Является ли неподвижное крыло более эффективным для достижения определенной высоты, чем винтокрыл?

Вертолет в прямом полете более эффективен, чем вертолет в вертикальном зависании, из-за меньшего индуктивного сопротивления (и большего сопротивления формы, которое становится проблемой при высокой скорости движения вперед).

Самолеты с неподвижным крылом более эффективны, чем вертолеты, летящие вперед, потому что:

• Поток ротора в прямом полете вызывает ужасно сложные аэродинамические взаимодействия в потоке с фюзеляжем и другими компонентами, что вызывает особый тип сопротивления, которого просто нет у неподвижного крыла.

• Когда вертолет движется вперед, диск несущего винта имеет те же характеристики, что и неподвижное крыло: меньшее индуктивное сопротивление, большее сопротивление формы. Но это будет круглое крыло, которое всегда менее эффективно, чем красивое стройное неподвижное крыло. Чем стройнее (это слово?), тем лучше.

Первый самолет с приводом от человека поднялся в воздух в 1977 году, а более поздняя версия https://en.wikipedia.org/wiki/MacCready_Gossamer_Albatross — в 1979 году.

Первый вертолет с приводом от человека поднялся в воздух в 1989 году. В статье Википедии упоминается несколько рекордов выносливости (измеряемых в минутах), но нет рекордов расстояния.

Само собой разумеется, что если бы винтокрыл был более эффективным, вертолеты с приводом от человека были бы построены до самолетов с неподвижным крылом и достигли бы большего.

Стоит отметить, что на самолете с неподвижным крылом аэродинамическая форма крыла создает низкое и высокое давление, а не, как вы сказали, « его крылья должны каким-то образом толкать воздух вниз, чтобы набирать высоту » .

С технической точки зрения роторы вертолетов имеют почти такую ​​же форму (аэродинамическое крыло), что и крылья самолетов с неподвижным крылом. Разница в том, что двигатели заставляют их двигаться по воздуху со скоростью, тем самым создавая низкое и высокое давление почти таким же образом.

Самолеты с неподвижным крылом могут и летают выше. Я не уверен, что вертолеты могут безопасно достичь вершины Эвереста, в то время как самолеты с неподвижным крылом ежедневно пролетают над ее вершиной. Я полагаю (и могу ошибаться), что плотность воздуха на больших высотах не выдержит веса вертолета, если роторы не будут вращаться быстрее (есть предел их скорости), чтобы создать большую подъемную силу.

Большинство «обычных» вертолетов (с хвостовым винтом или вентилятором) не могут быть такими же эффективными, как неподвижное крыло, в любом режиме полета.

Это связано с тем, что хвостовой винт или вентилятор использует значительное количество мощности, доступной для противодействия крутящему моменту и управления вертолетом по рысканию. Эта мощность ничего не дает для набора высоты или скорости движения вперед.

У всех вертолетов коэффициент подъемной силы меньше, чем у самолетов с неподвижным крылом. Чтобы подняться на большую высоту, необходимо создать большую подъемную силу, что можно сделать только за счет увеличения шага лопастей. Число оборотов ротора ограничено двумя эффектами; а, асимметрия подъемной силы и б, значительное увеличение лобового сопротивления по мере того, как законцовки приближаются к сверхзвуковой скорости. Эти ограничения означают, что увеличение шага является единственным способом продолжать набор высоты, и в конечном итоге вы просто исчерпаете угол атаки, поскольку сопротивление превосходит способность двигателя развивать мощность.