Чему равно сопротивление несущего винта вертолета при реактивной скорости?

На самом деле были некоторые эксперименты с остановленным ротором . Дальше всех с фактической реализацией был, вероятно, Boeing X50 Dragonfly :

По источнику, добросовестное использование материалов, защищенных авторским правом, в контексте Boeing X-50 Dragonfly .

Основные причины, по которым, как мне кажется, ничего подобного до сих пор не запущено в производство, следующие:

• Когда ротор вращается, лопасть с одной стороны движется назад и должна быть обращена своей передней кромкой назад, но когда ротор останавливается, обе стороны должны быть обращены передней кромкой вперед. Таким образом, либо аэродинамический профиль должен быть симметричным, но это имеет очень низкую эффективность, либо некоторые лопасти должны каким-то образом поворачиваться, что сложно.

• Чтобы быть легкими, лопасти ротора обычно очень гибкие и полагаются на центробежную силу, чтобы держать их прямо под нагрузкой. Но когда они остановятся, у них не будет такой силы, поэтому они должны быть намного жестче, что делает их слишком тяжелыми для вращения.

• Наличие отдельных крыльев и несущего винта добавило бы много веса, тем более что несущий винт все равно нужно было сделать достаточно прочным, чтобы противостоять аэродинамическим нагрузкам при остановке.

Так почему же такого гибридного самолета не существует?

Этот тип самолета не существует в основном потому, что есть более простой способ сделать это, который уже был реализован с некоторым успехом. Такие самолеты, как «Харриер», способны к вертикальному взлету и посадке , просто перенаправляя выхлоп реактивного самолета.

( источник )

В этом случае вы уменьшаете количество движущихся частей, поскольку вам не нужна как обычная струйная система, так и вертолетный механизм (который требует много обслуживания), вместо этого просто проще иметь направленное сопло.

( источник )

Эта идея была перенесена в мир винтов с Boeing V-22 Osprey , который имеет несущие винты управления наклоном, которые позволяют выполнять вертикальный взлет , но также используются для полета вперед. В этом случае

( источник )

Чтобы напрямую ответить на вопрос о перетаскивании, да, сопротивление будет высоким (кто-то еще может предоставить конкретное число или математику), но, как и все остальное, дизайн может быть построен, он просто не будет очень эффективным. Поскольку вы обычно можете контролировать шаг ротора вертолета, вы потенциально можете (в системе с четными номерами роторов) ориентировать по крайней мере 2 из них, чтобы они действовали как маленькие крылья и создавали очень ограниченную подъемную силу, чтобы помочь вам даже в их статической ситуации.

Как и большинство вещей в авиации, самолеты создаются для определенного профиля миссии. VTOL подходит для определенных случаев, таких как посадка на авианосец или в другие труднодоступные места, но такие вещи, как коммерческие самолеты, уже имеют большую инфраструктуру на основе взлетно-посадочной полосы для их поддержки. Любое труднодоступное место, в котором вам нужно приземлиться, скорее всего, также означает, что ваши грузы небольшие, и вертолета будет достаточно, вам понадобится большое труднодоступное место, в которое постоянно входят и выходят большие грузы, чтобы оправдать значительный коммерческий самолет, который имел СВВПспособность. Хотя для этого есть несколько применений в военном космосе (на ум приходят посадки авианосцев), есть и другие системы, которые оказались эффективными в использовании. Интересно, что направленный выхлоп новых F-35 вызвал проблемы на палубе авианосца.

Все, что использует ротор для вертикального взлета, наиболее неэффективно при подъеме, зависании или медленном движении . Это наиболее очевидно, когда вертолет находится на максимальном весе или в «горячих и тяжелых» условиях, когда может быть невозможно взлететь вертикально .

Для вертикального подъема тяга должна быть больше веса. Для "обычного" самолета это не так.

Если вы используете ротор только для взлета, то этот ротор становится не чем иным, как дополнительным весом (и сложностью), который вам не нужен. Может быть, вы могли бы использовать остановленный ротор для создания некоторой подъемной силы аналогично обычному крылу, но, как указывали другие, чтобы сделать лопасть ротора достаточно жесткой, чтобы действовать как статическое крыло, и все же выдерживать силы, возникающие при вращении. является серьезной инженерной задачей, которая добавит больше веса и сложности (поскольку втулка ротора должна иметь шарниры, которые могут поглощать силы при вращении, но сохранять жесткость лопасти в неподвижном состоянии).

Вам также нужен какой-то сложный и, следовательно, тяжелый механизм для передачи тяги от несущего винта во время подъема к любой силовой установке, которую вы используете для полета вперед.

Больше веса, больше сложности, больше обслуживания, больше затрат, больше ошибок. Что не нравится? ;)

Другие ответы также указывают на лучшие решения, такие как векторная тяга и использование одних и тех же роторов для подъема и обеспечения тяги в прямом полете.

Добавьте все это вместе, и вы получите решение проблемы, которой не существует.