I de følgende avsnittene, grunnene til dette vil bli diskutert i detalj. For enkel forklaring, alle beskrivelser vil være basert på en enkel to blader rotoren system , som roterer mot klokken sett ovenfra. Dette gjør de fremrykkende blad på høyre side av flyet svingte mot forsiden av helikopter.
forklaringene bevisst holdes ganske grunnleggende., For de mer avanserte som finnes der ute, vær så snill å ikke sende e-post som sier at det er mer til det enn det som har vært uttalt. Imidlertid, ikke kommentere hvis du mener at noen av forklaringene er fundamentalt galt.
Det er en rekke faktorer som styrer den maksimale hastigheten av et helikopter :
Dra I aerodynamikk, dra force motstridende skyvekraft. Dra er til stede i helikoptre i to hovedtyper:
– en. Parasitten dra Parasitten dra dra styrker opprettet av komponenter som stikker ut i luftstrømmen rundt helikopteret., Fordi dette drar er motstridende stakk det er å redusere mengden av thrust tilgjengelig for å gjøre helikopteret fly raskere. Parasitten dra inkluderer landing gear, antenner, deksler, dører, etc. Formen på skroget vil også produsere parasitten dra. På senere helikoptre hvor produsenten har forsøkt å øke hastigheten på helikopteret, understellet er uttrekkbar å redusere mengden av parasitten dra produsert., Generelt, for en gitt struktur, mengden av parasitten dra er proporsjonal med hastigheten at strukturen er som passerer gjennom luften og derfor parasitten dra er en begrensende faktor for å lufthastighet.
b. Profil dragProfile dra dra produsert ved handlingen av rotorbladene blir tvunget inn i motgående luftstrøm. Hvis et rotorblad ble halvert fra forsiden av bladet (ledende) til baksiden av bladet (bakkant), den resulterende form når man ser på tverrsnitt er ansett for å være bladet «profil»., For et rotorblad å produsere løft, det må ha en mengde tykkelse fra øvre huden til lavere hud, som er kalt «camber» av bladet. I generelle termer større camber, jo større profil dra. Dette er fordi den møtende luftstrømmen har å skille ytterligere å passere over overflaten av rotorblad. Bladet profil for en gitt helikopter har vært utformet som et kompromiss mellom å produsere tilstrekkelig løft for helikopter for å oppfylle alle sine roller, og minimere profil dra., For å endre mengden av heis produsert av rotor system, angrepsvinkelen må endres. Som angrepsvinkelen er økt så profilen dra øker også. Dette er vanligvis referert til som «luftmotstand», som drar er indusert ved å øke angrepsvinkelen.
Har du noen gang stakk hånden ut av vinduet mens du er på reise i en bil? Hvis så, la du merke til at hvis du holdt din hånd flatskjerm med tommelen ledende deretter kan du holde deg i hånden i den posisjonen ganske enkelt med litt innsats. Hva skjer hvis du slår hånden slik at håndflaten er vendt i vinden?, Det er ikke så lett nå for å holde deg i hånden fortsatt, og det krever langt større innsats for å holde den der. Dette kan være relatert til profil dra og luftmotstand. Trekker seg tilbake Blad Stall til Å forstå trekker seg tilbake blad stall det er først nødvendig å forstå en tilstand kjent som»Dissymetry av Lift». Vurdere et helikopter som svever i luft og på null bakken hastighet. Piloten er å opprettholde en konstant blad pitch-vinkel med kollektiv pitch control-spaken og flyet er på en konstant høyde fra bakken., Luftstrømmen hastighet over fremme blad og trekker seg tilbake bladet er like.
Hvis tuppen av kateteret bladet er på reise i 300mph så tuppen av retningsbalansen bladet må også være på reise i 300mph. Hastigheten på luftstrømmen over bladet er gradvis redusert som vi ser nærmere mot rotenden av bladet (mot rotoren hub) som avstanden at den observerte punkt har til å reise rundt sirkelen er redusert.,
I denne tilstanden mengden av heis blir generert av hvert blad er det samme fordi mengden av heis produsert er en funksjon av hastighet og angrepsvinkel. Imidlertid, hvis helikopteret begynte å gå fremover så luftstrømmen hastighet over fremme blad ville bli økt med mengden av hastighet forover som bladet beveger seg i motsatt retning av flyturen.,ravelling frem på 100mph, så luftstrømmen på fremmarsj blad tips vil være:
| Velocity indusert av bladene slå: | 300mph |
| Pluss hastighet fra fremover flygning: | 100mph |
| Totale effektiv hastighet på spissen: | 400mph |
I retningsbalansen blad hastigheten er redusert med mengden av hastighet forover som bladet er på reise i samme retning som luftstrømmen opprettet av fremover fly., Så tips er nå effektivt å reise på 200mph, eller halvparten av hastigheten på fremmarsj blad. Fra Formelen for Heisen, det er kjent at mengden av heis produsert varierer med kvadratet av hastigheten. Fra eksempelet over betyr dette at de fremrykkende bladet vil produsere fire ganger mer løft enn den trekker seg tilbake blad. Hvis denne situasjonen ikke ble korrigert, helikopteret ikke kunne fly frem i en rett linje når frem fly ble forsøkt. (Det ville faktisk pitch nese-up, men det er en annen historie!,)
for Å korrigere for dette rotoren system er lov til å «klaff» der ett blad tips kan heve seg over andre med referanse til rotoren plan for rotasjon. Effekten dette har på, er å redusere løft på fremmarsj blad og øke løft på de tilbaketrekkende blad. Heis på tvers av både bladene er så lik.
Nå som vi forstår «Dissymetry av Lift», kan vi se på de trakk seg tilbake blad stall.Du husker at du trekker deg tilbake bladet har en lavere luftmengde hastighet enn de fremrykkende blad fremover fly., Hvis vi skulle akselerere vår helikopter fra eksemplet ovenfor, for å 300mph, deretter fremme blad ville ha en luftstrøm hastighet på 600mph, og trekker seg tilbake blad ville være null. For bladet til å produsere løft det må ha noen luftstrømmen over det, så i dette tilfellet bladet ville «stall». Stall er en tilstand hvor det er en oversikt over glatt laminær luftstrøm over overflaten av en aerofoil (rotorblad).
Med hvert blad inn i en stall tilstand som det gikk ned på venstre side av helikopter, frem fly ikke kunne opprettholdes ved denne hastigheten., Før bladet faktisk stoppet det ville produsere en serie sterke vibrasjoner kjent som «buffeting». Når en produsent produserer et nytt helikopter, hastigheten som dette buffeting vil skje er etablert under flight test prøvelser og et lavere tall er senere publisert som er kjent som VNE eller Velocity – Aldri Overstige .Dette etablerer en sikkerhetsmargin under fartsgrensen, hvor de trakk seg tilbake blad stall kan oppstå.
Luftstrømmen Tilbakeføring Luftstrømmen Tilbakeføring vil normalt skje før de trakk seg tilbake blad stall., Du husker at luftstrømmen hastighet er gradvis redusert langs et blad fra å være høyest i spissen, til lavest på rotenden.
Hvis hastigheten er 300mph på spissen, er det mulig for hastigheten til å være så lav som 100mph ved roten. Derfor når hastigheter fremover så lavt som 100mph (ca. 87 Kts) er oppstått, roten slutten av bladet er effektivt stoppet. Ved høyere hastigheter blir forsøkt, luftstrømmen over roten slutten av bladet kan faktisk snu og reise fra bakkant leading edge., Dette er fordi luftstrømmen hastighet produsert av hastighet forover er større enn det som produseres av rotorbladene å snu. Luftstrømmen reversering er uheldig å produsere løft og rotoren skyvekraft.
for Å redusere effekten av heis variasjoner fra roten til tuppen av en kniv produsenten vil enten vri bladet langs dens lengde, eller bruke en taper til bladet.Vri er reduksjon av angrepsvinkel fra roten til tuppen. Husk at heis øker med hastighet og vinkel på angrep?, Fordi spissen er på reise raskere enn roten, angrepsvinkelen må reduseres mot spissen for å opprettholde den samme mengden av heis i tuppen, og roten ender. Taper er gradvis reduksjon av bredden på et blad fra forkant til bakkant. En rett linje trukket fra sentrum av den ledende kanten til midten av trailing edge er kalt «Akkord Linje». Ved å redusere akkord linje fra roten til tuppen, mindre areal som er tilgjengelig for luftstrømmen til å opptre på å produsere løft.,
På høyere hastighet helikoptre (Westland Lynx), roten slutten av bladet er et blad spar og vedlegg området bare. Aerofoil form starter ikke før flere meter ut fra senter av rotor system. Dette er gjort for å redusere effekten av luftstrømmen tilbakeføring ved å plassere heis-produserende overflate videre ut hvor rotasjons-hastighet er høyere.Air Compressibility Air er en gass, og derfor er i samsvar med egenskapene til en gass, nemlig evnen til å bli komprimert., Når man studerer aerodynamikk imidlertid, luft må også anses for å ha noen av egenskapene til en væske. En væske har langt mindre compressibility enn en gass.
Når luftstrømmen over et rotorblad streik ledende, det er delt inn i to retninger, som deretter passerer over og under bladet. Ved lavere hastigheter, denne delingen skjer relativt lett krever lite energi. Som hastigheter øker, air slående leading edge har en tendens til å bli komprimert før de går i to retninger. Tenk på dette som slapping din hånd på en vannoverflate., Hvis du hogge hånden i vannet, som en karate hogge, kan du skille vann ganske enkelt. Hvis du klapse åpne hånd, på vannet, men det tar betydelig mer kraft for å dukke opp hånden. Luftstrømmen i forkant er svært lik. Som luften i forkant er gradvis komprimert, det krever betydelig mer rotoren fremstøt for bladet å skille luftstrømmen inn i to bekker.Syklisk Kontroll Stick design Helikopter designere er alltid prøver å få plass til mer utstyr inn i cockpiten på et helikopter for å tilfredsstille markedets krav., På samme tid, de prøver å minimere vekten på flyet slik at den kan bære og løfte mer. Når du utformer pilot og copilots arbeidsstasjoner designere forsøk på å plassere kontroller i en posisjon hvor mannskapet kan lett og betjene alle kontroller uten overdreven nå eller stretching. Dette legger begrensninger på mengden av bevegelse tilgjengelig på syklisk kontroll stick.,
designere kan feasibly ordne kontrollene slik at svært små mengder av stick-bevegelsen var nødvendig for normal flyging, men dette ville gjøre kontroll i hover veldig vanskelig som styrer ville være super følsom for små innganger. For denne grunn, kontrollene er ordnet slik at en rimelig kontroll bevegelse er tilgjengelig, vanligvis 6-8 inches av pinnen bevegelse avhengig av luftfartøy modell.Tilgjengelig motorkraft motor-systemet i et helikopter er nødvendig for å gi strøm til en rekke krav, ikke bare rotor system., I rotor system, stakk er nødvendig for å overvinne luftmotstanden. Så hastigheten er økt, så ikke dra. Hvis mer strøm er tilgjengelig for å overvinne dra, så potensielt helikopteret kan fly raskere.
Oppsummering Det kan bli sett på som fra disse faktorene gjør at det er svært vanskelig for helikopter designere til å øke den maksimale hastigheten av et helikopter som mange faktorer som er utenfor deres kontroll. Mye forskning og utvikling har funnet sted i områder som for eksempel å redusere dra, bedre rotorblad design og øke tilgjengelig motorkraft.