Är det ett roterande vingsfartyg som kan supersoniskt flyg?

För närvarande finns inget roterande vingsfartyg som kan supersoniskt flyga.

Kombinerad med framåtriktad rörelse genom luften, attackerar de roterande bladen luften på ena sidan och dra sig tillbaka bakåt på den andra. När flygplanet rör sig snabbare ger det 2 problem:

• Returbladet har en punkt med nollluftshastighet, från axeln vid svävar och flyttar till spetsen med framåtgående hastighet, en effekt som kallas P-factor . Så småningom har en stor del av bladet negativt luftflöde (bakåt till vad det hade vid svängning) vilket orsakar förlust av lyftkontroll på den sidan (det kan fortfarande vara hiss, men bladets höjd har liten inverkan). Hantverket kommer att rulla (och jag tror att gyrostyrkor kommer att ta upp höjden och hantverket kommer att återhämta sig)
• Det framåtgående bladet kommer att gå supersoniskt, från början. Aerodynamik förändras.

Det finns idéer om nya bladaktuatorer som kan ändra bladet för 1) omvänd luftfart och 2) supersonisk aerodynamik. Som du har lagt märke till, har ingenting hittat så långt ...

Republic XF-84H "Thunderscreech" var en USAF jetfighter modifierad med en turbosaxmotor och en propell konstruerad för att fungera vid supersoniska bladhastigheter. Det flög först 1955, och resultatet var ett ljud som var bokstavligen ömtåligt . Under marken körs "prototyperna skulle kunna höras 25 mil (40 km) bort."

Det kan finnas vissa fördelar med en supersonisk propeller, men biverkningarna (bullret) förbjuder användningen av en supersonisk propellor även för militära applikationer, än mindre civila.

Frågan föreslår en helikopter med supersoniska blad, åtminstone på helikopterns framåtriktade sida. Det finns ingen forskning som jag vet att det skulle indikera att ett supersoniskt blad på huvudrotorn på en helikopter kommer att agera annorlunda än det supersoniska bladet på en propell på ett flygplan. Antagandet är därför att bladen skulle uppleva en väldigt signifikant ökning av drag, och skulle också ge en mycket stor mängd ljud.

Eftersom frågan verkar om flygteori, svarar jag med teorin. Det korta svaret är att allt kan, och kommer att flyga tillräckligt med tid och ansträngning.

En av de största begränsningarna för att göra en konventionell konfiguration av roterande flygplan flyger vid supersoniska hastigheter är material. När ett roterande blad är i linje med färdbanan måste det stå emot signifikanta kompressionskrafter längs sin långa axel från chocken. Det finns tre lösningar för en konventionell konfiguration - större & starkare blad (tyngre) nya material eller kortare blad (mindre hiss).

Om du inte har något emot att avvika från konventionell design, så kommer införandet av en hölje runt bladen att du kan ta bort dessa styrkor från övervägande genom att låta din hölje absorbera krafterna hos den skapade stöten. Du kan förmodligen minska vikten på varje enskilt blad genom att förstärka det mot höljet, (tändstrålen förstärks i ena änden mot båda ändarna) Eftersom luften mellan en chockvåg och expansionsvågor är subsonisk. Om du har tur och fysiken inte hatar dig så kan du få expansionsvågor bakom höljet, så dina rotorblad kommer att vara i ett subsoniskt medium. Genom att pumpa luft från ovanför den innhuggade rotorn till undersidan orsakar du lägre tryck på toppen, högre tryck på botten, vilket medför en tryckgradient och genererande lyft.

Det här är all spekulation baserad på min begränsade aerodynamik kunskap. I det verkliga livet hatar fysiken vanligtvis dig, och du kommer att få några riktigt förstörda expansionsvågor och chockvågor längs insidan av höljet, i kombination med att vissa vågskakor bildas av själva rotorns blad. Eftersom prototypning har blivit super dyrt och vindtunnel verkar vara en döende tävling nuförtiden, skulle det behöva simuleras med CFD, och så långt som jag vet är CFD inte så snabb och noggrann, vilket kan förklara varför detta har har inte försökt än.

En rotor på ett flygplan / rotorcraft är i grunden en flygplansektion snuten längs dess längd. Denna vridning är också känd som tonhöjden, och i de flesta fall är den variabel. När man närmar sig Mach 1 eller ljudets hastighet börjar chockvågor att bildas på ett flygplan (t.ex. på vingarna) och det finns en kraftig ökning i drag (känd som vågdragning). Detta beror på att luftflödet vid höga hastigheter inte längre kan behandlas som inkompressibelt flöde. Rotorerna har samma kompressibilitetseffekter som en flygvingsvinge står nära ljudets hastighet, och det kan därför inte övervinna detta drag.