nos parágrafos seguintes, as razões para tal serão discutidas em pormenor. Para facilitar a explicação, todas as descrições serão baseadas em um simples sistema de rotor de duas lâminas, que gira no sentido contrário ao dos ponteiros do relógio quando visto de cima. Isso faz com que a lâmina de avanço no lado direito da aeronave balançando em direção à frente do helicóptero. as explicações serão deliberadamente mantidas bastante básicas., Para os mais avançados lá fora, por favor, NÃO envie e-mail dizendo que há mais do que foi afirmado. No entanto, faça comentários se considerar que alguma das explicações está fundamentalmente errada.
há uma série de fatores que governam a velocidade máxima de um helicóptero :
Drag In aerodynamics, drag is the force opposing thrust. O arrasto está presente em helicópteros em dois tipos principais:
a. O arrasto parasita arrasto parasita é a força de arrasto criada pelos componentes que se projetam para o fluxo de ar em torno do helicóptero. , Porque este arrasto está se opondo impulso está reduzindo a quantidade de impulso disponível para fazer o helicóptero voar mais rápido. O arrasto parasita inclui o trem de pouso, antenas, vaqueiros, portas, etc. A forma da fuselagem também produz o arrasto parasita. Em helicópteros posteriores em que o fabricante tentou aumentar a velocidade do helicóptero, o trem de pouso é retrátil para reduzir a quantidade de arrasto parasita produzida., Geralmente, para uma dada estrutura, a quantidade de arrasto parasita é proporcional à velocidade que a estrutura está passando pelo ar e, portanto, o arrasto parasita é um fator limitante para a velocidade do ar.
B. perfil arrasto dragProfile é o arrasto produzido pela ação das lâminas do rotor sendo forçado para o fluxo de ar que se aproxima. Se uma lâmina de rotor tiver sido cortada ao meio da frente da lâmina (bordo dianteiro) até à parte posterior da lâmina (bordo posterior), a forma resultante ao olhar para a secção transversal é considerada como o “perfil”da lâmina., Para que uma lâmina de rotor produza elevação, ela deve ter uma quantidade de espessura da pele superior à pele inferior, que é chamada de “camber” da lâmina. Em termos gerais, quanto maior o camber, maior o arrasto do perfil. Isto porque o fluxo de ar que se aproxima tem de se separar ainda mais para passar sobre as superfícies da lâmina do rotor. O perfil da lâmina para um determinado helicóptero foi concebido como um compromisso entre a produção de sustentação suficiente para o helicóptero para cumprir todos os seus papéis, e a minimização do arrasto do perfil., Para alterar a quantidade de elevação produzida pelo sistema de rotor, o ângulo de ataque deve ser alterado. Como o ângulo de ataque é aumentado, então o arrasto do perfil também aumenta. Isto é geralmente referido como” arrasto induzido”, como o arrasto é induzido pelo aumento do ângulo de ataque.alguma vez enfiou a mão pela janela enquanto viajava de carro? Se assim for, reparou que se mantivesse a mão plana com o polegar a conduzir, poderia manter a mão nessa posição facilmente com algum esforço. O que acontece se você virar a mão para que a sua palma esteja virada para o vento?, Agora não é tão fácil manter a mão quieta e requer um esforço muito maior para mantê-la lá. Isto pode ser relacionado ao arrasto de perfil e arrasto induzido. Retraying Blade Stall To understand retreating blade stall it is first necessary to understand a condition known as”Dissymetry of Lift”. Considere um helicóptero a pairar no ar calmo e à velocidade zero no solo. O piloto está mantendo um ângulo de passo constante com a alavanca de controle de passo coletivo e a aeronave está em uma altura constante do solo., A velocidade de fluxo de ar sobre a lâmina avançada e a lâmina em retirada é igual.se a ponta da lâmina de avanço estiver a 300 mph, então a ponta da lâmina de retirada também deve estar a 300 mph. A velocidade do fluxo de ar sobre a lâmina é progressivamente reduzida à medida que olhamos mais perto para a extremidade da raiz da lâmina (em direção ao eixo do rotor) à medida que a distância que o ponto observado tem de viajar em torno do círculo é reduzida.,nesta condição, a quantidade de elevação gerada por cada lâmina é a mesma porque a quantidade de elevação produzida é uma função da velocidade e ângulo de ataque. No entanto, se o helicóptero começasse a avançar, então a velocidade de fluxo de ar sobre a lâmina avançada seria aumentada pela quantidade da velocidade para a frente à medida que a lâmina se move na direção oposta ao voo.,desfiada frente a 100 mph, em seguida, o fluxo de ar no avanço da ponta da lâmina deve ser:
| Velocidade induzida pelas lâminas de giro: | 300mph |
| Mais a velocidade de vôo: | 100 mph |
| Total efetivo de velocidade na ponta: | 400mph |
Em a retirada da lâmina, a velocidade é reduzida pela quantidade de velocidade para a frente como a lâmina está viajando na mesma direção que o fluxo de ar criado pelo atacante voo., Então a ponta está agora efetivamente viajando a 200mph, ou metade da velocidade da lâmina que avança. A partir da fórmula de Elevação, sabe-se que a quantidade de elevação produzida varia como o quadrado da velocidade. A partir do exemplo acima, isto significa que a lâmina que avança produzirá quatro vezes mais elevação do que a lâmina que recua. Se esta situação não fosse corrigida, o helicóptero não poderia voar para a frente em linha reta quando o voo para a frente foi tentado. (Na verdade, seria um nariz para cima, mas isso é outra história!,)
para corrigir isso, o sistema de rotor é permitido “flap” em que uma ponta da lâmina pode subir acima da outra com referência ao plano de rotação do rotor. O efeito que isso tem é reduzir a elevação na lâmina de avanço e aumentar a elevação na lâmina de retirada. O elevador através de ambas as lâminas é então equalizado.agora que entendemos a” falta de leveza”, podemos olhar para a bancada da lâmina em retirada.Deve lembrar-se que a lâmina em retirada tem uma velocidade de fluxo de ar mais baixa do que a lâmina em avanço., Se acelerássemos nosso helicóptero do exemplo acima para 300 mph, então a lâmina avançada teria uma velocidade de fluxo de ar de 600 mph, e a lâmina em retirada seria zero. Para a lâmina produzir elevação deve ter algum fluxo de ar sobre ela, então, neste caso, a lâmina iria “empatar”. Stall é uma condição em que há uma ruptura do fluxo de ar laminar liso sobre as superfícies de um aerofólio (lâmina de rotor).com cada lâmina entrando em uma condição de Baia à medida que passava pelo lado esquerdo do helicóptero, o voo para a frente não podia ser mantido a esta velocidade., Antes da lâmina parar, produziria uma série de vibrações duras conhecidas como “bufete”. Quando um fabricante produz um novo helicóptero, a velocidade a que ocorrerá este choque é determinada durante os ensaios de ensaio de voo, sendo subsequentemente publicado um valor inferior, vulgarmente conhecido por VNE ou velocidade – nunca superior .Isto estabelece uma margem de segurança abaixo da velocidade em que a lâmina de retirada pode ocorrer.
reversão de fluxo de ar reversão de fluxo de ar normalmente ocorrerá antes de retirar a pá da lâmina., Você deve lembrar que a velocidade de fluxo de ar é progressivamente reduzida ao longo de uma lâmina de ser mais alto na ponta, para mais baixo na extremidade da raiz.se a velocidade é de 300 mph na ponta, é possível que a velocidade seja tão baixa quanto 100 mph na raiz. Portanto, quando velocidades para a frente tão baixas como 100mph (aprox. 87 Kts) são encontrados, a extremidade raiz da lâmina é efetivamente paralisada. Quando velocidades mais altas são tentadas, o fluxo de ar através da extremidade raiz da lâmina pode na verdade reverter e viajar da borda da trilha para a borda da frente., Isto porque a velocidade de fluxo de ar produzida pela velocidade da frente é maior do que a produzida pelas lâminas do rotor girando. A inversão do fluxo de ar é contraproducente para produzir impulso de Elevação e rotor.para reduzir os efeitos das variações de elevação da raiz para a ponta de uma lâmina, o fabricante quer torcer a lâmina ao longo do seu comprimento, ou aplicar uma torneira na lâmina.Torção é a redução do ângulo de ataque da raiz para a ponta. Lembras-te que o elevador aumenta com a velocidade e o ângulo de ataque?, Como a ponta está viajando mais rápido que a raiz, o ângulo de ataque deve ser reduzido para a ponta para manter a mesma quantidade de elevação na ponta e a raiz termina. Taper é a redução gradual da largura de uma lâmina da borda dianteira para a borda traseira. Uma linha reta desenhada do centro da borda dianteira até o centro da borda traseira é chamada de “linha de acordes”. Ao reduzir a linha de acordes da raiz para a ponta, há menos área de superfície disponível para que o fluxo de ar possa agir para produzir elevação., em helicópteros de alta velocidade (“Westland Lynx”), a extremidade da lâmina é apenas uma área de apego. A forma do aerofólio não começa até vários metros do centro do sistema de rotor. Isto é feito para reduzir os efeitos da inversão do fluxo de ar, colocando a superfície produtora de elevação mais longe, onde a velocidade de rotação é maior.
ar compressibilidade ar é um gás e, portanto, está em conformidade com as propriedades de um gás, nomeadamente a capacidade de ser comprimido., Ao estudar aerodinâmica no entanto, o ar também deve ser considerado como tendo algumas das propriedades de um fluido. Um fluido tem muito menos compressibilidade do que um gás. quando o fluxo de ar sobre uma lâmina de rotor atinge a borda dianteira, ela é dividida em duas correntes, que então passam acima e abaixo da lâmina. A velocidades mais baixas, esta ação de divisão ocorre relativamente facilmente exigindo pouca energia. À medida que as velocidades aumentam, o ar que atinge a borda dianteira tende a ser comprimido antes de se separar em duas correntes. Pensa nisto como bater com a mão numa superfície de água., Se você cortar a mão na água, como um golpe de karaté, você pode separar a água com bastante facilidade. Se você colocar a sua mão aberta sobre a água, no entanto, é preciso consideravelmente mais força para submergir a sua mão. O fluxo de ar na borda dianteira é muito semelhante. À medida que o ar na borda dianteira é comprimido progressivamente, ele requer muito mais impulso do rotor para que a lâmina separe o fluxo de ar em duas correntes.os projetistas de helicópteros de controle Cíclico estão sempre tentando encaixar mais equipamentos no cockpit de um helicóptero para satisfazer as exigências do mercado., Ao mesmo tempo, eles estão tentando minimizar o peso da aeronave para que ela possa transportar e levantar mais. Ao projetar os postos de trabalho do piloto e do co-piloto, os designers tentam colocar os controles em uma posição onde a tripulação pode facilmente e confortavelmente operar todos os controles sem excesso de alcance ou alongamento. Isto coloca limitações na quantidade de movimento disponível no bastão de controle Cíclico.,
os designers poderiam organizar os controles de forma que quantidades muito pequenas de movimento de vara eram necessárias para o voo normal, mas isso tornaria o controle no hover muito difícil, uma vez que os controles seriam super sensíveis a pequenos insumos. Por esta razão, os controles são dispostos de modo que um movimento de controle razoável está disponível, geralmente 6-8 polegadas de movimento de vara, dependendo do modelo de aeronave em particular.potência disponível do motor o sistema de motor de um helicóptero é necessário para fornecer potência para uma gama de demandas, não apenas o sistema de rotor., No sistema de rotor, o impulso é necessário para superar o arrasto. À medida que a velocidade é aumentada, o arrasto também. Se houver mais energia disponível para superar o arrasto, então, potencialmente, o helicóptero pode voar mais rápido.
resumo pode ser visto que a partir destes fatores que é muito difícil para os designers de helicópteros para aumentar a velocidade máxima de um helicóptero, como muitos fatores estão além de seu controle. Muita pesquisa e desenvolvimento tem ocorrido em áreas como a redução do arrasto, melhor design de lâminas de rotor e aumento da potência do motor disponível.