Как винтовые БПЛА с неподвижным крылом противодействуют отрицательному крутящему моменту от вращения двигателя?

Точно так же, как это делает любой обычный одновинтовой самолет.

То есть, используя стабилизатор и триммер элеронов/рулей направления, а также естественное сопротивление, которое дают крылья/стабилизаторы.

Крылья/стабилизаторы, естественно, будут в некоторой степени сопротивляться силам качения, особенно на скорости полета. На более низких скоростях (например, при взлете или посадке) управляющие поверхности могут довольно легко противодействовать этой силе — все, что требуется, — это немного противоположные руль направления и элероны.

Конструктивные соображения для БПЛА такие же, как и для других самолетов.

Крутящий момент, прикладываемый мотором (или двигателем) к гребному винту, вызывает равный и противоположный крутящий момент, прилагаемый гребным винтом к корпусу БПЛА. Этот крутящий момент,$T$противоположна вращению винта и пропорциональна квадрату угловой скорости винта${\Omega}$, данный,

$T = -K_{T_{P}} * {\Omega}^{2}$,

с$K_{T_{P}}$является экспериментальной константой. Эффекты этого крутящего момента относительно малы для небольших БПЛА. В случае больших БПЛА эти эффекты нейтрализуются теми же управляющими воздействиями (элеронами), что и в других самолетах.

В случае БПЛА с несколькими пропеллерами может быть желательно использовать пропеллеры, вращающиеся в противоположных направлениях, чтобы суммарный крутящий момент, создаваемый пропеллерами при их вращении, сводился к нулю. Использование встречно вращающихся винтов также является опцией.

Источник: www.unmannedtech.co.uk

Уникальным случаем для БПЛА является квадрокоптер, в котором два пропеллера (ротора) вращаются по часовой стрелке, а два вращаются против часовой стрелки, отменяя чистый крутящий момент летательного аппарата.

Как отмечалось выше, пилотируемый БЛА или БЛА, разницы нет. Конструкция самолета противодействует крутящему моменту двигателя одним из нескольких способов.

АСИММЕТРИЧНАЯ ЗАКРУТКА КРЫЛА. Во многих самолетах легкой АОН угол наклона крыла, противоположного нисходящей стороне дуги воздушного винта, больше, чем угол наклона крыла на нисходящей стороне дуги воздушного винта. Это создает дисбаланс подъемной силы между двумя крыльями и помогает противодействовать крутящему моменту винта. Однако величина противодействующего крутящего момента является фиксированной, и ее, возможно, придется увеличить с помощью управляющих воздействий на более высоких скоростях.

ТРИМ ЭЛЕРОНА. Некоторые самолеты, в частности большие близнецы, не имеющие пропеллеров, вращающихся в противоположных направлениях, имеют триммеры на элеронах, что позволяет пилотам противодействовать крутящему моменту относительно продольной оси самолета. Это более выгодно, чем асимметричная крутка крыла, описанная выше, поскольку триммер по крену можно регулировать для взлетной/набора высоты/крейсерской и посадочной скоростей полета и настроек мощности двигателя.

ДВИГАТЕЛИ/ПРОПЕЛЛЕРЫ, ВРАЩАЮЩИЕСЯ В ПРОТИВОПОЛОЖНЫЕ ДВИГАТЕЛИ. Многие близнецы имеют двигатели, которые предназначены для вращения винтов в противоположных направлениях, так что крутящий момент каждого двигателя уравновешивает крутящий момент другого. Это имеет дополнительное преимущество, заключающееся в уменьшении асимметрии тяги во время отказа двигателя за счет исключения критического двигателя из конструкции.

РЕАКТИВНЫЙ ПРОТИВОМОМЕНТ: В некоторых турбовинтовых двигателях, в основном ПТ-6 и других конструкциях со свободной турбиной с обратным потоком, выхлопные патрубки предназначены для отвода выхлопных газов от силовой турбины в противоположных направлениях, смещенных от центральной линии силового вала, создавая реактивную крутящий момент, противодействующий крутящему моменту гребного винта. Эта концепция дизайна популярна при преобразовании турбин существующих самолетов с поршневым двигателем, например. преобразование PA-46 JetProp и т. д., где исходный планер был спроектирован на основе двигателя меньшей мощности, который производил меньший крутящий момент.

Другая конструкция, практически неслыханная в современной авиации, заключается в вращении воздушного винта с помощью потока газа под высоким давлением, исходящего по касательной от законцовок воздушного винта. Это устраняет любое влияние крутящего момента на планер при вращении винта, но является ненужной конструкцией в эпоху реактивных самолетов.

ВРАЩАЮЩИЕСЯ В ПРОТИВОПОЛОЖНЫЕ ПРОПЕЛЛЕРЫ - этот вариант был изучен во время Второй мировой войны на военных истребителях и в настоящее время используется сегодня на нескольких воздушных гонщиках Unlimited Class, например Precious Metal, старом Red Baron RB-51 до его разрушения в результате крушения. Он состоит из двух наборов пропеллеров, прикрепленных к редуктору, которые вращаются в противоположных направлениях. Эта конструкция имеет несколько преимуществ, заключающихся в том, что она не только устраняет крутящий момент двигателя, но также устраняет влияние P-фактора, гироскопической прецессии и промывки винтов на фюзеляж и оперение самолета. Недостатком пропеллера Contra Rotating является стоимость и лишний вес коробки передач и дополнительного пропеллера.