Можно ли летать с уравновешенными однолопастными двигателями?

И Бо-102, и Бо-103 были экспериментальными самолетами, причем Бо-102 был скорее приспособлением, чем настоящим самолетом. Они использовались в качестве испытательного стенда для различных технологий, и ротор с одной лопастью является лишь одной из них, при этом основной упор был сделан на разработку (бесшарнирного) жесткого ротора и (армированных стекловолокном) композитных лопастей.

Ротор с одной лопастью предлагает некоторые преимущества по сравнению с (обычными) конфигурациями с несколькими лопастями, например:

• Лопасть проходит через «чистый» воздух и, таким образом, более эффективна по сравнению с конфигурациями с несколькими лопастями, где (последующая) лопасть проходит через турбулентный (следящий) воздух от предыдущей лопасти, по крайней мере, при зависании.
• Однолопастной винт компактен и по этой причине используется в некоторых самозапускающих планерах, у которых винты складываются внутрь фюзеляжа, например, в Alisport Silent 2 Targa .

Однако с этой конструкцией связаны значительные проблемы, которые делают ее (в основном) непригодной для широкого использования.

• Для уменьшения вибраций лопасть должна быть уравновешена массой, которая практически является собственным весом. Хотя это может быть приемлемо для небольших и легких пропеллеров, используемых в планерах, это является серьезной проблемой для лопастей вертолетов, которые значительно тяжелее. Например, лопасть несущего винта Ми-17 весит ~140 кг.
• Если масса остается низкой, плечо рычага огромно, и это увеличивает сопротивление.
• Хотя лопасть может быть сбалансирована по оси шага (для уменьшения вибрации), крутящий момент, возникающий в лопасти несущего винта (из-за подъемной силы), будет вызывать значительные вибрации. По мере увеличения крутящего момента, если вес фиксирован, ротор будет стремиться вращать двигатель и отрывать его. Единственный способ предотвратить это — сбалансировать лезвие как аэродинамически, так и центробежно, что легче сказать, чем сделать.
• Та же проблема возникает, поскольку сопротивление лопасти отличается от сопротивления рычага массы, при этом крутящий момент создается параллельно оси вращения.
• Лопасти несущего винта в полете обычно «конусуются»; это означает, что вектор подъемной силы слегка наклонен к центру, а не концентричен с плоскостью несущего винта.
• На лопасть действуют аэродинамические силы, а на балансир - нет. Из-за этого прецессия происходит по-разному, что вызывает дисбаланс и вибрацию.

Количество лопастей определяет коэффициент прочности гребного винта. Если вам нужно ограничить конечную скорость и диаметр гребного винта, гребной винт будет иметь высокий коэффициент прочности за счет использования множества коротких лопастей. Возьмем корабельный винт : он должен работать в пространстве между осадкой корабля и ватерлинией, поэтому у него будет много коротких лопастей.

Если позволяет пространство, винт большего размера имеет лучшую эффективность , поскольку он может использовать большую массу воздуха для создания подъемной силы. Если гребной винт имеет низкий коэффициент опережения , след одной лопасти может мешать следующей, поэтому установка большего количества лопастей увеличит риск помех. Чем меньше лопастей вам нужно для создания подъемной силы (или тяги), тем лучше. Эффективность обычно обратно пропорциональна количеству лезвий.

Винт или ротор с одной лопастью нуждаются в противовесе, который, по сути, является мертвым грузом. Когда взаимодействие между двумя лопастями достаточно низкое и нагрузка на диск ротора не слишком мала, лучшим выбором будет двухлопастной ротор. Нагрузка на диск представляет собой подъемную силу относительно площади диска ротора и определяет хорду лопастей ротора после определения их количества. Только когда конструктивные ограничения сделают хорду идеального двухлопастного ротора слишком короткой, однолопастный ротор станет привлекательным.