Может ли вертолет непрерывно работать в небольшом, закрытом, герметичном помещении?

Вертолет развивает подъемную силу, ускоряя воздух вниз через свои винты. Это зависит от того, что воздух над роторами достаточно медленный, чтобы роторы ускоряли этот воздух достаточно, чтобы обеспечить достаточную подъемную силу. При зависании в неподвижном воздухе набегающий воздух имеет нулевую скорость относительно вертолета. Хотя воздух, конечно, сохраняется, в большом объеме воздуха нисходящий поток способен рассеивать гораздо больше, и большая его часть не сразу циркулирует обратно вверх над вертолетом.

Если бы вертолет был заключен в сферу, то чем меньше была бы сфера, тем меньше воздух мог бы рассеиваться. Нисходящий поток будет циркулировать обратно к вершине сферы, где роторы снова заберут этот воздух. Роторы были бы менее эффективны в ускорении воздуха, поступающего со значительной скоростью, точно так же, как пропеллер развивает меньшую тягу с увеличением скорости движения вперед. Успешное зависание будет зависеть от способности вертолета развивать подъемную силу со скоростью циркуляции, при которой воздух может замедляться достаточно, чтобы роторы работали эффективно.

Это похоже на эксперимент, достаточно управляемый, чтобы кто-то мог попробовать его дома...

Серьезную опасность для полета вертолета представляет полет в состоянии вихревого кольца , вызывающего сваливание.

По сути, вертолет спускается в собственный нисходящий поток. Когда возникает условие, увеличение мощности ротора просто способствует вихревому движению, не создавая дополнительной подъемной силы.

В результате несколько вертолетов потерпели крушение.

Это состояние очень быстро установилось бы для вертолета в закрытом контейнере.

Внутренние модели вертолетов не смогли бы летать, если бы ответ был отрицательным.

Конечно, можно, но корпус должен быть достаточно большим или маленьким, чтобы избежать образования тороидального вихря вокруг ротора. Подводя итог моему ответу, три условия делают это возможным:

1. Очень большое ограждение, обеспечивающее достаточную скорость движения , поэтому вертолет никогда не летит в своем собственном кильватерном следе.
2. очень низкий потолок или
3. очень узкий корпус.

Случай 1 тривиален, поэтому я остановлюсь здесь на случае 2: ​​Если вы летали на крытой модели вертолета, вы, вероятно, знаете, что не рекомендуется подходить слишком близко к потолку: вертолет станет неустойчивым и его затянет прямо в него. . Это вызвано эффектом земли (или , в данном случае, эффектом потолка ): эффективность лопастей увеличивается, чем ближе они находятся к горизонтальной поверхности, и вертолету требуется меньший крутящий момент для той же подъемной силы. Как только головка ротора коснется потолка, вам нужно отключить мощность почти до нуля, чтобы снова освободить ее. Тот же эффект теперь можно использовать для полета в ограниченном пространстве, поскольку он предотвратит развитие тороидального вихря состояния вихревого кольца .

Теперь объяснение случая 3: если вы настаиваете на том, чтобы не касаться какой-либо поверхности, вскоре возникнет вихрь и уменьшит подъемную силу. Как долго вы можете парить, зависит от объема воздуха, и есть минимум, когда диаметр корпуса примерно в два раза больше диаметра ротора. Как только диаметр станет меньше, вихрь снова будет тормозиться, и когда корпус станет достаточно маленьким, ротор будет выглядеть как вентилятор в воздуховоде. Теперь снова требуется меньше энергии для подъема - ровно столько, чтобы поддерживать необходимую разницу давлений через диск ротора.

Я должен добавить, что это решение будет лучше всего работать с соосным ротором и без торчащего хвоста с одного конца.

В фильме «Смертельная встреча 1982 года», если мне не изменяет память, есть сцена, где «Хью-500» летит внутри большого ангара. В 82-м не было компьютерной графики, не думаю, что использовались какие-либо спецэффекты, так что да, полет в помещении возможен. Моя мысль о том, что ускоренный воздух над роторами несколько уравновешивается эффектом земли.