .
• Îl voi reformula ușor. Vorbesc despre lama care se retrage. Vă mulțumim că l-ați subliniat.
• Nu este cazul ca rotorul care se deplasează înainte să atingă viteza sunetului să fie un factor limitativ în viteza elicopterului în sine? Am o vagă amintire a unui pilot Lynx care îmi spunea asta când eram copil.
• @chriscowley Este, dar veți atinge VNE (viteza nu depășește niciodată) mai întâi. Citiți despre disimetria ascensiunii și despre modul în care se referă la VNE
• @FreeMan Am găsit și răspunsul confuz. Cred că ' spune acest lucru. Rotoarele se învârt destul de încet, astfel încât, atunci când elicopterul este staționar, vârfurile sunt departe de viteza sunetului. Singura modalitate de a obține sfaturile pentru a sparge bariera sonoră ar fi deplasarea elicopterului înainte foarte repede. De fapt, atât de repede, încât lama în retragere se va mișca în continuare, față de sol. Lama respectivă nu ar genera nicio ridicare, deoarece fluxul de aer peste ea ar proveni din ceea ce ' s-ar presupune a fi marginea sa de ieșire până la marginea anterioară.

Bata caracteristică a rotorului elicopterului este cauzată de interacțiunea dintre vârtejurile lamei rotorului, în special între rotorul principal și vârtejurile rotorului de coadă . Pe măsură ce undele de șoc ale acestor impulsuri coincid, ele creează armonici puternice (puternice). Acest efect poate apărea la viteze ale rotorului cu mult sub supersonice.

Interacțiunea vortex poate fi redusă prin înconjurarea (un rotor de coadă mai mic, cu mai multe lame) – mai mult ca un ventilator – cu un înveliș. O astfel de instalație se numește fenestron („geamuri” și, de fapt, o marcă comercială aparținând Eurocopter), un ventilator canalizat sau ventilator. Această dezvoltare a fost inițial concepută pentru siguranță și performanță îmbunătățite.

Modificările rotorului principal pentru a reduce impulsul din vortex schimbă de obicei puterea sau economia.

La subiectul vitezei supersonice, elicopterele au o viteză maximă teoretică de 417 km / h în modul de zbor convențional din cauza problemei cu care lama înaintează atinge viteza supersonică pe o zonă prea mare și lama care se retrage pierde brusc ridicarea.

Cineva a întrebat cum doar o parte a lamei ar putea fi supersonică, în timp ce majoritatea lungimii acesteia era subsonică. Acest lucru se datorează faptului că mișcarea este unghiulară. Un punct din porțiunea exterioară se deplasează prin aer mult mai repede decât un punct din regiunea interioară, pentru a acoperi același unghi în același timp. Această condiție supersonică este atinsă mai repede în zbor decât în zbor. Când lama se deplasează „înainte”, viteza aerului este adăugată la viteza de rotație a lamei în mișcare înainte și scăzută din lama în mișcare înapoi. O soluție obișnuită pentru a se potrivi diferenței de ridicare a lamelor opuse este de a le articula la rădăcină pentru a permite pânzei cu o viteză de aer mai mare să bată în sus într-o măsură limitată. Unele modele „rigide” înlocuiesc balamaua cu o secțiune flexibilă.

Comentarii

• Răspuns frumos. Bine ați venit la aviation.se!