i följande punkter kommer skälen till detta att diskuteras i detalj. För enkel förklaring kommer alla beskrivningar att baseras på ett enkelt tvåbladigt rotorsystem , som roterar moturs när det ses ovanifrån. Detta gör framryckande bladet på höger sida av flygplanet svänger mot framsidan av helikoptern.
förklaringarna kommer medvetet att hållas ganska grundläggande., För mer avancerade ute, skicka inte e-post säger att det finns mer än vad som har angetts. Men kommentera om du anser att någon av förklaringarna är fundamentalt fel.
det finns ett antal faktorer som styr den maximala hastigheten för en helikopter: 
dra i aerodynamik, drag är kraften motsatta dragkraft. Drag är närvarande i helikoptrar i två huvudtyper:
a. parasit drag parasit drag är dragkrafter som skapats av de komponenter som sticker ut i luftflödet runt helikoptern., Eftersom detta drag är motsatt dragkraft det minskar mängden dragkraft tillgänglig för att göra helikoptern flyga snabbare. Parasit drag inkluderar landningsställ, antenner, cowlings, dörrar, etc. Formen på flygkroppen kommer också att producera parasitdrag. På senare helikoptrar där tillverkaren har försökt höja helikopterns hastighet, är landningsstället Infällbart för att minska mängden parasitdrag som produceras., Generellt, för en given struktur, mängden parasit drag är proportionell mot den hastighet som strukturen passerar genom luften och därför parasit drag är en begränsande faktor för fart.
b. profil dragProfile drag är drag som produceras av verkan av rotorbladen tvingas in i mötande luftflöde. Om ett rotorblad halverades från bladets framsida (framkant) till bladets baksida (bakkant), anses den resulterande formen när man tittar på tvärsnittet vara bladet ”profil”., För att ett rotorblad ska producera Hiss måste det ha en mängd tjocklek från övre huden till nedre huden, som kallas bladets ”camber”. I allmänhet desto större är camber, desto större profil dra. Detta beror på att det kommande luftflödet måste separera ytterligare för att passera över rotorbladets ytor. Bladprofilen för en viss helikopter har utformats som en kompromiss mellan att producera tillräcklig hiss för helikoptern att uppfylla alla sina roller och minimera profildrag., För att ändra mängden lyft som produceras av rotorsystemet måste angreppsvinkeln ändras. När angreppsvinkeln ökas ökar profilens drag också. Detta kallas vanligtvis ”inducerad drag”, eftersom dragen induceras genom att öka angreppsvinkeln.
har du någonsin fastnat handen ut genom fönstret när du reser i en bil ? Om så är fallet, märkte du att om du höll din hand platt med tummen leder så kan du hålla dig handen i den positionen ganska enkelt med lite ansträngning. Vad händer om du vrider handen så att din handflata är vänd mot vinden?, Det är inte så lätt nu att hålla dig handen stilla och det kräver mycket större ansträngning för att hålla det där. Detta kan relateras till profil dra och inducerad dra. retirerande Bladstall för att förstå retirerande bladstall är det först nödvändigt att förstå ett tillstånd som kallas”Dissymetri av lyft”. Tänk på en helikopter som svävar i stilla luft och med noll markhastighet. Piloten håller en konstant bladhöjd vinkel med den kollektiva pitch control spak och flygplanet är på en konstant höjd från marken., Luftflödeshastigheten över det framåtgående bladet och det återgående bladet är lika.
om spetsen på det framåtgående bladet färdas vid 300mph måste spetsen på det regummerande bladet också färdas vid 300mph. Luftflödets hastighet över bladet minskas gradvis när vi tittar närmare mot bladets rotänd (mot rotornavet) eftersom avståndet som den observerade punkten måste resa runt cirkeln reduceras.,
i detta tillstånd är mängden lyft som genereras av varje blad densamma eftersom mängden lyft som produceras är en funktion av hastighet och angreppsvinkel. Men om helikoptern började röra sig framåt skulle luftflödeshastigheten över det framåtgående bladet ökas med mängden framåtriktad hastighet när bladet rör sig i motsatt riktning mot flygningen.,ravelling framåt vid 100mph, då luftflödet vid framryckande blad spets skulle vara:
| hastighet inducerad av bladen svarvning: | 300mph |
| Plus hastigheten från framåt flygning: | 100mph |
| Total effektiv hastighet vid spetsen: | 400mph |
vid regummeringsbladet reduceras hastigheten med mängden framhastighet när bladet färdas i samma riktning som luftflödet som skapas av framflyg., Så spetsen färdas nu effektivt vid 200mph, eller halva hastigheten på det framåtgående bladet. Från formeln för hiss är det känt att mängden lyft som produceras varierar som kvadraten av hastigheten. Från exemplet ovan betyder det att det framåtgående bladet ger fyra gånger mer lyft än det regummerande bladet. Om denna situation inte korrigerades kunde helikoptern inte flyga framåt i en rak linje när framflyg försökte. (Det skulle faktiskt pitch nose-up, men det är en annan historia!,)
för att korrigera för detta får rotorsystemet ”klaff” där en bladspets kan stiga över den andra med hänvisning till rotorplanet för rotation. Effekten detta har är att minska lyften på det framåtgående bladet och öka lyften på det regummerande bladet. Lyften över båda knivarna utjämnas sedan.
Nu när vi förstår ”Dissymetri av lyft”, kan vi titta på att dra tillbaka blad stall.Du kommer ihåg att regummeringsbladet har en lägre luftflödeshastighet än det framåtgående bladet i framflykt., Om vi skulle accelerera vår helikopter från ovanstående exempel till 300mph, skulle det framåtgående bladet ha en luftflödeshastighet på 600mph, och regummeringsbladet skulle vara noll. För att bladet ska producera lyft måste det ha lite luftflöde över det, så i detta fall skulle bladet ”stanna”. Stall är ett tillstånd där det finns en uppdelning av slät laminärt luftflöde över ytorna på en aerofoil (rotorblad).
med varje blad som går in i ett stalltillstånd när det passerade ner till vänster om helikoptern, kunde framflyg inte bibehållas vid denna hastighet., Innan bladet faktiskt stannade skulle det producera en serie hårda vibrationer som kallas ”buffering”. När en tillverkare producerar en ny helikopter, den hastighet med vilken denna buffert kommer att inträffa fastställs under flygtestförsök och en lägre siffra publiceras därefter som är allmänt känd som VNE eller hastighet-aldrig överstiga.Detta fastställer en säkerhetsmarginal under den hastighet där regummerande bladstall kan uppstå.
Luftflödesåterföring Luftflödesåterföring sker normalt innan du drar tillbaka bladstallet., Du kommer ihåg att luftflödeshastigheten gradvis minskas längs ett blad från att vara högst vid spetsen, till lägsta vid rotänden.
om hastigheten är 300mph vid spetsen är det möjligt för hastigheten att vara så låg som 100mph vid roten. Därför när framåt hastigheter så lågt som 100mph (ca. 87 Kts) uppstår, bladets rotänd är effektivt avstannad. När högre hastigheter försöker kan luftflödet över bladets rotänd faktiskt vända och resa från den bakre kanten till framkanten., Detta beror på att luftflödeshastigheten som produceras av framåthastigheten är större än den som produceras av rotorbladen vridning. Luftflödesåterföring är kontraproduktiv för att producera lyft och rotorkraft.
för att minska effekterna av lyftvariationer från roten till spetsen på ett blad kommer tillverkaren antingen att vrida bladet längs dess längd eller applicera en avsmalning på bladet.Twist är minskningen av angreppsvinkeln från roten till spetsen. Kom ihåg att hissen ökar med hastighet och angreppsvinkel?, Eftersom spetsen färdas snabbare än roten måste angreppsvinkeln minskas mot spetsen för att bibehålla samma mängd lyft vid spetsen och rotändarna. Avsmalning är den gradvisa minskningen av bredden på ett blad från framkanten till den bakre kanten. En rak linje som dras från mitten av den främre kanten till mitten av den bakre kanten kallas ”Ackordlinjen”. Genom att minska ackordlinjen från roten till spetsen är mindre yta tillgänglig för luftflödet att agera på för att producera Hiss.,
på helikoptrar med högre hastighet (Westland Lynx) är bladets rotänd endast ett bladspar och fästområde. Aerofoilformen startar inte förrän flera meter ut från rotorsystemets mitt. Detta görs för att minska effekterna av luftflödets återföring genom att placera den lyftproducerande ytan längre ut där rotationshastigheten är högre.Air Compressibility Air är en gas och överensstämmer därför med egenskaperna hos en gas, nämligen förmågan att komprimeras., När man studerar aerodynamik måste dock luft också anses ha några av egenskaperna hos en vätska. En vätska har mycket mindre kompressibilitet än en gas.
när luftflödet över ett rotorblad träffar framkanten delas det upp i två strömmar, som sedan passerar över och under bladet. Vid lägre hastigheter sker denna splittringsåtgärd relativt lätt som kräver liten energi. När hastigheterna ökar tenderar luften som slår framkanten att komprimeras innan den separeras i två strömmar. Tänk på detta som att slå handen på en vattenyta., Om du hugger din hand i vattnet, som en karatehack, kan du separera vattnet ganska enkelt. Om du slår din öppna hand på vattnet emellertid, det tar betydligt mer kraft att dränka handen. Luftflödet vid framkanten är mycket likartat. Eftersom luften vid framkanten successivt komprimeras, det kräver betydligt mer rotor dragkraft för bladet att separera luftflödet i två strömmar.cyklisk Kontrollpinne Designhelikopterdesigners försöker för alltid passa in mer utrustning i cockpiten på en helikopter för att tillgodose marknadens krav., Samtidigt försöker de minimera flygplanets vikt så att den kan bära och lyfta mer. Vid utformningen av pilot-och copilots arbetsstationer försöker konstruktörerna placera kontrollerna i en position där besättningen enkelt och bekvämt kan använda alla kontroller utan överdriven räckvidd eller sträckning. Detta placerar begränsningar på mängden rörelse som finns på den cykliska kontrollpinnen.,
konstruktörerna kunde rimligen ordna kontrollerna så att mycket små mängder av pinne rörelse krävdes för normal flygning, men detta skulle göra kontroll i hover mycket svårt eftersom kontrollerna skulle vara super känsliga för små ingångar. Av denna anledning är kontrollerna anordnade så att en rimlig kontroll rörelse är tillgänglig, i allmänhet 6-8 inches av pinne rörelse beroende på den särskilda flygplansmodell.tillgänglig Motoreffekt motorsystemet i en helikopter krävs för att ge kraft för en rad krav, inte bara rotorsystemet., I rotorsystemet krävs dragkraft för att övervinna drag. Eftersom hastigheten ökar, drar det också. Om mer kraft är tillgänglig för att övervinna dra, då potentiellt helikoptern kan flyga snabbare.
Sammanfattning Det kan ses att från dessa faktorer är det mycket svårt för helikopterdesigners att öka en helikopters maximala hastighet, eftersom många faktorer ligger utanför deras kontroll. Mycket forskning och utveckling har skett inom områden som att minska drag, bättre rotorblad och öka tillgänglig motoreffekt.