Как раз то, что указано в названии.
Со времен братьев Райт авиационные технологии для самолетов продвинулись на порядок или даже больше. С другой стороны, винтокрылые летательные аппараты (я мало разбираюсь в авиации, пожалуйста, поправьте меня!) значительно продвинулись вперед в плане грузоподъемности и маневренности. Тем не менее, скорость не достигла ничего подобного тому прогрессу, который наблюдается в случае самолетов с неподвижным крылом.
В настоящее время вертолетов, способных совершать сверхзвуковые полеты, не существует.
В сочетании с движением вперед по воздуху вращающиеся лопасти атакуют воздух с одной стороны и отступают назад с другой. Поскольку самолет движется быстрее, это создает 2 проблемы:
Есть идеи новых приводов лопастей, которые могут менять лопасти для 1) обратной воздушной скорости и 2) сверхзвуковой аэродинамики. Как вы заметили, пока ничего не получилось...
Republic XF-84H «Thunderscreech» был реактивным истребителем ВВС США, модифицированным турбовальным двигателем и воздушным винтом, предназначенным для работы на сверхзвуковых скоростях лопастей. Он впервые поднялся в воздух в 1955 году, и в результате раздался буквально оглушающий шум . Во время работы наземного двигателя «сообщается, что прототипы можно было услышать на расстоянии 25 миль (40 км)».
В то время как у сверхзвукового винта могут быть некоторые преимущества, побочные эффекты (шум) запрещают использование сверхзвукового винта даже для военных целей, не говоря уже о гражданских.
Вопрос предлагает вертолет со сверхзвуковыми лопастями, по крайней мере, на лопасти наступающей стороны вертолета. Я не знаю ни одного исследования, которое указывало бы на то, что сверхзвуковая лопасть на несущем винте вертолета будет действовать иначе, чем сверхзвуковая лопасть на пропеллере самолета. Поэтому предполагается, что лопасти испытают очень значительное увеличение сопротивления, а также будут производить очень значительный уровень шума.
Поскольку вопрос касается теории самолетов, отвечу теорией. Короткий ответ заключается в том, что все может и будет летать при наличии достаточного времени и усилий.
Одним из самых больших ограничений для того, чтобы заставить роторный самолет обычной конфигурации летать на сверхзвуковых скоростях, являются материалы. Когда вращающееся лезвие находится на одной линии с траекторией движения, оно должно выдерживать значительные силы сжатия вдоль своей длинной оси от удара. Есть три решения для обычной конфигурации: более крупные и прочные лопасти (более тяжелые) из новых материалов или более короткие лопасти (меньшая подъемная сила).
Если вы не возражаете против отклонения от традиционной конструкции, то установка кожуха вокруг лопастей позволит вам исключить эти силы из рассмотрения, позволяя кожуху поглощать силы созданного удара. Вероятно, вы могли бы уменьшить вес каждой отдельной лопасти, прикрепив ее к кожуху (представьте себе - балка, закрепленная на одном конце, а не на обоих концах), поскольку воздух между ударной волной и волнами расширения дозвуковой. Если вам повезет, и физика вас не ненавидит, то вы можете получить волны расширения за кожухом, так что ваши лопасти ротора будут находиться в дозвуковой среде. Перекачивая воздух сверху закрытого ротора к нижней стороне, вы создаете более низкое давление сверху и более высокое давление снизу, вызывая градиент давления и создавая подъемную силу.
Все это предположения, основанные на моих ограниченных познаниях в аэродинамике. В реальной жизни физика обычно вас ненавидит, и вы получите действительно запутанные волны расширения и ударные волны вдоль внутренней части кожуха в сочетании с некоторыми отвратительными толчками, создаваемыми самими лопастями ротора. Поскольку прототипирование стало очень дорогим, а аэродинамические трубы в настоящее время кажутся вымирающей гонкой, это должно было быть смоделировано с помощью CFD, и, насколько я знаю, CFD еще не так быстр и точен, что могло бы объяснить, почему это не так. еще не пробовали.
Ротор самолета или винтокрыла представляет собой скрученную по длине секцию аэродинамического профиля. Этот поворот также известен как высота тона, и в большинстве случаев он является переменным. При приближении к 1 Маха или скорости звука на самолете начинают формироваться ударные волны (например, на крыльях) и резко возрастает сопротивление (известное как волновое сопротивление). Это связано с тем, что при высоких скоростях воздушный поток уже нельзя рассматривать как несжимаемый поток. Роторы сталкиваются с теми же эффектами сжимаемости, с которыми сталкивается крыло самолета на скорости звука, поэтому оно не может преодолеть это сопротивление.
Кайл
Стив В.