Зачем вертолету подниматься по спирали?

Я только что смотрел специальный рождественский летный клуб Джеймса Мэя «Истории игрушек » , и в нем он прокомментировал, что вертолет поднимается по спирали на высоту 8000 футов. Почему бы пилотной спирали, а не просто пойти прямо вверх?

* Отличная серия, если вы большой ребенок, который любит игрушки, и как группа пилотов GA, я думаю, что это касается большинства из вас!

Ответы (3)

Вертолет достигает наилучшей скороподъемности при умеренной скорости движения вперед. Лазание по спирали помогает развивать скорость вперед, что по сути является вертикальным подъемом.

При зависании весь воздушный поток, доступный для создания подъемной силы, должен создаваться вращением несущего винта. Это означает, что небольшое количество воздуха должно быть ускорено большим. Если вертолет увеличивает поступательную скорость, он может достичь более высокого массового расхода через ротор, и теперь для достижения той же подъемной силы требуется меньшее ускорение. Это повышает эффективность создания подъемной силы. Если вертолет движется быстрее, чем его скорость для максимальной скороподъемности, аэродинамическое сопротивление становится слишком большим и снова снижает эффективность.

Разница может быть существенной: ниже приведен график зависимости скорости от высоты обычного вертолета и турбовинтового самолета по сравнению с поворотным винтом V-22. Помните, что доступная мощность примерно пропорциональна плотности воздуха, и вы можете начать видеть, насколько больше мощности доступно для набора высоты, когда вертолет летит с умеренной скоростью вперед.

Конверты полета

Контуры полета обычного вертолета, турбовинтового самолета и конвертоплана В-22 ( источник изображения ). Спасибо @mins за то, что вдохновили меня немного расширить ответ.

Добавляет ли упомянутый выше «спиральный» аспект подъема что-нибудь к эффективности по сравнению с восхождением прямо? Казалось бы, будет небольшая потеря эффективности, поскольку для выполнения поворота используется небольшая часть вектора подъемной силы. (Очевидно, что гораздо менее выраженные потери при крене в десять градусов, чем при крене в 45 градусов.)
@RalphJ: Прямой подъем, вероятно, был бы более эффективным. Но это означает, что вертолет не поддерживает географическое положение.
Как вы думаете, то же самое относится к горизонтальным винтам с четвертью оборота? Другими словами, увеличится ли КПД авиационного винта теоретически, если к движению самолета вперед будет добавлено боковое движение? Это правда, что это не кажется практичным, но было бы теоретически более эффективным, если бы пропеллеры вращались, скажем, вокруг фюзеляжа, описывая спиральную траекторию в воздухе?
@MarcvanLeeuwen звучит как возможность задать совершенно новый вопрос!
Насколько большой может быть поступательная подъемная сила (по сравнению с висящей подъемной силой)?
@mins: Я бы сравнил максимальную высоту полета с максимальной высотой при зависании. Обычно максимальная высота может быть в два раза выше высоты висения. Посмотрите здесь для примера. Обратите внимание, что подъемная сила одинакова в обоих случаях (вертолет, в конце концов, один и тот же), но мощность, необходимая для создания этой подъемной силы, уменьшается пропорционально плотности на соответствующих высотах. Таким образом, можно сказать, что максимальная подъемная сила может быть выше, поскольку доступна большая мощность, но увеличение меньше, чем коэффициент плотности.
Оглушительный! Спасибо.
@мин. Я не знаю, и буду продолжать искать эмпирические ссылки, но трансляционный подъем очень значителен. Мощности для стабильного зависания может не хватить (жаркий день, полный бак, пара толстяков в кабине), но по земле ползти можно. При скорости в несколько узлов, около 7/8, судно легко скользит на полозьях/колесах. На скорости примерно 10-15 узлов вы можете отрываться и продолжать безопасный набор высоты с запасом мощности (варьируется в зависимости от QNH и OAT). Другими словами, подняться в воздух можно только с помощью поступательной подъемной силы.
Это моделируется и обучается QFI, говоря: «Вы не можете использовать давление в коллекторе больше xx дюймов или крутящий момент xx%. Теперь поднимайтесь в воздух». Это может занять много места — иногда мне для этого требовалось около 50 метров.

В спирали вертолет создает поступательную подъемную силу , которая добавляется к подъемной силе, создаваемой нисходящим потоком несущей системы, улучшая его способность набора высоты.

Смотрите мой вопрос здесь .

Причина, по которой я выполнил подъем по спирали, связана с причинами, указанными выше, плюс еще пара.

  1. Скорость вперед — это безопасность. В случае, если двигатель заглохнет, передняя скорость дает вам гораздо больше возможностей. При вертикальном наборе высоты угол наклона лопастей намного больше, чем при полете вперед. Если двигатель все-таки заглохнет, лопасти очень быстро замедлятся, сокращая время, отведенное пилоту на то, чтобы сбросить коллектив и войти в режим авторотации. Вы также накапливаете кинетическую энергию, а также потенциальную энергию в системе и, следовательно, имеете больше энергии для игры, если осел замолкает.

    В R22, на котором я летел, у меня, вероятно, было около одной секунды, чтобы правильно отреагировать при вертикальном наборе высоты. Возможно 2-2,5 в прямом полете.

  2. Я хотел держаться подальше от опасной зоны, так как у меня не было зазора и возможности летать по сторонам были ограничены. Я убедился, что не нахожусь над домами, и пару раз переместил спираль, чтобы мой шумовой след не находился в одном и том же месте.

Зачем вертолету подниматься по спирали?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v