Vill ett långsammare och större rotorblad vara praktiskt?
En rotor är i huvudsak en roterande vinge och utformningen av den vingen genererar lyft. Min fråga är detta, varför inte öka rotorns ytarea och sänk rotorns varvtal. Rotorns styrka ökar också. Lågare rotorhastigheter minskar även turbulensen som skapas av rotorns större område. Jag tror att detta också kommer att öka effektiviteten eftersom den lägre hastigheten kan leda till att mindre motorer används för att göra samma arbete.
2 svar
En relativt stor rotor har faktiskt fördelar:
- Låg inducerad hastighet: mindre sand och buskar som sopas upp av rotorströmmen.
- Låg autorotationsgrad av nedstigning.
- Låg effekt krävs i svävaren.
Men det finns också några nackdelar:
- Storleken på helikoptern är mindre praktisk vid landning, start, befrielse av byggnader mm
- Den tomma vikten är högre, en mycket viktig faktor i VTOL-flygplan.
- Hubbdragen är högre.
En mindre rotor kommer att ha en mindre och lättare nav och ett lägre övergripande parasitiskt drag: effektivare för kryssningsflygning. Det finns en praktisk gräns för bladradie på ca 12 m på grund av statisk rotortryckning när det inte spinner. Från J. Gordon Leishman :
Rotorns rotationshastighet bestäms av spetshastigheten och är inställd så att vid framfartshastigheten stannar den framåtgående bladspetsen under dragdivergens-Mach-talet. Genom att minska spetshastigheten kan en högre flyghastighet uppnås.The static droop can increase quickly for larger rotor diameters and may cause problems when starting and stopping the rotor, especially in gusty wind conditions where the low centrifugal forces on the blades may lead to "blade sailing,"causing the rotor blades to flap and flex and perhaps impact the airframe.
Bildkälla
Det finns ett optimalt design för rotorskivans storlek, bestämt av vikt. Viktförhållandet mellan skivområdet är skivbelastningen och analogi med vingebelastning av fastvingade flygplan är mycket stark: ett stort vingeområde skapar mer drag och byggvikt. Förhållandet mellan skivlastnings- och arbetsvikt regleras delvis av kvadratkubslagen och en klar trend kan observeras när de två parametrarna är plottade mot varandra: det finns ett optimalt styrt av vikt och det optimala är inte det största rotordiameter.
Theoretically the most efficient propeller is a large diameter, slowly turning single blade propeller.
I allmänhet är allt annat lika, om du kan få en propellern eller fläkt med större diameter på ditt flygplan, kommer du att få större effektivitet. Vi ser turbofans få större och större och större delvis av denna anledning. Det understryker också varför AeroVelo Atlas har så stora rotorer.
Så varför inte bara hålla jätte rekvisita på allt? Det finns många faktorer, inklusive
- Tillverkarens användbarhet. Kan du bygga knivar tillräckligt länge och styva nog utan att förneka din extra effektivitet med vikt?
- Luftfartygets arrangemang. Kan du passa stativet under vingen, till exempel? Eller för en helikopter, kommer knivarna att ha tillräckligt med frihöjd vid sina tips när rotorn inte snurrar?
- Flygplanets avsedda luftfart. Som Airsick nämner i en kommentar, kan du på en helikopter få mycket lite framfart innan du stallar en del av bladet. På ett fastvingat flygplan kommer du fortare att springa in i supersoniskt flöde vid bladtipset (vilket orsakar oacceptabelt drag och ljud) när du försöker snurra drivorganet snabbare.
Varje flygplandesign är resultatet av strikta och omfattande avvägningar och optimeringar. Punkterna du gör är giltiga, men de är vanligtvis begränsade av andra faktorer.
Läs andra frågor om taggar aircraft-design rotorcraft Kärlek och kompatibilitet Skor Gear 12 Stjärntecken Grunderna