Vill det vara effektivare att öka längden eller ackordet på ett rotorblad för bättre prestanda?

Det är inte så lätt. Bladlängden, ackordet och motoreffekten är anslutna på komplexa sätt, och för varje önskad prestanda finns en optimal kombination av dessa parametrar.

Rotorer (och vingar) genererar lyft genom att accelerera luften nedåt. Hissen är proportionell mot lufttryckets hastighet. Detta ändrar emellertid också kinetisk energi i luften och kräver därför kraft. Detta kallas inducerad dra.

Eftersom inerti är proportionell mot hastighet, men kinetisk energi är proportionell mot hastighetsfältet, är det effektivare att accelerera en större mängd luft till en lägre hastighet.

Mängden luft som påverkas är proportionell mot området rotordisken (hela området där knivarna rör sig) och det är helt enkelt ($ \ pi \ times $) kvadrat av bladlängd . Så i en mening är svaret enkelt: endast bladlängd har effekt, bladkordet gör det inte.

Förhöjningen av bladlängden ökar dock bladets form och huddrag, så bortom en viss punkt kommer formdraget att överstiga det inducerade draget och ytterligare förlängning av bladlängden förbättrar inte effektiviteten ytterligare.

Ännu viktigare är att ett längre blad blir tyngre och måste därför vara starkare för att motstå centrifugalkraften när den vrids och styvare så att den inte böjer för mycket när det inte är. Men det kommer att göra det ännu tyngre och du når en punkt där du helt enkelt överstiger materialets egenskaper. Och naturligtvis innebär högre vikt också att mer lyft krävs. Dessa effekter kommer ytterligare att minska bladets optimala längd.

Så om du vill förbättra belastningen kan du försöka förbättra effektiviteten, vilket du kan göra genom att göra knivarna längre, men du måste hitta ett material med högre specifik styrka, annars kommer den ökade vikten att uppväga den förbättrade aerodynamiska effektiviteten .

Om du inte har det, måste du först och främst öka motorns kraft. Den optimala bladlängden kan då vara längre, men du kommer snabbt att träffa materialets gränser. det är därför det finns flera rotorhelikoptrar.

Om du istället menade hastighet, är det en helt annan fråga och varken bladlängd eller ackord spelar en viktig roll där. Vid framåtriktad rörelse begränsas hastigheten på en helikopter med två begränsningar: tillräcklig del av returbladet måste röra sig bakom luftflödet och spetsen på framåtgående blad får inte överstiga ljudets hastighet (faktiskt kritiskt Mach-nummer, vilket är något lägre). Det första kravet innebär att spetshastigheten måste vara cirka tre gånger högre än den maximala framdagshastigheten, annars kommer rotorens retursida inte att kunna generera tillräckligt med hiss och flygplanet rullar till den sidan. Tillsammans med den andra parametern begränsar den hastigheten till ungefär ett fjärdedel av den kritiska Mach. Det finns några experimentella tvillingrotorer (intermeshing, sida vid sida) helikoptrar som inte har något emot lyftasymmetrin och kan flyga något snabbare. Men det har ingenting att göra med bladlängd; blad med större rotorvridning vid lägre varvtal för att bibehålla liknande spetshastighet.

Helikopterprestanda, som i kraft som krävs för:

Poäng 1. 2. och 3. Käll ned till frågan: Hur kan vi maximera drivkraften för en viss installerad motorkraft? Detta görs genom ökande bladspänning och minskande rotorns soliditet (bladkord och antal blad), analogt med att ha ett högre bildförhållande för ett visst vingeområde i en fast vinge. Det finns en gräns för detta: i svävaren skulle vi inte vilja överskrida kritiskt Mach-nummer eftersom vi då medvetet kommer att använda motorkraft för att övervinna kompressionsdrag. Svaret på punkterna 1. 2. och 3. .: bladlängd.

Punkt 4. är udda ut, nu vill vi minska bladspänningen och öka bladets soliditet för att behålla hissen. Återigen är det kritiska Mach-talet den begränsande faktorn, nu eftersom spetshastigheten läggs till helikopterets framåtgående hastighet. En enda rotorskiva lutas framåt för att producera tryckkraft och måste även producera all nödvändig lyft. Lättnad av rotordisklastning möjliggör högre hastighet, antingen av:

• En mindre rotordisk framåt mer, i kombination med en fast vinge, gör rotorns funktion mer som en propell och möjliggör en högre framfart.
• Med roterande dubbelrotorer möjliggörs kortare blad per rotor.
• Använda separata propellrar för dragkraft, som en autogro.
• Vridning av rotorerna, så med hög hastighet ger en fast vinge hissen och extrema propellrar ger trycket.

Svaret på punkt 4: Bladkord, men helst fler blad eller en annan rotor eller en ytterligare fast vinge.

Bildkälla

Från och med förra året höll hastighetsrekordet för en ren singelrotorhelikopter av Westland Lynx med hjälp av speciell höghastighets vingeffektteknik för att skjuta upp det kritiska Mach-numret.

Över 200 knop är en sällsynt upplevelse för en ren helikopterförare. Tiltrotorer kan göra det rutinmässigt. Denna sammansatta helikopter är också konstruerad för fart.

Bildkälla