Может ли вертолет стоять на земле вверх ногами на несущем винте?

Насколько я понимаю, головка ротора должна быть достаточно прочной, чтобы выдерживать вес корабля, висящего под ней, и звучит довольно мощно. Однако лезвия выглядят довольно хрупкими (для куска металла).

Короче, может ли вертолет сделать что-то подобное?

Это подделка, не так ли?

Я нашел источник этого GIF-изображения: Escape to Witch Mountain (1975) . Эта сцена находится на отметке 1 час 19 минут. Приветствую @Peter Kämpf за идентификацию этого коптера как Hughes 500 , что привело меня к списку коптеров в фильмах .

В сцене с людьми и австралийским вертолетом наметанный глаз может заметить отсутствие "эффекта зеленого экрана" (это фильм 40-летней давности!), так что кажется, что этот Hughes 500 действительно поставили вверх ногами! (Должны ли мы теперь исследовать это для Movies.SE?)

Некрасивый скриншот

Продолжение на Movies.SE

Это было бы адским развлечением.
Это просто модель. И помимо зеленого экрана существовали технологии для создания подобных сцен в качестве спецэффектов. Можно использовать композитинг и матирование. Возможно, самым большим недостатком является то, что он вращается неправильно.
@simon Американский вертолет или европейский?
@ Саймон или, может быть, из Австралии? :)
@KorvinStarmast Ротор MD500 вращается по часовой стрелке, поэтому фюзеляж, когда он перевернут, а лопасти не могут вращаться, фюзеляж будет вращаться по часовой стрелке.
Технология зеленого экрана была изобретена в 30-х годах — около 70 лет назад, поэтому нет ничего невозможного в том, чтобы использовать технологию зеленого экрана (тогда она называлась синим экраном) 40 лет назад.
@slebetman старый зеленый/синий экран хорошо виден невооруженным глазом, сцены с этим вертолетом, летящим вверх ногами, являются примером того, как ужасно это может выглядеть :) Вращающаяся сцена выглядит слишком реальной для 40-летнего спецэффекта (поэтому я всегда думал, что это современно) фотошоп).
Это, безусловно, связано с использованием магии. Мастер установил его на землю после остановки двигателя и несущих винтов, что было бы невозможно в полете. В противном случае прикосновение к земле было бы невероятно разрушительным. Ясно, что волшебник сам раскрутил его , как обсуждает @Simon, вертолет на это не способен.
@PTwr - Даже сегодня я ожидаю, что это будет практическим эффектом для большинства фильмов.
@slebetman - хотя и зеленый, и синий экраны являются методами хроматического ключа, фактический механизм сильно отличается. Традиционный синий экран обычно разделял пленку на цвета RGB и убирал всю полосу синего (это вызывало проблемы при съемках фильма о Супермене, по понятным причинам — костюм нужно было окрашивать в зеленый цвет). Современный зеленый экран использует компьютер для поиска довольно узкого диапазона зеленого (обычно), плюс современные инструменты композитинга/редактирования также позволяют лучше настраивать результаты).
Между прочим, «Должны ли мы теперь исследовать это дальше в Movies.SE?» - да. Мы не знаем, как это было сделано, но мы знаем, что не было сделано. Чего они не сделали, так это взяли настоящий вертолет, перевернули его вверх дном и заставили вращаться.
@ Саймон Подождите секунду, я думал, что американские роторы вращаются против часовой стрелки ... поэтому перевернутые будут вращаться по часовой стрелке, и, следовательно, счетчик фюзеляжа?
@KorvinStarmast Э-э, кашель, кашель, да. Э-э, слишком рано утром, уровень кофеина все еще опасно низок.
@Simon Саймон, я виню эффект Кориолиса.
@PeterMortensen это была шутка

Ответы (6)

Встать на голову ротора? Да, может быть. Вращаться? не долго.

Ступица несущего винта и лопасти довольно прочные и могут выдержать вес вертолета хотя бы временно (не говоря уже о проблеме балансировки). Лопасти рассчитаны на преодоление напряжений при взмахах и могут воспринимать нагрузку. Однако втулка несущего винта не предназначена для восприятия нагрузок в таком положении (она предназначена для подъема вертолета, а не для его толкания), и ее возможности остаются открытым вопросом. Вы можете перевернуть вертолет вверх дном, но это будет ненадолго, и нет никакой гарантии, что детали когда-либо снова будут работать должным образом.

Однако, если вы хотите раскрутить вертолет, вы столкнетесь с рядом проблем. Вы можете зажать лопасти и попытаться вращаться, но втулка ротора не выдержит нагрузки. Путь нагрузки от несущих винтов к фюзеляжу рассчитан на подъемные нагрузки, а не на это.

Вертолеты не предназначены для продолжительного полета в перевернутом положении, и, как следствие, системы не предназначены ни для чего подобного. Например, система смазки редуктора в перевернутом состоянии долго не проработает. Вращающиеся тяги управления не выдержат вес коробки передач, не говоря уже о вертолетах.

Но, во-первых, динамические нагрузки — системы вертолета под втулкой несущего винта не предназначены для приема вращающихся нагрузок, не говоря уже о ужасно неуравновешенных, таких как фюзеляж. Даже легкие лопасти вертолета сбалансированы для предотвращения и небезопасных вибраций — в таком случае вращающийся фюзеляж, скорее всего, разорвет вертолет на части раньше, чем что-либо еще.

Подача топлива к двигателям тоже не работает.
"ненадолго" - мягко сказано! Я был бы поражен, если бы он сделал хотя бы пол-оборота. Итогом будет полное уничтожение.
@KorvinStarmast Как это? Двигатели находятся прямо под ротором, а топливо — в хвосте и ниже («над») салоном; гравитация не поможет? Или вы имеете в виду, что центробежная сила не позволит ему течь?
@cat Большинство топливных элементов имеют насосы внизу. Когда вы переворачиваете его вверх дном, вы быстро попадаете в топливопроводы. Топливные баки не находятся под давлением, подача топлива находится под давлением, когда насосы всасывают в них топливо из бака.
«Встать на головку ротора? Да, может быть». Нет, абсолютно нет. Способность несущего винта поддерживать вертолет в перевернутом положении не является открытым вопросом. Он не может этого сделать, хлопающие шарниры не выдержат этого при невращающемся роторе.

Это похоже на модель, которая была тщательно настроена для вращения.

Сначала факты: FAR часть 27 регулирует критерии проектирования винтокрылых машин. В частности, FAR 27.337 гласит:

Вертолет должен быть рассчитан на:

(a) Предельный коэффициент маневренной перегрузки в диапазоне от положительного предела 3,5 до отрицательного предела -1,0 [снип]

Так что да, вопреки необоснованным утверждениям в ответе с самым высоким рейтингом, перевернутый вал несущего винта может выдержать вес (скорее всего, пустого) вертолета. Центр тяжести находится очень близко к мачте несущего винта, и гироскопические силы могут даже стабилизировать фюзеляж достаточно долго, чтобы снять один полный оборот, но все же клип невозможно снять с настоящего вертолета, не сломав ничего. Посмотрите на рисунок Hughes 500 C , тип, использованный в клипе, ниже:

Hughes 500 вид с трех сторон

Hughes 500, вид с трех сторон ( источник изображения )

Очевидно, что хвост выступает над плоскостью несущего винта, поэтому сначала нужно что-то сломать, прежде чем фюзеляж сможет свободно вращаться. Далее нужно все тщательно настроить и как-то раскрутить фюзеляж. Этот фильм снят не после перевернутого приземления - на обычных вертолетах это невозможно . Со связанной страницы:

Чтобы коммерческий вертолет мог летать вверх ногами, производители должны были бы сделать его лопасти более жесткими, чтобы они не изгибались слишком близко к основному корпусу вертолета (в противном случае они могли бы оторвать собственный фюзеляж или другие важные компоненты). Им также потребуется изменить конструкцию шарнира, который соединяет лопасти несущего винта с остальной частью транспортного средства, чтобы он мог выдерживать нагрузку перевернутого вертолета. Наконец, им потребуется разработать новые средства управления, позволяющие лопастям несущего винта наклоняться вниз, и изменить конфигурацию двигателя, чтобы топливо и смазочные материалы могли правильно распределяться, когда вертолет находится в перевернутом положении.

Страница не переходит в стабильность, но это еще одна причина, по которой этот клип ненастоящий. Полет вниз головой будет похож на балансирование метлы на кончике пальца.

Обратите внимание, что часть FAR 27 по-прежнему требует нагрузки, равной положению вертолета на голове, независимо от того, касаются ли лопасти корпуса при нагрузке на -1 g. Несмотря на то, что вертолет не может летать в перевернутом положении, все равно необходимо выдерживать нагрузки, которые могут возникнуть в обычном полете, когда на самолет обрушивается сильный порыв ветра.

Мое объяснение: Кто-то взял его модель вертолета, отломил часть хвоста (обратите внимание, что в клипе отсутствует вертикальная часть!) и тщательно отбалансировал ее на головке несущего винта. Имейте в виду, он мог даже прикрепить головку винта к земле какими-то кольями для палатки. Внутри петель достаточно структуры, чтобы облегчить это. Крутить его легко, и нет никаких дисбалансов, которые бы "разорвали вертолет", тем более не на такой неторопливой скорости вращения.


РЕДАКТИРОВАТЬ: Благодаря неоценимой помощи @PTwr теперь ясно, что это сцена из диснеевского фильма 1975 года « Побег на гору ведьм », в которой злой миллионер преследует двух детей. Его вертолет в одной из сцен летит и приземляется вверх ногами. С сайта www.rotaryaction.com :

... Вертолет летит вверх ногами и приземляется в этом положении, все еще вращаясь, вызывая головокружение у пилота и его пассажира.

Так что это голливудский спецэффект, и, учитывая время фильма (до компьютерной графики ), он, должно быть, был снят с помощью масштабной модели.

Существует огромная разница между перевернутым полетом и вращением стоя на роторе: перевернутый полет в основном связан с одним: удержанием головки ротора под центром тяжести. Путем перемещения головки ротора, а не центра тяжести. Стоя, это, очевидно, не работает.
@VolkerSiegel: Да, именно это я имел в виду под стабильностью и балансировкой метлы на кончике пальца.
@PTwr: Отличная находка, спасибо! Я никогда не знал без твоего намека!
@PeterKämpf Я бы не нашел его без имени чоппера :) До сих пор я думал, что это просто какая-то случайная магия фотошопа.
Выдача того факта, что это либо модель, либо спецэффект, заключается в том, что фюзеляж вращается не в ту сторону.
Разгрузка и отрицательное ускорение представляют собой особую проблему для двухлопастных качающихся вертолетов, вызывая удары мачты. Hughes 500 не такой вертолет. Модель могла быть закреплена в земле, лопасти модели могли быть даже приварены к головке несущего винта для поддержки - настоящий вертолет имеет качающиеся шарниры, которые шарнирно закреплены. Если мачта ротора не будет зарыта в землю на 5 метров, она опрокинется.
Ваш ответ может быть правильным для модели, однако речь идет о реальном вертолете.
@Koyovis: Распространяется ли часть 27 FAR на модели? Колья от палатки не будут зарыты в землю? Я не вижу необходимости в удлинении мачты ротора на 5 м. Пожалуйста, объясните свой комментарий.
Лопасти несущего винта не поддерживают перевернутый фюзеляж из-за болтающихся шарниров. Мачту несущего винта пришлось бы закапывать глубоко в землю, но на самом деле мачта несущего винта вертолета останавливается на шарнире несущего винта.

Нет, они не могут. В головке несущего винта есть шарнир, из-за которого вертолет захочет опрокинуться, он не будет крутиться, как на видео: его не поддерживают лежащие на земле лопасти. Представьте, что лопастей нет, и вы увидите, насколько невозможно сбалансировать всю конструкцию на мачте ротора. И функционально (в данном случае) лопастей там нет, они откидываются вверх-вниз, см. красный кружок на картинке внизу.

введите описание изображения здесь

Некоторые вертолеты имеют головку несущего винта без подшипников, размеры которой позволяют фюзеляжу следовать за диском несущего винта, когда он подвешен в воздухе. Не для приостановки дисбаланса вращающегося фюзеляжа в перевернутом положении: для этого центр тяжести должен быть точно на одной линии с мачтой несущего винта, а настоящие вертолеты спроектированы с полезным диапазоном центра тяжести.

Когда все находится в воздухе, вертолет мог бы лететь вверх ногами, если бы коллектив мог двигаться вниз так же, как и вверх, и если бы фюзеляж можно было поддерживать, как метлу на руке, и не крутился бы. Но не на земле, как на видео, нет.

Обновлять

Головки несущего винта без подшипников имеют изгибающиеся балки вместо простых шарниров, поэтому головка несущего винта обладает некоторой присущей жесткостью, чтобы удерживать фюзеляж в вертикальном положении, когда вертолет перевернут. Некоторая жесткость: когда ротор вращается, центробежные силы на лопастях помогают удерживать их вытянутыми.

Подавляющее большинство вертолетов имеют качающиеся шарниры или качающиеся шарниры, оба из которых заставят вертолет перевернуться в ситуации, подобной показанной на видео. Да, фюзеляж может стоять на вершине мачты несущего винта, но мачта несущего винта не будет оставаться в вертикальном положении, она будет шарнирно закреплена.

введите описание изображения здесь

Настоящая головка ротора Hughes 500. Проверьте, где находится качающийся шарнир.

Я почти уверен, что читал, что вертолет, способный к отрицательной перегрузке, невозможен, и, думая об этом, я считаю, что машущий шарнир вызовет точно такую ​​​​же проблему, что и на земле - ротор наклоняется за счет переключения подъемной силы с циклическим движением, и тело висит под ним . это, поэтому при отрицательных перегрузках тело опрокинется.
Да, в самом деле. Они выдерживают -1g, но только в нормальном положении, с ротором сверху :) Возможное исключение может быть бесшарнирная головка ротора, с уравновешенным сверху телом, где никто не делает никаких диких движений.
Этот тип головки ротора / шарнира от Hughes 500 используется в этом фильме (в качестве модели)?
@PTwr Нет, это демонстратор EC 145. В справочнике, который у меня есть, указано, что Hughes 500 имеет коэффициент смещения шарнира 12 см: классический шарнирный ротор, который может опрокинуться.
@Koyovis, позиция не имеет значения. Время делает. Он может выдержать -1G, так что внезапная турбулентность не сломает его, но он не может лететь в этом направлении дольше одной-двух секунд, потому что упадет.
@PTwr Обновленное изображение похоже на головку ротора Hughes 500. Откидной шарнир не позволит мачте ротора оставаться в вертикальном положении.
@ Ян Худек В летающем вертолете с вращающимся ротором фюзеляж выровнен с траекторией диска ротора под действием механического момента. Шарнирно-соосные роторы и роторы без подшипников используют для этого центробежные силы вращающихся лопастей. Они также имеют ограниченную способность удерживать фюзеляж в вертикальном положении в перевернутом положении. Немедленно опрокинулся бы только качающийся несущий винт - их фюзеляжи также следуют положению диска несущего винта, но это вызвано аэродинамическими силами, которые в нормальных ситуациях действуют с некоторой задержкой по времени, но слишком медленны для полета вверх ногами.
@JanHudec Бо-105 может зацикливаться, но не может совершать устойчивый перевернутый полет. Возможно и другие модели.
@jwenting, петля обычно является положительным маневром G. Ротор тянет корпус на всем протяжении.
@jwenting Он не может летать по внешнему циклу. Любой продолжительный маневр должен быть ниже +ve G.

Хьюз 500, Додж Трейдсмен

Согласно веб-сайту http://www.rotaryaction.com/e.html , вертолет был настоящим Hughes 500 с удлиненными посадочными полозьями.

Я бы предположил, что даже если бы кадр был реальным, они использовали бы магию кино, чтобы добиться эффекта. Чтобы получить правильную скорость вращения для фильма, я бы предположил, что они вытащили двигатель, использовали роторный электродвигатель для контроля точной скорости вращения и сбалансировали вертолет для получения эффекта.

Как и другие, мои поиски мелочей о кино не увенчались успехом. Поэтому я пошел на IMDB, чтобы узнать, кто занимается спецэффектами, и задать им вопрос. К сожалению, Арт Круикшенк скончался в 1983 году, Дэнни Ли скончался в 2014 году. Хэл Биггер указан как не указанный в титрах специалист по спецэффектам, но я не смог узнать, жив ли он или контактный адрес.

Если кто-то хочет связаться с командой и спросить их, как они добились эффекта, это один из способов получить ответ о том, как это было сделано. Я уступлю другим, сможете ли вы сделать это с настоящим вертолетом. Я предполагаю, что в идеальных условиях вы могли бы включиться и взлететь. Но не без модифицированного Hughes 500.

Актеры и съемочная группа IMDB: http://www.imdb.com/title/tt0072951/fullcredits?ref_=tt_cl_sm#cast

Нет . Вы пренебрегли тем, как работают приводные системы .

Когда двигатели взаимодействуют с трансмиссией, лопасти начинают вращаться. Кулисная муфта/блок свободного хода ориентированы только в одном направлении вращения и на захват. Если нагрузка поступает с другого направления вращения, он отключается. (см. стр. 4-6 ссылки).

В этом конкретном случае, если не считать проблемы с дисбалансом фюзеляжа, большинство узлов свободного хода вертолета не сработают должным образом.

Более насущной трудностью было бы то, что (если бы двигатели заводились) двигатель работал до тех пор, пока не возникнут проблемы с топливной системой.

Типичные топливные системы вертолетов полагаются на гравитационную подачу в насосы в нижней части топливного элемента, которые затем создают давление в топливе и подают его в двигатель. Перевернутый вверх дном означает, что топливо пойдет к новому низу (верху), а воздух пойдет к верху (низу), после чего топливные насосы начнут всасывать воздух вместо топлива. Если в ваши топливные магистрали поступает достаточно воздуха, вы можете ожидать, что у двигателя возникнут проблемы с подачей питания на роторную систему.

(@JanHudec заметил, что обжимная муфта, скорее всего, сработает, поэтому часть ответа может быть неверной. Я могу отредактировать позже после другой оценки. Что такое блок свободного хода? Это то, что позволяет вам автоматически вращаться, когда вы теряете мощность привода от двигателей) .

Кулачковая муфта без проблем включается в перевернутом положении, потому что для кулачковой муфты единственное, что имеет значение, — это относительное вращение и крутящий момент между двумя элементами, а не то, что на самом деле вращается, а что статично. И двигатель все так же крутится относительно коробки передач. Центробежная муфта не помешала бы, но на вертолетах она не используется (она ведет себя по-другому).
Конечно, подшипники , вероятно, выйдут из строя (поскольку они имеют разную прочность на нагрузку в разных направлениях), и нагрузка затем сломает или сместит трансмиссию, которая обычно не должна ее выдерживать, но это отличается от проблемы, которую вы описываете.
Хороший удобный pdf. Спасибо :)
@JanHudec Хм, я поменял направление на своем маленьком эскизе с векторами и вращением? (Я сделал быструю оценку «оборотной стороны салфетки». Из вашего комментария следует, что этот ответ неверен, потому что я сделал это в обратном направлении на своем наброске. У меня была сила сопротивления от головы, действующая в другом направлении. Спасибо за комментарий, возможно, этот ответ нужно убрать (и Койовис дал лучший ответ).
@PTwr Рад, что ссылка оказалась полезной. :) Однако мой ответ может иметь фатальный дефект, и его нужно будет еще отредактировать или удалить. Не забудьте добавить ссылку в закладки; это точно полезно.
@JanHudec У меня была мысленная модель земли, действующей как тормоз ротора, и я только что понял, откуда взялся дополнительный вектор, которого там нет. Вероятно, удалю позже.

Может это...? Да. Но... практически нет.

Пункты ниже объясняют, почему ответ, строго говоря, да. Но затем они объясняют, почему это на самом деле бесполезно на практике. Обратите внимание, как каждый случай выходит из строя так быстро, что технические характеристики вертолета в основном не имеют значения.

Может ли он стоять на головке ротора?

Да. Вертолет находится в хорошем равновесии .

Просто он находится в неустойчивом равновесии .
Но жесткости центрального приводного вала должно хватить, чтобы какое-то время удерживать его в равновесии. И обратите внимание, что приводной вал несколько наклонен, не совсем вертикально. Если пилот возьмет свое руководство в поисках нужного контрольного списка, вертолет обязательно упадет.

Так что практически Нет .

Может ли он вращаться на головке ротора?

Да. Дисбаланс не проблема , когда он начинает медленно вращаться.

Будет поворот, но не целый переворот . Наверное, не больше четверти оборота. Есть некоторые проблемы, вызванные отсутствием вращательной симметрии вертолетов. Когда он просто стоит на роторе, ориентация вала такова, что центр тяжести находится над головкой ротора. В зависимости от количества топлива и использования пилотом ремней безопасности центр тяжести будет находиться в нескольких сантиметрах от оси вала. Это означает, что ось вращения должна быть наклонена на несколько градусов относительно вала.

Так что практически Нет .

Сможет ли головка несущего винта справиться с этим, не улетая?

Да. Головка ротора будет стабилизирована за счет вдавливания в землю .

Проблема с другими частями вертолета. Все остальные части. Все бы улетели .
Повернувшись на некоторый угол, вертолет отклонялся в сторону от центра тяжести, вращаясь вокруг головки несущего винта также и по горизонтальной оси. Прежде чем коснуться земли, он слегка наклонит головку несущего винта, что из-за длинного рычага приведет к сильному движению лопастей несущего винта, если они не сломаются раньше. Вскоре разорвалось соединение головки несущего винта и верхнего приводного вала, что привело к падению вертолета.

Предполагая, что мы хотим, чтобы больше вещей не улетало, например, приводной вал, лопасти и направляющая,
практически нет .

Головка ротора, вдавленная в землю, просто сидит там долго и счастливо .

Да, вал несущего винта достаточно прочен, чтобы поддерживать фюзеляж, но что мешает ему опрокинуться?
Чтобы вращаться с ЦТ над ротором, вертолет должен быть идеально сбалансирован в поперечном и продольном направлениях. Ни один вертолет не строится таким образом. Он разорвется на куски за очень короткое время, когда фюзеляж перевернется и сломает вал.