Маленький парадокс - соосников сносит ветер а Sikorsky идет рекорд скорости - 480 км/ч
чтобы двигаться вперед со скоростью 400км/час, нужно отбрасывать воздушный поток со скоростью не менее 400км/час назад,
при небольших углах наклона ротора, это возможно при скорости воздушного потока через ротор раз в 10 большей т.е. 4000км/час. но это просто не реально т.к. скорость лопасти относительно воздуха будет еще больше, а она ограничена скоростью звука?
скорость потока через ротор вертолета найти не смог, не важно при висении или горизонтальном продвижении.
не нашел и наклон ротора на максимальных скоростях.
чтобы двигаться вперед со скоростью 400км/час, нужно отбрасывать воздушный поток со скоростью не менее 400км/час назад
Это неверное утверждение. Вы видео видели? Нужно чтобы сила, действующая на вертолёт в горизонтальном направлении, равнялась силе сопротивления воздуха при движении с заданной скоростью. И превосходила при разгоне.
чтобы двигаться вперед со скоростью 400км/час, нужно отбрасывать воздушный поток со скоростью не менее 400км/час назад,
В этом корень заблуждения. Это ж не ракета, не нужно ничего отбрасывать назад ни с какой скоростью. Планер летит, ничего не отбрасывая. Яхты ходят быстрее ветра и под острым углом к нему. Нужна только составляющая подъемной силы, направленная вперед.А дальше, как правильно сказал Владимир, аппарат будет разгоняться, пока сила сопротивления не сравняется с силой тяги.
“пока сила сопротивления не сравняется с силой тяги” и как можно преодолеть силу сопротивления?
ни планер ни яхта близко не подошли к рассматриваемым скоростям, даже скорость свободного падения парашютиста меньше.
а предел для винтового самолета всего 950км/час и ему “приходится отбрасывать”
рекорды скорости: guinness.h12.ru/pre_sko.htm
я в рассуждения о наклоне ротора не учел, что наступающая лопасть имеет меньший шаг, а отступающая больший, в результате чего получается эффект гребка и появляется дополнительная сила направленная вперед, по крайней мере на неподвижной модели при разном шаге она будет присутствовать (я уже говорил раннее о теоретической модели, когда шаг ротора не равен нулю только на одном секторе например в 90 градусов)
я в рассуждения о наклоне ротора не учел
Вы в своих рассуждениях много чего не учитываете. Несущий винт вертолета действительно отбрасывает воздух с какой-то скоростью, но эта воздушная струя имеет еще и массу. Есть импульсная теория несущего винта, разработанная Юрьевым еще в 1910г, которая достаточно точно считает скоростя в струе. Сказать конкретно величину скорости в струе винта сложно т.к. скоростя в струе различны т.е. эпюра скоростей вдоль струи и вдоль лопасти имеет нелинейный характер. Скорость струи в плоскости винта складывается из скорости потока в этом сечении и индуктивной скорости. На удалении от винта, равном приблизительно диаметру винта, складывается из скорости потока в плоскости винта и скорости отбрасывания. Скорость отбрасывания в 2-ва раза выше индуктивной, из теоремы о скоростях в струе несущего винта. В горизонтальном полете еще учитывается скос потока, который несколько снижает скорость в струе. Есть формулы, приближенные, которые считают среднюю скорость в струе на удалении 0.7 радиуса лопасти. Средняя скорость отбрасывания струи составляет порядка 10-40м/с, в зависимости от режима полета, от несущего винта.
Добавлю к этому, посмотрите внимательно на вертолет Ми-12, на его крыло в плане, как оно адаптировано к струе от винта. Для обеспечения прочности добавлены еще подкосы.
По поводу наклона несущего винта. Несущий винт вертолета отклоняется динамически, нет каких-то определенных положений, в зависимости от режима полета т.к. НВ является не только движителем, но и источником подъёмной силы и органом управления. Вертолет ,в горизонтальном полете, разгоняется динамическим отклонением циклического и общего шага. На большие углы несущий винт может отклоняться при резком разгоне или торможении, соблюдая балансировку.
Если хотите разобраться в этом, я вам советую найти книжки по аэродинамике и динамике несущего винта вертолета и вертолета в целом. Объяснить здесь “одним предложением” сложно.
По поводу максимальной скорости вертолета. Я уже описывал главную причину, см. пост №11, по которой вертолет не может развить большие скоростя. Главная причина - это срыв потока на отступающих лопастях, по мере увеличения скорости обдувки(скорости полета). В горизонтальном полете, конец лопасти, идущей вперед, обдувается со скоростью Rω+V, а конец лопасти, идущей назад Rω-V
где, Rω - окружная скорость, порядка 200-220м/с(конструктивно ограниченно у вертолетов);
V - скорость горизонтального полета.
Не сложно прикинуть, при скорости горизонтального полета 500км/ч = 139м/с, конец отступающей лопасти вертолета будет обдуваться потоком 291 км/ч, а наступающей 1292км/ч т.е. уже сверхзвук и возникновение волнового сопротивления. Волновое сопротивление можно снизить за счет установки стреловидных заканцовок или наплывов на конце лопасти, как у Ка-50 или Апача. Но при достижении больших скоростей, больших или равных 200-220м/с(более 600-800км/ч), трасзвуковых или околозвуковых, можно прикинуть, что обдуваться отступающей лопасти будет нечем соответственно нет и управления. Не говоря уже о сверхзвуковых скоростях.
Соосная схема или поперечная в этом плане симметрична т.е. там эти явления как-бы взаимокомпенсируются и вертолеты таких схем могут летать немного быстрее одновинтовых. Дальнейшее увеличение скорости горизонтального полета под силу гибридам, типа Sikorsky X2 или преобразуемым аппаратам, типа X-Wing.
типа X-Wing
Ссори, что за звери (поподробней если можно) типа “ОСПРЕЙ” ?😒
X-Wing - это конвертоплан, несущий винт которого в горизонтальном полете превращается в крыло. Здесь можно почитать www.remzal.org/preobrazuemye-vertolety-chast-5/ Здесь на англ. яз. ntrs.nasa.gov/…/19880002262_1988002262.pdf
galsaero.al.ru/zagordan/glava1-3.htm
если верить графику то на скорости 400км/ч угол наклона должен быть градусов 30-40
если верить графику то на скорости 400км/ч угол наклона должен быть градусов 30-40
Ну и… кто запрещает такой наклон , и не обязательно скорость 400 км/ч , на виражах покруче углы закладывают.
Проблема как раз в звуковом барьере, ну разных бяк, вроде флатера,срыв потока…и тд. и тп., на несущих плоскостях. Вот сваяют лопасти из нержавейки на сооснике (как на перехватчиках отказались от люминия в пользу стали(америкосы были в шоке…“сверхзвуковое зубило”)) ) и будут гонять до 800-900 , только какой смысл , керосин будет жрать как два (а может и больше) самолета той-же весовой категории. Хотя воякам на экономичность начхать…но это уже на вертолет мало похоже.
Владлен, Вы видео lynx видели? Было там хотя бы 30 градусов? Ну так значит не должен быть такой наклон. График из Загордана нельзя экстраполировать.
скорее вертолет продвигается горизонтально не по Загордану.
т.к. без наклона винта на большие углы, на предельных скоростях, механизм появления горизонтальной составляющей тяги ни где не объясняется.
Я Вас уверяю, что на высоких скоростях этот механизм ровно тот же, что и на низких.
Я Вас уверяю, что на высоких скоростях этот механизм ровно тот же, что и на низких.
Это БОЛЬШОЕ заблуждение.
1)При увеличении скорости изменяется “работа” профиля лопасти , при большой скорости профиль нужен “тоньше”, чем больше разница скоростей тем больше отличие в толщине профиля… то есть нужна трансформация формы крыла, причем в полете.
2)На скоростях 350-400км/ч роторы переходят в режим работы - пропеллера с присущими этому режиму недостатками. На высоко эффективные пропеллеры устанавливают регулировку шага лопастей , чтобы сохранять оптимальный режим работы винтов.
Из всего выше перечисленного вытекает следующий вывод : для увеличения скорости вертолетов надо применять изменяемую форму лопастей и увеличивать углы работы общего шага . Циклический шаг будет играть все меньшую роль чем выше скорость, при больших скоростях циклика станет не преодолимым барьером. То есть при больших скоростях циклический шаг нужно практически отключать.
Максимальная горизонтальная скорость для вертолёта классической схемы находится в районе 400 км/ч. Lynx, например, британский что-то близкое показывает. При этом угол наклона ротора к горизонту невелик.
В данном случае конструкторы пытаются повысить скорость за счет “гребка” (или маха) на отступающей плоскости , а что-бы не было аэродинамического срыва уменьшили хорду на конце лопасти и изменили угол атаки лопасти (чуть не сказал крыла) там-же. Но эти “танци с бубном” дадут максимум 30-50 км/ч прибавки, а нам то надо еще 400.
а нам то надо еще 400
Ещё совсем недавно нужно было с балкона за Урал летать, а? 😃
а чем циклический шаг принципиально отличается от возможности махового движения лопастей?
что значит: “Циклический шаг будет играть все меньшую роль чем выше скорость, при больших скоростях циклика станет не преодолимым барьером. То есть при больших скоростях циклический шаг нужно практически отключать.” ?
при прямолинейном движении его и нет, (хотя шаг меняется за счет махового движения).
rcopen.com/forum/f19/topic70404
:Маховое движение оказывает влияние на угол атаки лопасти как показано ниже.
Вертикальное движение лопастей уменьшает угол атаки при подъеме лопасти (на наступающей стороне) и увеличивает его при спуске лопасти. При свободно совершающих маховые движения лопастях изменение угла атаки возникает естественным образом и не требует специальной конфигурации головки ротора. Такое циклическое изменение угла атаки устраняет дисбаланс в подъемной силе отступающей и наступающей сторон."
надо отказываться от тарелки перекоса и управлять каждой лопастью независимо
Это БОЛЬШОЕ заблуждение.
2)На скоростях 350-400км/ч роторы переходят в режим работы
На самом деле несущий винт вертолета еще может работать “по вертолетному” на таких скоростях, а вот выше 450-500км/ч уже нет. Основная причина, повторюсь еще раз, срыв потока на отступающих лопастях. На скоростях горизонтального полета вертолета выше 450км/ч, местные скорости обдувки на отступающей лопасти будут близки к нулю или отрицательны т.е. профиль отступающей лопасти практически не обдувается или обдувается обратным течением. Это приводит к потере подъемной силы, потере управления, увеличению вибрации т.е. дальше лететь уже не возможно используя вертолетный принцип.
Из всего выше перечисленного вытекает следующий вывод : для увеличения скорости вертолетов надо применять изменяемую форму лопастей и увеличивать углы работы общего шага . Циклический шаг будет играть все меньшую роль чем выше скорость, при больших скоростях циклика станет не преодолимым барьером. То есть при больших скоростях циклический шаг нужно практически отключать.
Здесь, я с вами частично соглашусь. То, что вы описываете относится к конвертопланам и гибридным вертолетам. Хотя, их уже и вертолетами-то не назовешь.
В данном случае конструкторы пытаются повысить скорость за счет “гребка” (или маха) на отступающей плоскости , а что-бы не было аэродинамического срыва уменьшили хорду на конце лопасти и изменили угол атаки лопасти (чуть не сказал крыла) там-же. Но эти “танци с бубном” дадут максимум 30-50 км/ч прибавки, а нам то надо еще 400.
Нет такого понятия -
повысить скорость за счет “гребка” (или маха) на отступающей плоскости
гле вы его взяли? Вертолет Линкс изначально проектировали, как легкий и скоростной вспомогательный вертолет. В 86г. он установил рекорд скорости, разогнавшись до 400 “с копейками” км/ч по пологой траектории. Разогнался за счет аэродинамических наплывов-законцовок на лопастях несущего винта, этот наплыв позволил снизить волновое сопротивления лопастей и “затянуть” срыв на отступающих лопастях за счет своей формы. К тому же вертолет специально доработали под рекорд, например, лопасти были изготовлены из композиционных материалов, сиденья пилотов с виброгашением и пр.
а чем циклический шаг принципиально отличается от возможности махового движения лопастей?
что значит: “Циклический шаг будет играть все меньшую роль чем выше скорость, при больших скоростях циклика станет не преодолимым барьером. То есть при больших скоростях циклический шаг нужно практически отключать.” ?
при прямолинейном движении его и нет, (хотя шаг меняется за счет махового движения).
Циклический шаг и маховое движение лопастей это два разных понятия. Зачем вы сваливаете все в одну кучу? Циклический шаг - это понятие управления или динамики вертолета, это контролируемый процесс. Маховые движения лопастей есть следствие изменения угла установки лопасти, циклического и общего шага несущего винта, а также взаимодействия с воздушным потоком, оно связано с балансировкой вертолета. Есть такое понятие - компенсатор или регулятор взмаха, который уменьшает угол установки лопасти при взмахе вверх и увеличивает его при опускании лопасти. Тем самым создавая допустимые значения коэффициентов махового движения для сохранения балансировки вертолета.
У соосных схем особым образом подбирается угол регулятора взмаха, чтобы значения махового движения были минимальными при нейтральном положении автомата перекоса. Это исключает недопустимое сближение лопастей верхнего и нижнего винта.
Кроме маховых движений, лопасть еще совершает колебательные движения в горизонтальной плоскости, относительно вертикального шарнира. Эти колебания демпфируются жесткостью лопасти или установкой демпферов в районе комля лопасти. Если приглядеться, например, к Ми-8, на его втулке НВ можно разглядеть 5-ть демпферов в районе крепления лопастей.
при прямолинейном движении его и нет, (хотя шаг меняется за счет махового движения).
Циклический шаг - это управление вертолетом оно всегда присутствует, на любых скоростях. Меняется его значение, динамически. Маховое движение это понятие балансировки и устойчивости вертолета. Общий или циклический шаг маховое движение не задает.
надо отказываться от тарелки перекоса и управлять каждой лопастью независимо
От тарелки автомата перекоса отказаться не получится, это целая система управления и регулирования НВ. Отдельно управлять каждой лопастью конструктивно нецелесообразно.
Отдельно управлять каждой лопастью конструктивно нецелесообразно.
Вроде как на Сикорском Х2 на верхнем винте электрическое управление шагом каждой лопасти. Правда, там циклического шага нет, только общий. А вот на нижнем - обычный АП.
ИМХО Самая лучшая электроника - это механика:)
местные скорости обдувки на отступающей лопасти будут близки к нулю или отрицательны т.е. профиль отступающей лопасти практически не обдувается
Это не возможно по всей длине лопасти - ближе к оси вращения да, но на кончике обязательно должно быть превышение скорости набегающего потока ( вот этот момент я назвал греблей (это не маховое движение а именно гребля), как веслом , в горизонтальном “скользящем” полете), иначе ветушка теряет … управляемость по крену.
То, что вы описываете относится к конвертопланам и гибридным вертолетам. Хотя, их уже и вертолетами-то не назовешь.
Ну хоть тут мы пришли к истине.
Разогнался за счет аэродинамических наплывов-законцовок на лопастях несущего винта, этот наплыв позволил снизить волновое сопротивления лопастей и “затянуть” срыв на отступающих лопастях за счет своей формы.
“Затянуть” срыв не возможно по определению (срыв потока - не управляемое хаотичное движение воздуха), можно только изменить место и момент времени возникновения срыва, за счет изменения формы крыла-лопасти.
Это и называют изменением профиля, и лопасти, и крыла, и винта.
Это не возможно по всей длине лопасти - ближе к оси вращения да, но на кончике обязательно должно быть превышение скорости набегающего потока ( вот этот момент я назвал греблей (это не маховое движение а именно гребля), как веслом , в горизонтальном “скользящем” полете), иначе ветушка теряет … управляемость по крену.
Я согласен, на умеренных скоростях кончик лопасти еще будет обдуваться, но на больших скоростях, свыше 500-600 км/ч, отступающая лопасть обдувается обратным потоком полностью. Даже на умеренных скоростях, 200-250км/ч, начинают появляться зоны обратных токов, ближе к комлю лопасти. Соотв. управления по крену пропадает, вместе с подъемной силой, еще до того, как лопасть полностью начнет обдуваться “обратным” потоком. Дальше уже вертолет классической схемы лететь не может, никакие “грибки” не помогут. Даже физиологически человек не сможет нормально управлять при возросшем уровне вибрации на таких скоростях.
Еще раз привожу схему с обратным током, в центре, и развитием зоны срыва:
Вот классическая схемка эпюр скоростей, можете прикинуть. Это схематичное изображение НВ, вид сверху. На висении V=0 слева и гор. полете справа. Н.П. - направление полета. Наступающая лопасть обдувается скоростью Rω+V, отступающая Rω-V. Rω - окружная скорость вращения винта, в среднем 200-220м/с.
“Затянуть” срыв не возможно по определению (срыв потока - не управляемое хаотичное движение воздуха), можно только изменить место и момент времени возникновения срыва, за счет изменения формы крыла-лопасти.
Это и называют изменением профиля, и лопасти, и крыла, и винта.
Я вам про тоже и говорю. Затянуть не в плане “заштопать”, а в плане отодвинуть срыв на определенные углы установки при заданной скорости по сравнению с лопастями, которые не оснащены аэр. наплывами.
Вроде как на Сикорском Х2 на верхнем винте электрическое управление шагом каждой лопасти. Правда, там циклического шага нет, только общий. А вот на нижнем - обычный АП.
ИМХО Самая лучшая электроника - это механика:)
Сикорский Х2 это же легкий, опытный и небольшой гибрид-демонстратор. Больше похож на автожир, чем на вертолет. Поэтому, здесь проше реализовать ЭСДУ(электродистанционная система управления) с жестким креплением лопастей к втулке НВ, спрятать в обтекатели, чем городить колонку с тягами. К тому же окружная скорость НВ меняется, в зависимости от скорости полета. Я же писал про полноценный вертолет.