Вертикальная авторотация с пассивным ротором

В этом ответе есть некоторая информация об авторотации, включая некоторые ссылки . А также уместный вопрос по физике SE . Включены бесплатные схемы тела.

Суммируя:

• Авторотация работает удовлетворительно только в том случае, если транспортное средство имеет поступательную скорость: при вертикальном спуске в оптимальных условиях авторотация работает так же, как и негерметичный парашют.
• Заставить ротор фактически вращаться из состояния покоя — это пугающий вопрос. Первое, что узнают пилоты вертолетов об авторотации, это то, что они должны поддерживать вращение ротора с момента, когда он приводился в движение двигателем. В любое время остановки несущего винта самолет просто падает без реальных средств выравнивания несущего винта с воздушным потоком.
• Автожиры начинают свой полет, запуская ротор во вращение. Это можно сделать на земле, быстро двигаясь и используя горизонтальную скорость, или с помощью маховика, прикрепленного к гребному двигателю. Опять же, первое, что нужно сделать, это повернуть ротор.

Уравнения в OP действительны для самолетов с неподвижным крылом и для лопастей несущего винта. Но поскольку для лопастей несущего винта скорость над лопастью является функцией радиуса лопасти, плюс более высокая скорость над движущейся вперед лопастью, чем над отступающей лопастью, они определяются не относительно воздушной скорости V, а относительно скорости вращения лопастей несущего винта.$\Omega R$. Теория импульсов с использованием безразмерных коэффициентов из Prouty Helicopter Performance, Stability and Control, стр. 25:

с

• T = тяга ротора
• $\rho$= плотность воздуха
• А = площадь диска
• $\Omega R$= скорость наконечника

Обратите внимание, что Prouty использует определение США для$C_T$, который включает коэффициент ½ динамического давления$½ \rho V^2$и, следовательно, в два раза больше, чем$C_T$значения, используемые в Европе.

Для тяги, приводящей в движение ротор, по аналогии с аэродинамическим сопротивлением:

И по мощности:

Также будут ли работать все виды фольги в этом сценарии? Какой важный параметр в фойле, который заставит его начать вращение и опускаться с постоянной скоростью?

Форма аэродинамического профиля имеет гораздо меньшее значение, чем крутка лопасти, коэффициент прочности и множество других параметров, что сделало бы ответ очень широким. Лучше всего поискать в Праути и Лейшмане.

Какой важный параметр в фольге, который заставит его начать крутиться

Аэродинамическое крыло должно создавать подъемную силу в направлении, вызывающем вращение. Обычно аэродинамические крылья останавливаются при угле атаки около 15 градусов, поэтому вам нужно будет повернуть лопасти примерно до -75 градусов, чтобы они начали, и постепенно уменьшать это значение по мере увеличения скорости.

и спуск с постоянной скоростью?

Во время спуска лопасти имеют небольшой отрицательный шаг, поэтому их подъемная сила слегка наклонена в направлении вращения и обеспечивает ввод энергии для преодоления сопротивления. Угол атаки по-прежнему положительный, так как самолет снижается. Если скорость лопасти и угол атаки такие же, как при нормальном полете, то подъемная сила такая же, а вертикальное ускорение отсутствует (т. е. у вас спуск с постоянной скоростью).