Почему винты вертолетов имеют постоянное сечение и угол атаки?

Насколько я понимаю, лопасти вертолетного винта сохраняют постоянное сечение аэродинамического профиля по своей длине, а не закручиваются. Другие вращающиеся аэродинамические устройства, такие как пропеллеры, турбовентиляторные вентиляторы и ветряные турбины, утолщаются и получают более крутой угол по отношению к ступице из-за более низкой скорости падающего воздуха (в направлении вращения).

Я предполагаю, что это как-то связано с изменением скорости полета наступающей и отступающей сторон, может быть?

Редактировать: некоторые указывают, что на самом деле это может быть неправдой, и что роторы на самом деле могут иметь крутку, просто визуально это менее заметно. По крайней мере, аккорд все еще будет казаться постоянным

Редактировать 2: после публикации этого я взял модуль по аэродинамике вертолета в универе, и вопрос действительно неправильный, скручивание лопасти определенно является особенностью конструкции вертолета.

Очень интересный вопрос. Не могли бы вы указать какие-либо ссылки на роторы без крутки и с одним аэродинамическим профилем? Для меня неожиданность услышать, что винт вертолета не имеет крутки.
Я предполагаю, что вы неправильно расслышали. Когда вы что-то предполагаете, а потом спрашиваете: «Почему так?» в итоге вы задаете некорректный вопрос. Это немного похоже на вопрос: «Ты перестал бить свою жену?» -- предполагает ответ в вопросе. Лучше задать вопрос: «У вертолетных винтов постоянное сечение и угол атаки или они скручены?» Таким образом, вы получаете ответ на вопрос «что вы слышали», а не предполагаете, что это так. Я также укажу, что лопасть каждого вертолета оптимизирована для этого вертолета ...
Случайная модель (Sikorsky S-76 ): « В лопастях несущего винта используется аэродинамический профиль SC1095 и они имеют нелинейный изгиб для равномерной нагрузки на лопасти при зависании. Крышки законцовок имеют стреловидную форму для снижения шума и вибрации », источник. . Поскольку вопрос основан на неверном предположении, на него будет трудно ответить правильно.
Информацию о лопастях с хорошо заметной круткой и непостоянной хордой см. в NASA Ingenuity .

Ответы (2)

Вертолетные лопасти имеют изгиб. Относительная скорость воздуха увеличивается от корня лопасти к кончику лопасти, и, следовательно, подъемная сила нескрученной лопасти будет увеличиваться квадратично от корня к кончику. Или наоборот, подъемная сила уменьшится квадратично от кончика к основанию. Поворот лопасти исправляет это: он восстанавливает подъемную силу, создаваемую внутренней частью ротора.

Из Рэя Праути, Вертолетная аэродинамика, том. 1. , стр. 248:

Поворачивая лопасти для уменьшения подъемной силы на конце, можно сделать схему потока более равномерной, а показатель качества зависания можно улучшить примерно на 5%. Поскольку это может означать увеличение полезной нагрузки на 20% и поскольку скрученные лопасти так же просты в изготовлении, как и нескрученные лопасти, есть веская причина использовать скрученные лопасти - и все современные вертолеты делают это.

Из-за уравнения аэродинамической подъемной силы идеальная крутка лопасти будет нелинейной: опять же, она будет квадратично зависеть от размаха лопасти. Но этот идеальный поворот идеален только в ситуации зависания и определенно не идеален на заводе, когда необходимо произвести лезвие.

Статью Пути очень стоит прочитать, и далее упоминается:

  • Высокая крутка вызывает вибрации из-за того, что центр давления много перемещается во время вращения.
  • Отрицательная крутка лопасти (угол вершины меньше) хороша для срыва отступающей лопасти, но плоха для авторотации, чему может помочь положительная крутка лопасти.
  • Оптимальный поворот различается для зависания с эффектом земли и вне эффекта земли.

Как уже говорилось в других ответах, пилотируемые и большие беспилотные вертолеты имеют скрученные лопасти.

Почти все радиоуправляемые вертолеты имеют лопасти несущего винта с нулевым изгибом (симметричные) и нулевым поворотом. Они почти до смешного неэффективны (центральная половина диска почти не создает подъемной силы), что приводит к типичному времени полета около пяти минут. Преимущество их заключается в том, что они работают так же хорошо, как в перевернутом, так и в правом положении. «Трехмерная» маневренность критически важна для этой потребительской базы. Если вы посмотрите видео, где эти штуки выполняют трюки, вы часто увидите, как вертолет симметрично подпрыгивает между положительной и отрицательной подъемной силой. Это невозможно с искривленным, выпуклым аэродинамическим профилем.