Будет ли вертолет с лопастями внизу летать так же, если вообще будет?

Да, это возможно, как продемонстрировала летающая платформа Hiller . У него было два вращающихся в противоположных направлениях пропеллера внутри кожуха, и пилот управлял своим кораблем, перемещая вес своего тела, как на Segway. Закона физики, запрещающего вертолету летать вверх ногами, не существует.

Летающая платформа Hiller была одним из нескольких типов, построенных в 1950-х годах, после того как было замечено, что управление подвешенным винтокрылым аппаратом с помощью смещения веса может быть освоено неподготовленным персоналом за 20 минут. Аэроцикл ДеЛакнера был еще одной платформой, построенной на основе этого открытия. Позже от этой идеи отказались из-за практических проблем, таких как попадание камней в лопасти ротора и необъяснимое в то время взаимодействие между лопастями, вращающимися в противоположных направлениях. Аэроцикл имел фиксированную головку несущего винта, динамика которой в то время была плохо изучена.

Для полноразмерных вертолетов наличие несущего винта под вертолетом оказывает такой же стабилизирующий эффект на летные характеристики. Устойчивость вертолетов (и самолетов с неподвижным крылом) изучается с точки зрения аэродинамики: воздействия порывов ветра или управляющих воздействий.

В режиме зависания стабильность скорости${\delta M}/{\delta{\dot{x}}}$играет существенную роль: если положительный, зависание нестабильно. Человек может научиться управлять неустойчивой платформой, если период колебаний достаточно велик (обычный пилот вертолета), но гораздо проще летать на аэродинамически устойчивом самолете (подвесные платформы, предназначенные для обычного пехотного состава). Эффект стабильности скорости при зависании приравнивается к порыву ветра, дующему прямо вперед, тогда изменение момента имеет тенденцию усиливать или противодействовать эффектам порыва. Это можно визуализировать так:

Источник изображения

Порыв ветра, дующий на вертолет, наклоняет несущий винт назад, что приводит к наклону вектора тяги. У качающегося обычного ротора есть положительная${\delta M}/{\delta{\dot{x}}}$: он все сильнее хочет перевернуться назад и поэтому аэродинамически нестабилен в зависании. Подвесной качающийся несущий винт имеет стабилизирующее изменение момента: он наклоняет фюзеляж назад, а за счет аэродинамической связи несущий винт следует обратно в нейтральное положение. Несущий винт со смещенным шарниром имеет меньший стабилизирующий момент, но более сильную связь фюзеляж/несущий винт.

Итак, отвечая на ваши первоначальные вопросы: да, вертолет с подвесным винтом будет летать, и им будет легче управлять, чем обычным вертолетом. Это просто немного непрактично, вот и все.

Все выходные мы косим газон с этими парнями.

Предоставлено: Helifreak.com

Вы можете найти тысячи видеороликов на Youtube , показывающих, как удобно они могут это делать .

Одним из первых вертолетов, которые действительно летали (ок. 1918 г.), был « Петрочи-Карман-Журовец », предназначенный для использования австро-венгерской армией в качестве привязной наблюдательной платформы. Наблюдатель стоял над вращающимися в противоположных направлениях роторами...

( Источник изображения )

http://www.aviastar.org/helicopters_eng/petroczy.php

Насколько я понимаю аэродинамику и динамику крыльев и диска несущего винта, они действительно были бы более стабильными, по крайней мере, в какой-то степени, в отношении обратного удара диска несущего винта. Так как ЦТ такого вертолета будет выше диска несущего винта. Аэродинамика диска / лопасти ротора не так проста, и у вас есть много других сил, задействованных в зависимости от фазы полета. Постараюсь подробнее рассказать, когда доберусь до компа.

Найдя мои заметки, достаточно интересные, в них говорится только о роторе выше ЦТ, в режиме зависания. Здесь утверждается:

"(...) только несущий винт выше ЦТ динамически нестабилен в режиме зависания!

Проблема динамической нестабильности зависания:

В случае горизонтального возмущения скорости:

• появляется угол взмаха;
• появляется угол взмаха;
• ротор и тяга наклонены;
• установлено горизонтальное ускорение;
• горизонтальная скорость нарастает до тех пор, пока лопасти несущего винта не начнут двигаться в противоположном направлении;

Процесс повторяется в обратном направлении с возрастающей амплитудой!

Для больших вертолетов период висения обычно достаточен для безопасной реакции пилота».

В нем также говорится об аэроцикле de Lackner HZ-1:

https://en.wikipedia.org/wiki/De_Lackner_HZ-1_Аэроцикл

Когда вы летите вперед, возникает сила удара, создаваемая движущейся лопастью, создавая подъемную силу, которая затем отражается на 90° из-за гироскопической прецессии. Это приводит к тому, что диск несущего винта отбрасывается назад, поэтому, когда вы летите на вертолете, вы всегда толкаете циклический винт вперед, все больше и больше со скоростью (это означает, что большая подъемная сила создается движущейся лопастью из-за увеличения относительного ветра).

Это единственная причина, по которой я говорю, что он будет более устойчивым, потому что вертолет будет иметь тенденцию при пикировании носом отбрасывать диск назад, тем самым уменьшая угол атаки наступающей лопасти. В случае с вертолетами это тоже происходит, которым, в свою очередь, нужен горизонтальный стабилизатор в хвосте, чтобы противодействовать опущенному носу.

Я не знаю, имею ли я какой-то смысл, действительно сложно объяснить всю задействованную динамику, но есть несколько хороших книг по аэродинамике вертолетов.

Способ упростить представление вертолета с узлом несущего винта на дне состоит в том, чтобы рассматривать подъемную силу, создаваемую несущими винтами, как плавучесть и, следовательно, проводить прямое сравнение с кораблем / лодкой. Описываемый вертолет будет демонстрировать отрицательную статическую устойчивость (независимо от вашей дисциплины). Поскольку центр подъемной силы удаляется от центра тяжести (представьте себе крайность: 30-футовый вертикальный столб с горизонтальной силой наверху), естественным образом не существует силы, возвращающей систему в равновесие. Подъемная сила, создаваемая роторами, теперь проходит через линию, перпендикулярную плоскости роторов. Когда роторы находятся выше центра тяжести, вертикальная сила тяжести перемещает центр тяжести ниже центра подъемной силы (или центра плавучести в примере с кораблем). надеюсь это поможет.

Измените шаг лезвия на обратный, и оно должно толкать, а не тянуть вас вверх. Отсутствие шасси было бы моей проблемой. Я вертолетный механик, а не инженер, просто для ясности.

проблема, которая не решается этими «инженерами», - это стабильность. На самолеты с более низким ротором / высокой массой сильно влияют небольшие перемещения массы над ротором, самолеты с более высоким ротором / более низкой массой не имеют этой проблемы из-за того, что изменения положения массы не влияют на вектор тяги к массе. положение таким же образом, как если бы полезная нагрузка находилась над ротором. это было доказано военно-морским флотом и военно-воздушными силами с их «подъемными платформами», которые использовали тягу снизу пилотов. Другая проблема заключается в том, что на этих кораблях использовались двигатели внутреннего сгорания на жидком топливе, которые также вызывали изменения массы из-за использования топлива, что дестабилизировало распределение массы. Электрические модели вертолётов и дронов не используют жидкое топливо, которое меняется, когда летательный аппарат перемещается из вертикального положения в перевернутое.