Varför föredrar inte helikoptrar kortare rotorer med fler blad? [duplicera]

Antalet (huvudrotor) blad i en helikopter är beroende av ett antal parametrar; Vanligtvis är det några stora problem med att ha ett stort antal blad i en helikopter men:

• En viktig orsak är effektivitet. I allmänhet minskar bladen, effektivare systemet - eftersom det förändrar ökningen av mer luftmassa, dvs accelererar mer luft med en mindre mängd (i likhet med bypassen för turbofanmotorer) .

• Generellt påverkas helikopterrotorsystemets prestanda av soliditet (dvs förhållandet mellan bladområdet och det totala skivområdet) i stället för antalet blad.

• När antalet blad ökar växer växelverkan mellan det efterföljande bladet och det framåtgående bladets virvel (dvs bladet flyger in i föregående bladets kölvatten), vilket påverkar den producerade hissen.

• Fler blad betyder mer komplext rotornav (flera delar brukar översättas till fler problem - underhåll och annars) och mer störningar i bladets inbyggda område. Rotorns navdrage ökar också.

• En sak du saknar är att bladhastigheten $ V $ (i $ L \ = \ \ frac {1} {2} \ \ rho \ V ^ {2} \ S $) är i i sig beroende av bladlängden (och rotationshastigheten, genom $ V \ = \ R \ omega $). Detta betyder att när bladlängden minskar måste de rotera proportionellt snabbare för att producera samma lyft - sålunda i verkligheten blir spetshastigheterna för mindre blad mer. Vanligtvis bidrar den inre tredje längden av ett rotorblad mycket lite att lyfta.

• Vad gäller vibrationer (även om det är bättre att ha fler blad) måste hela rotorsystemet tas som en enhet i stället för som enskilda blad, och det viktigaste är att rotorhastigheten och dess övertoner snarare än bladlängden.

Rotorn arbetar genom att accelerera luften nedåt och skapar därför en uppåtgående reaktionskraft på blad som lyfter hantverket.

Lyftkraften är lika med

$$ L = \ dot {m} \ Delta v $$

där $ \ punkt {m} $ är massflödeshastigheten genom rotorn och $ \ Delta v $ är luftförändringen av luften. För att accelerera luften till den hastigheten måste den ge kinetisk energi. Detta kräver ström

$$ D = \ frac12 \ dot {m} \ Delta v ^ 2 $$

(inducerad dra).

Nu kommer en rotor med mindre diameter att kunna påverka mindre luft så att $ \ punkten {m} $ blir lägre. För att producera samma hiss behöver den större $ \ Delta v $ och därför behöver den mer kraftfull motor (upp till en punkt, eftersom längre blad har högre formdrag, som i slutändan kommer att uppväga minskningen av inducerad dragning) och mer viktigare, bränna mer bränsle .

När det gäller tiltrotorer, har de relativt små rotorer och det gör dem väldigt ineffektiva i svävaren. Men de spenderar inte det mesta av sin tid, de spenderar mest tid på att flyga någonstans och i fastvalsläget är de snabbare och effektivare, vilket överväger den sämre effektiviteten vid start och landning.

Se även: Finns det någon ekvation att binda hastighet, kraft och kraft? (via Energizer777s borttagna svar).