v následujících odstavcích budou podrobně popsány důvody. Pro snadné vysvětlení, všechny popisy budou založeny na jednoduchém dva lopatkový rotor , který se otáčí proti směru hodinových ručiček při pohledu shora. Díky tomu se postupující čepel na pravé straně letadla otáčí směrem k přední části vrtulníku.
vysvětlení bude záměrně ponecháno poměrně základní., Pro pokročilejší tam, neposílejte e-mail s tím, že je toho víc, než bylo uvedeno. Pokud se však domníváte, že některá vysvětlení jsou zásadně nesprávná, komentujte to.
Existuje řada faktorů, které upravují maximální rychlost vrtulníku :
Přetáhněte V aerodynamice, přetáhněte je síla soupeřova tahu. Přetáhněte je přítomen ve vrtulnících na dva hlavní typy:
. Parazit Parazit táhnout, přetáhněte je přetáhněte síly vytvořené komponenty, které vyčnívají do vzduchu kolem vrtulníku., Protože tento tah je protilehlý tah, snižuje množství dostupného tahu, aby vrtulník létal rychleji. Parazit drag zahrnuje podvozek, antény,cowlings, dveře, atd. Tvar trupu bude také produkovat parazit drag. Na později vrtulníky, kde má výrobce se pokusil zvýšit rychlost vrtulníku, podvozek je zatahovací, aby se snížilo množství parazit táhnout vyrábí., Obecně platí, že pro danou strukturu, množství parazit táhnout je úměrná rychlosti, že struktura je procházející vzduch a proto parazit táhnout, je limitujícím faktorem pro rychlost.
b. profil dragProfile drag je tažením vyvolaným působením lopatek rotoru, které jsou nuceny do protijedoucího proudění vzduchu. Pokud se rotor blade byl snížen na polovinu z přední části čepele (náběžné hrany), na zadní části čepele (trailing edge), výsledný tvar při pohledu na průřez je považován za čepel „profil“., Aby lopatka rotoru vytvořila výtah, musí mít tloušťku od horní kůže po spodní kůži, která se nazývá „odklon“ čepele. Obecně platí, že čím větší je odklon, tím větší je profilový odpor. Je to proto, že blížící se proudění vzduchu se musí dále oddělit, aby procházelo povrchy lopatky rotoru. Profil čepele pro daný vrtulník byl navržen jako kompromis mezi výrobou dostatečného výtahu pro vrtulník, který splní všechny jeho role, a minimalizací přetažení profilu., Chcete-li změnit množství zdvihu vytvořeného systémem rotoru, musí být úhel útoku změněn. Vzhledem k tomu, úhel útoku se zvyšuje pak profil drag také zvyšuje. Toto je obecně označováno jako „indukovaný odpor“, protože odpor je indukován zvýšením úhlu útoku.
už jste někdy strčil ruku z okna při cestování v autě? Pokud ano, všimli jste si, že pokud jste drželi ruku rovně s palcem vedoucím, pak byste mohli držet ruku v této poloze poměrně snadno s určitým úsilím. Co se stane, když otočíte ruku tak, aby vaše dlaň směřovala do větru?, Nyní není tak snadné udržet si ruku v klidu a vyžaduje mnohem větší úsilí, aby ji tam udržel. To může souviset s přetažením profilu a indukovaným tažením.
ustupující čepel stánek pochopit ustupující čepel stánek je nejprve nutné pochopit stav známý jako „Dissymetry výtahu“. Zvažte vrtulník vznášející se ve vzduchu a při nulové rychlosti země. Pilot udržuje konstantní úhel sklonu čepele s pákou řízení kolektivního stoupání a letadlo je v konstantní výšce od země., Rychlost proudění vzduchu přes postupující čepel a ustupující čepel je stejná.
Pokud tip na postupující čepel je cestování na 300mph pak tip ustupující čepel musí být také cestování na 300mph. Rychlost proudění vzduchu přes čepel se postupně snižuje, jak jsme se podívat blíže ke kořenové konci čepele (směrem náboj rotoru) jako vzdálenost, že pozorovaný bod se na cestu kolem kruhu je snížena.,
V tomto stavu množství výtah, který je generován tím, že každá čepel je stejná, protože množství zvednout vyrábí je funkcí rychlosti a úhlu náběhu. Pokud by se však vrtulník začal pohybovat vpřed, rychlost proudění vzduchu nad postupující čepelí by se zvýšila o množství rychlosti vpřed, protože se čepel pohybuje v opačném směru než let.,ravelling dopředu na 100 mph, pak proudění vzduchu na postupující blade tip by byl:
| Rychlost indukovaná nože soustružení: | 300mph |
| Plus rychlost z dopředného letu: | 100 mph |
| Celková efektivní rychlost na špičce: | 400 mph |
Na ústupu čepel rychlost se snižuje o částku rychlost vpřed jako čepel je cestování ve stejném směru jako průtok vzduchu vytvořených dopředného letu., Špička tedy nyní účinně cestuje rychlostí 200 km / h, což je polovina rychlosti postupující čepele. Ze vzorce pro výtah je známo, že množství vyrobeného výtahu se mění jako čtverec rychlosti. Z výše uvedeného příkladu to znamená, že postupující čepel vytvoří čtyřikrát více zdvihu než ustupující čepel. Pokud tato situace nebyla opravena, vrtulník nemohl při pokusu o dopředný let letět dopředu v přímce. (Ve skutečnosti by to zvedlo nos, ale to je další příběh!,)
pro opravu tohoto systému rotoru je povoleno „klapka“, přičemž jedna špička čepele může stoupat nad druhou s ohledem na rovinu rotoru otáčení. To má za následek snížení zdvihu na postupující čepeli a zvýšení zdvihu na ustupující čepeli. Výtah přes obě lopatky je pak vyrovnán.
nyní, když rozumíme „Dissymetrii výtahu“, můžeme se podívat na ustupující čepel.Vzpomínáte si, že ustupující čepel má nižší rychlost proudění vzduchu než postupující čepel v dopředném letu., Pokud bychom měli urychlit náš vrtulník z výše uvedeného příkladu na 300mph, pak postupující čepel by měla rychlost proudění vzduchu z 600mph, a ustupující čepel by byla nulová. Aby čepel vytvořila výtah, musí mít nad sebou nějaký proud vzduchu, takže v tomto případě by se čepel „zastavila“. Stall je stav, kdy dochází k poruše hladkého laminárního proudění vzduchu přes povrchy aerofoilu (lopatka rotoru).
s každou čepelí vstupující do stavu stání, když procházela levou stranou vrtulníku, nemohl být dopředný let udržován touto rychlostí., Než se čepel skutečně zastavila, vytvořila by řadu drsných vibrací známých jako“buffeting“. Když výrobce produkuje nový vrtulník, rychlost, při které toto kmitání se vyskytují stanovena během letu zkušební testy a nižší číslo je následně zveřejněna, který je běžně známý jako VNE nebo Rychlost Nikdy Překročit .To vytváří bezpečnostní rezervu pod rychlostí, kde může dojít k ústupu čepele.
obrácení proudění vzduchu se obvykle vyskytne před ustupujícím stáním čepele., Vzpomenete si, že rychlost proudění vzduchu se postupně snižuje podél čepele z nejvyšší na špičce, na nejnižší na kořenovém konci.pokud je rychlost na špičce 300 mph, je možné, aby rychlost byla v kořenovém adresáři tak nízká jako 100 mph. Proto při rychlosti vpřed tak nízké, jak 100 mph (cca. 87 Kts) se vyskytují, kořenový konec čepele je účinně zastaven. Při pokusu o vyšší rychlosti může proudění vzduchu přes kořenový konec čepele skutečně zvrátit a cestovat od koncové hrany k náběžné hraně., Je to proto, že rychlost proudění vzduchu produkovaná dopřednou rychlostí je větší než rychlost, která je produkována otáčením lopatek rotoru. Obrácení proudění vzduchu je kontraproduktivní pro výrobu tahu zdvihu a rotoru.
snížit účinky výtah odchylky od kořene ke špičce čepele výrobce bude buď twist čepel podél jeho délky, nebo použít kužel na čepel.Twist je snížení úhlu útoku od kořene ke špičce. Pamatujte, že výtah se zvyšuje s rychlostí a úhlem útoku?, Protože špička je rychlejší než kořen, úhel útoku, musí být snížena směrem ke špičce udržet stejnou částku zvednout na špičku a kořen končí. Kužel je postupné snižování šířky čepele od náběžné hrany k odtokové hraně. Přímka nakreslená od středu náběžné hrany ke středu koncové hrany se nazývá „akordová čára“. Snížením struny akordu od kořene ke špičce je k dispozici menší plocha povrchu, aby proudění vzduchu působilo na produkci výtahu.,
u vrtulníků s vyšší rychlostí (Westland Lynx)je kořenovým koncem čepele pouze ostří a upevňovací Plocha. Tvar aerofoil nezačne, dokud několik stop od středu rotoru systému. To se provádí za účelem snížení účinků obrácení proudění vzduchu umístěním povrchu produkujícího zdvih dále tam, kde je rychlost otáčení vyšší.Stlačitelnost Vzduchu Vzduch je plyn, a proto splňuje vlastnosti plynů, zejména schopnost být komprimovány., Při studiu aerodynamiky je však třeba vzít v úvahu také vzduch, který má některé vlastnosti kapaliny. Tekutina má mnohem menší stlačitelnost než plyn.
když proud vzduchu nad lopatkou rotoru zasáhne náběžnou hranu, rozdělí se na dva proudy, které pak procházejí nad a pod čepelí. Při nižších rychlostech dochází k tomuto štěpení relativně snadno, což vyžaduje málo energie. Jak se rychlost zvyšuje, vzduch, který zasahuje do náběžné hrany, má tendenci být stlačen před oddělením do dvou proudů. Ber to jako plácnutí rukou na vodní hladinu., Pokud nasekáte ruku do vody, jako karate kotleta, můžete vodu poměrně snadno oddělit. Pokud však plácnete otevřenou ruku na vodu, ponoření ruky vyžaduje podstatně větší sílu. Proudění vzduchu na náběžné hraně je velmi podobné. Jako vzduch na přední hraně je postupně stlačen, vyžaduje to podstatně více rotor vrazil čepel do oddělené proudění vzduchu do dvou proudů.cyclic Control Stick Design Helicopter návrháři se navždy snaží přizpůsobit více vybavení do kokpitu vrtulníku, aby uspokojili požadavky trhu., Zároveň se snaží minimalizovat hmotnost letadla tak, aby mohla nést a zvedat více. Při navrhování pilota a co-pilota pracovní stanice návrháři pokus umístit ovládací prvky v pozici, kde posádka může snadno a pohodlně ovládat všechny ovládací prvky bez nadměrnému natahování nebo roztahování. To omezuje množství pohybu, které je k dispozici na cyklické ovládací tyči.,
návrháři mohli reálně uspořádat ovládací prvky tak, že velmi malé množství stick pohybu jsou nutné pro normální let, ale to by se kontrolovat v hover velmi obtížné, protože ovládání by bylo super citlivé na malé vstupy. Z tohoto důvodu jsou ovládací prvky uspořádány tak, aby byl k dispozici přiměřený řídicí pohyb, obvykle 6-8 palců pohybu hůlky v závislosti na konkrétním modelu letadla.dostupný výkon motoru systém motoru ve vrtulníku je vyžadován k zajištění výkonu pro řadu požadavků, nejen pro systém rotoru., V systému rotoru je nutný tah k překonání odporu. Jak se zvyšuje rychlost, tak se táhne. Pokud je k dispozici více energie k překonání odporu, pak může vrtulník létat rychleji.
shrnutí je vidět, že z těchto faktorů je pro konstruktéry vrtulníků velmi obtížné zvýšit maximální rychlost vrtulníku, protože mnoho faktorů je mimo jejich kontrolu. Mnoho výzkumu a vývoje došlo v oblastech, jako je snížení odporu, lepší konstrukce lopatky rotoru a zvýšení dostupného výkonu motoru.