För den givna samma massan (säg 400 kg), vilken krävs mer kraft (i HP) mellan helikopter och flygplan? Säg att båda är konstruerade maximala (det nödvändiga materialet beaktas under design) för att minimera den önskade effekten.
Redigera : Frågan ska vara så här: Vilken är det som kräver mer kraft att lyfta en helikopter (för att sväva) och att göra en fast flygelfluga? För att inte få dem att gå i samma hastighet.
Låt oss titta på detta på ett extremt förenklat sätt.
Ett luftfartyg med massa $ m_ {ac} $ förblir uppe i luften genom att trycka luft nedåt eller specifikt genom att ge ett massflöde $ \ punkt {m} _A $ [kg / s] av luft en viss hastighet nedåt $ v_A $ [m / s] . Detta ger ett momentum flöde $ \ punkt {m} v $ [kg m / s²] vilket är lyftkraften $ F_ {lift} $ [N]
$$ F_g = F_ {lift} $$ $$ m_ {ac} g = \ dot {m} _A \ cdot v_A $$
Kraften som krävs för detta härrör från att ge luftflödet ett kinetiskt energiflöde $$ P_ {lift} = \ dot {m} _A {v_A} ^ 2 $$
Det här är endast den kraft som krävs för lyftgenerering (kraft som krävs för att övervinna inducerad dra, specifikt). Man kan se att genom att göra $ \ punkt {m} _A $ godtyckligt stor och $ v_A $ (samtidigt som deras produkt är konstant), kan kraven på kraven göras godtyckligt liten. Detta kan exempelvis göras genom att vingarna eller rotorerna blir längre så att de påverkar en större luftvolym (och därigenom luftmassan) eller genom att flyga snabbare (så de rör sig genom mer luft och återigen ökar massflödet).
Men detta förutsätter perfekt effektivitet. I själva verket kommer vingarna att uppleva drag, även om ingen hiss skapas, och detsamma gäller skrovet. Du kommer ofta att hitta ett minimum av total effekt som krävs med viss hastighet så att den inducerade dragen är ganska liten men friktionsdraget är inte riktigt lika stor. Detta gäller både fasta och roterande flygelplan. Dessa faktorer är ett resultat av flygplanets praktiska utformning, inte av teoretiska överväganden.
Så det finns inget teoretiskt svar på denna fråga. Det finns bara ett praktiskt svar, vilket innebär att svängning i en helikopter är mycket ineffektiv och kräver mycket kraft (eftersom det bara kan påverka en liten massa luft eftersom det inte får flyttas), så med tanke på begränsningarna i din fråga (en svänghjälte mot en fast vinge vid 100kt), är den fasta vingen förmodligen effektivare i praktiken.
Om du menar för en 400kg helikopter och 400kg fast flygelplan för att flytta vid 100kt, kommer det generellt att bli helikoptern som kräver mer kraft eftersom hela ägget slår sönderröret är mycket mindre effektivt vid omvandling av energi till framåtfart.
Naturligtvis kan du göra flygplanet tillräckligt draget så att det kan kräva mer kraft än att helikoptern ska gå 100kt om du vill, och det finns gott om dem, men jag antar att vi pratar om optimerade båtar här.
Helikopterens "vingar" (dess huvudrotorblad) rör sig genom luften på ungefär 400 MPH vid sina tips, även om heloten själv sitter i markeffekt och inte färdas genom luften alls. Detta kräver arbete, och för att flyga framåt måste motorn övervinna huvudrotorns dragning samtidigt som den måste övervinna skrovet. Så: mer dra för heloten, mindre för Cessna 150.
Flygplan flyger genom att skapa hiss från sina vingar. Detta orsakar lite drag, men goda vingar har lift / drag-förhållandet i intervallet 15-20. Det betyder att den hissberoende dragningen är endast 5% av hissen. Helikoptrar å andra sidan generera hiss direkt från förtroende; det finns ingen multiplikator involverad.
Ex. ett 4000 kg plan kommer att ha en vikt på 40.000 Newton, så draget uppstår kommer att vara 2000-3000 Newton. En 4000 kg helikopter behöver producera 40.000 Newton hiss bara för att sväva.
Naturligtvis har flygplan och helikoptrar ytterligare drag från framåt och för flygplan är det uppenbarligen oundvikligt att förhindra bås.
Allmän tumregel med tyngre än luftfartyg är den större, långsammare lyftytan med mindre inblandning är mer effektiv vid omvandling av tillgänglig kraft till lyft och / eller drivkraft.
Helikopterbladet är av jämförbar effektivitet för att skapa framskjutning som propellern, men vingen är mycket effektivare för att skapa lift, därför kräver Cessna 150 mindre POWER för att skapa samma mängd totalt FORCE (lyft och dragkraft).
Du kommer märka att det här fungerar för monoplane vs biplane (mindre störning), propeller vs fläkt (mycket mindre störning), hög aspektsvängare mot låg hastighetsplan (effektivare vinge), 2-bladig helikopter vs 8-bladig helikopter (mindre störning ), fågel mot flygplan (långsammare "propeller")
Force = Effekt x Effektivitet
Du kommer märka att fåglar drivs och lyfter mer som helikoptrar. Ändå är de MER effektivare än Cessna eftersom deras PROPELLERAR är proportionellt större och långsammare. Men vi ser inte 400 kg fåglar eller 800 000 lb Cessnas eftersom NET-drag är det som faktiskt flyttar flygplanet.
En mindre EFFICIENT jet har mycket mer kraft, så mycket mer kraft är tillgänglig, om än med mer bränsleförbrukning per pund av tryck som produceras.
Slutligen, tvinga krävs för att "göra flygplanet svävar" och "göra flygplanet flyga" är verkligen jämförbar! Man måste helt enkelt inse att i båda fallen är det FORCE vs DRAG. Så, för direkt jämförelse, måste de båda vara på flyghastighet. Helikoptern har en uppenbar fördel här.
POST EDIT - ANSVAR FÖR KOMMENTARER
Till fördel för @ MSalters och @ AirCraft Lover är en undersökning av enheter i ordning
F = ma kg m / sekunder kvadrerat
Nu ekvationen för Power = F x hastighet = kg m / sekunder kvadrerad x m / sekund
Detta är en olycklig korruption av James Watts ursprungliga tyngdlyftning med hästar (hästkrafts ursprung) och bör läsa:
Effekt = massxgravitet + massxacceleration för att nå fart och Power = massxgravity vid konstant hastighet F = ma = vikt lyfts. Kraftvektorer är ADDITIVE. Luftdragen och remskivans friktion är försumbar.
Meddelandeavstånd har inget att göra med POWER!
Låt oss snabba fram till THRUST-kurvan för en Estes C6-0-modellraket och viola! Det är vad James Watt häst gör!
Så vi kan tänka på dragkraft, lyft, dra och gravitation som ADDITIVE-krafter (mycket enklare), och ännu bättre, bryta dem ner i vertikala och horisontella komponenter!
Läs andra frågor om taggar aircraft-design aircraft-physics Kärlek och kompatibilitet Skor Gear 12 Stjärntecken Grunderna