För många år sedan hade jag en intressant diskussion med en vän (medan du dricker). Vi diskuterade vad som skulle hända om en helikopter placerades i en sfär av någon storlek (något större än helikoptern, några gånger större än helikoptern, etc.). Antag att sfären är fylld med luft vid standard temperatur och tryck, och det är standard 1G gravitation som drar i en riktning.
Kan helikoptern bibehålla flygningen?
Jag tror att det kan mycket kort tid tills luften börjar cirkulera på ett relativt relativt stabilt sätt, vilket medför att det "naturliga flödet" av luften redan sjunker när det möter rotorns skiva, vilket minskar hissen till nästan ingenting.
Jag är nyfiken vad en expert kanske tror. Om det här är off-topic, markera det som sådant och jag tar bort frågan. Att lägga till mer användbara taggar som jag inte vet om kan också vara till hjälp. :)
En helikopter utvecklar lyft genom att accelerera luften nedåt genom sina rotorer. Detta beror på att luften ovanför rotorerna är tillräckligt långsam för att rotorerna ska accelerera luften tillräckligt för att ge tillräcklig hiss. När den svävar i still luft har den inkommande luften nollhastighet i förhållande till helikoptern. Medan naturligtvis är luften bevarad, i en stor volym luft kan nedspolningen diffundera mycket mer, och mycket av det cirkulerar inte omedelbart tillbaka upp över helikoptern.
Om helikoptern var innesluten i en sfär, ju mindre sfären desto mindre skulle luften kunna diffundera. Downwashet skulle cirkulera tillbaka till toppen av sfären, där rotorerna skulle ta in luften igen. Rotorerna skulle vara mindre effektiva för att accelerera luften som kommer in med signifikant hastighet, precis som en propell utvecklar mindre tryckkraft med ökande framåtfart. Framgångsrik sväva skulle bero på att helikoptern skulle kunna utveckla hiss med en cirkulationshastighet där luften kan sakta ner tillräckligt för att rotorerna ska vara effektiva.
Det verkar som ett experiment som är tillräckligt att någon kan prova hemma ...
En allvarlig fara för helikopterflygning flyger i ett vortex ringsignal , vilket orsakar en stall.
Essentially, the helicopter descends into its own downwash. When the condition arises, increasing the rotor power merely feeds the vortex motion without generating additional lift
Flera helikoptrar har kraschat som ett resultat.
Detta tillstånd skulle vara mycket snabbt etablerat för en helikopter i en begränsad behållare.
Inomhusmodellhelikoptrar skulle inte kunna flyga om svaret var nej.
Naturligtvis kan det, men höljet måste vara stort eller tillräckligt liten för att undvika en toroidal virvel från att utvecklas runt rotorn. För att sammanfatta mitt svar gör tre villkor det möjligt:
Fall 1 är trivialt, så jag bor här i fall 2: Om du har flugit en inomhusmodellhelikopter vet du säkert att det inte är lämpligt att komma för nära taket: Helikoptern blir instabil och kommer att sugas rätt in i det. Detta beror på markseffekten (eller bättre seiling effekt i det här fallet): Effektiviteten hos bladet ökar närmare de är på en horisontell yta och helikoptern behöver mindre vridmoment för samma hiss. När rotorhuvudet rör taket måste du klippa strömmen nästan till noll för att frigöra den igen. Samma effekt kan nu användas för att flyga i det begränsade rummet eftersom det kommer att förhindra den toroidala virveln av vortexringstillstånd från att utvecklas.
Nu förklaringen till fall 3: Om du insisterar på att du inte rör någon yta, kommer virvelen snart att utvecklas och minska hissen. Hur länge du kan sväva beror på luftvolymen, och det finns ett minimum när kapslingsdiametern är ungefär dubbelt så stor som rotordiametern. När diametern blir mindre, kommer vortexen att hämmas igen, och när höljet är tillräckligt litet kommer rotorn att se ut som en fläkt i en kanal. Nu behövs ännu mindre energi för lyft - bara tillräckligt för att behålla den nödvändiga tryckskillnaden genom rotorskivan.
Jag skulle vilja tillägga att den här lösningen bäst kan fungera med en koaxial rotor och ingen svans sticker ut i ena änden .
Läs andra frågor om taggar aerodynamics helicopter Kärlek och kompatibilitet Skor Gear 12 Stjärntecken Grunderna