Существуют ли вертолеты с рулевыми винтами, у которых шар скольжения может быть отцентрован, даже если фюзеляж в крейсерском полете обтекается воздушным потоком?

В соответствующем ответе я заявил

«Хвостовой винт вертолета также создает аэродинамическую боковую силу. Опять же, как и в случае с двухмоторным самолетом с одним отказавшим двигателем, когда фюзеляж обтекается воздушным потоком в прямом полете, шарик скольжения будет немного смещен. центр, отклоненный против направления боковой силы хвостового винта - по крайней мере, в тех случаях, когда корпус вертолета имеет тенденцию наклоняться вместе с диском несущего винта.Если диск несущего винта может быть наклонен для противодействия хвостовому оперению боковой силы несущего винта, в то время как фюзеляж или корпус остаются полностью вертикальными, то шарик скольжения может оставаться в центре, даже когда фюзеляж или корпус полностью обтекаемы воздушным потоком».

Я сейчас спрашиваю:

В крейсерском полете вертолета с хвостовым винтом может ли когда-нибудь диск винта наклоняться, чтобы противодействовать боковой силе хвостового винта, в то время как фюзеляж или корпус остаются полностью вертикальными, что позволяет шарику скольжения оставаться точно по центру? в то же время, когда струна рыскания находится в центре, т. е. фюзеляж полностью обтекаем по воздушному потоку?

В основном это вопрос о том, как система дисков несущего винта крепится к вертолету и есть ли какой-либо способ поддерживать постоянный наклон диска несущего винта, в то время как корпус остается строго вертикально, в контексте вертолета с хвостовым винтом.

Возможно ли это на некоторых вертолетах с рулевым винтом, но не на других? Если да, то какие есть примеры вертолетов, в которых это возможно, и какой механизм или другая конструктивная особенность делают это возможным? Может ли пилот каким-то образом отрегулировать «наклон» (влево и вправо) фюзеляжа или корпуса относительно диска несущего винта по своему желанию и поддерживать любой желаемый угол «наклона» столько, сколько он или она желает, не изменяя физическая связь между ориентацией диска несущего винта и горизонтом или землей?

Я предполагаю, что другая возможность заключается в том, что система дисков несущего винта постоянно прикреплена к фюзеляжу под углом, который смещен (наклонен влево или вправо) от фюзеляжа, чтобы позволить фюзеляжу быть ближе к вертикальному в крейсерском полете. Это когда-нибудь делается? И достаточно ли смещения, чтобы шар скольжения был полностью отцентрован или только ближе к центру?

Я понимаю, что некоторые (почти все?) вертолеты имеют либо машущие, либо качающиеся лопасти, так что, возможно, угол между диском системы несущего винта и фюзеляжем не следует считать определяемой конструктивной особенностью. Тем не менее, у меня сложилось впечатление, что происходит нечто большее, чем фюзеляж, просто «свисающий» свободно с несущего винта - см., например, концепции в этом связанном ответе . Таким образом, в общем, в крейсерском полете, если диск системы лопастей несущего винта наклонен в одну сторону относительно горизонта влево-вправо, фюзеляж в целом тоже, причем направление наклона в сторону отнижняя сторона диска ротора. Другими словами, кажется, что фюзеляж имеет тенденцию наклоняться относительно горизонта в направлении, которое уменьшает величину наклона между фюзеляжем и диском несущего винта влево-вправо, точно так же, как это обычно происходит в продольном направлении. -смысл. Наверное, я ищу исключения из этого правила, особенно в контексте крейсерского полета, понимая, что диск несущего винта должен быть наклонен, чтобы компенсировать боковую силу хвостового винта.

Дополнительным моментом является то, что даже если бы фюзеляж можно было представить просто свободно свисающим под диском лопасти несущего винта, боковая тяга хвостового винта все равно имела бы некоторую тенденцию к наклону фюзеляжа относительно диска несущего винта, если бы тяга хвостового винта действует значительно выше или ниже верхней части мачты несущего винта. В крейсерском полете кажется, что фюзеляж имеет тенденцию наклоняться в сторону нижней стороны диска несущего винта, если хвостовой винт находится выше верхней части мачты несущего винта, а фюзеляж имеет тенденцию наклоняться в сторону высокой стороны диска несущего винта. диск несущего винта, если хвостовой винт находился ниже вершины мачты несущего винта.

Возможно, если бы хвостовой винт находился достаточно высоко над вершиной мачты несущего винта, все могло бы уравновеситься, и вертолет мог бы лететь с фюзеляжем, совершенно вертикально относительно горизонта влево-вправо, даже если диск несущего винта был наклонен. в одну сторону, чтобы сбалансировать боковую силу хвостового винта?

Повторяя вопрос еще раз: «Существуют ли вертолеты с рулевыми винтами, которые могут летать с фюзеляжем, идеально выровненным влево-вправо, в то же время, когда струна рыскания полностью центрирована, и если да, то какие конструктивные особенности позволяют это сделать? "

Этот ответ касается динамики лопастных систем вертолета, но не таким образом, чтобы он отвечал на мой конкретный вопрос - Aviation.stackexchange.com/a/38904/34686
Да, боковая тяга хвостового винта компенсируется противоположным наклоном несущего винта, который пилот применяет, не осознавая этого, поэтому, если хвостовой винт толкает вправо, главный винт будет немного наклонен влево. Машина просто висит внизу под любым углом, чтобы центр тяжести попал под мачту сбоку.
@JohnK - предпоследний и предпоследний абзацы теперь могут лучше информировать о вопросе в свете вашего комментария.
Хвостовой винт также передает крутящий момент планеру, потому что на большинстве машин линия тяги проходит выше центра масс корпуса. Если вы сделаете «бант» на вертолете, то есть бросок с нулевой перегрузкой, хвостовой винт попытается подкатить тело под винт, как только исчезнет эффект маятника. Погуглите «mast bumping», чтобы узнать, как это вызывает много горя в турбулентности. вертолеты с качающимися винтами. Шарнирно-сочлененные роторные машины просто бьют о упоры закрылков лопастей и это не так уж и плохо. С этим большим подвесным куском металла под ним происходит так много разных сил и моментов, что я думаю, что ответ — нет.
Интересное видео по бампингу мачты - youtube.com/watch?v=_QkOpH2e6tM
В первые дни существования R-22 случались многочисленные отказы головки несущего винта, и FAA выдало AD на винт, но Робинсон в конце концов убедил FAA, что аварии произошли из-за удара мачты, что было очень легко сделать в R- 22. На них опасно летать в горах, где сильная турбулентность может легко заставить самолет уйти в нулевую гравитацию и требует специальных процедур, когда вы пытаетесь заморозить ручку, пытаясь перезагрузить ротор. Что меня поражает, так это то, что армия США поняла это только в середине 60-х, после того как Bell 47 летал почти 20 лет.

Ответы (1)

В установившемся полете (без ускорения) положение скользящего шара компенсируется только креном. Таким образом, этот вопрос сводится к следующему: может ли вертолет летать с нулевым боковым скольжением (обтекаемый) и нулевым креном (на уровне крыльев)?

Как мы знаем, хвостовой винт обеспечивает боковую силу тяги, которой необходимо противодействовать. Несущий винт часто слегка наклонен вбок, чтобы противостоять тяге хвостового винта. Однако это НЕ приведет к триммированному полету с нулевым креном И нулевым боковым скольжением на всех скоростях. Одна из проблем заключается в том, что величина тяги хвостового винта зависит от скорости полета, и, следовательно, величина наклона несущего винта и взмахов также должны различаться. Для полета (обтекаемого) с нулевым боковым скольжением обычно требуется некоторый крен, в зависимости от воздушной скорости. Этот крен компенсирует скользящий шар, хотя бы на небольшую величину (пилот может даже не заметить разницу между уровнем крыльев / центральным скользящим шаром и нулевым боковым скольжением).