Erreicht ein Starrflügel eine bestimmte Höhe effizienter als ein Drehflügel?

Ein Hubschrauber im Vorwärtsflug ist aufgrund des geringeren induzierten Widerstands (und des größeren Formwiderstands, der bei hoher Vorwärtsgeschwindigkeit zu einem Problem wird) effizienter als ein Hubschrauber im vertikalen Schwebeflug.

Starrflügelflugzeuge sind effizienter als vorwärts fliegende Hubschrauber, weil:

• Die Rotorströmung im Vorwärtsflug verursacht furchterregend komplexe aerodynamische Wechselwirkungen in der Strömung mit dem Rumpf und anderen Komponenten, was einen bestimmten Widerstand verursacht, den ein Starrflügler einfach nicht hat.

• Im Vorwärtsflug des Hubschraubers hat die Rotorscheibe die gleichen Eigenschaften wie ein Starrflügel: weniger induzierter Widerstand, höherer Formwiderstand. Aber es wird ein kreisförmiger Flügel sein, der immer weniger effizient ist als ein schöner schlanker Starrflügel. Je schlanker (ist das ein Wort?), desto besser.

Das erste Flugzeug mit menschlichem Antrieb flog 1977 und eine spätere Version https://en.wikipedia.org/wiki/MacCready_Gossamer_Albatross 1979.

Der erste von Menschenhand angetriebene Hubschrauber flog 1989. Der Wikipedia-Artikel erwähnt mehrere Ausdauerrekorde (gemessen in Minuten), aber keine Streckenrekorde.

Es liegt nahe, dass, wenn ein Drehflügler effizienter wäre, Hubschrauber mit menschlichem Antrieb vor den starren Flügelflugzeugen mit menschlichem Antrieb gebaut worden wären und mehr erreicht hätten.

Es ist erwähnenswert, dass bei einem Starrflügler die Tragflächenform des Flügels einen niedrigen und hohen Druck erzeugt, anstatt, wie Sie sagten, " seine Flügel müssen die Luft irgendwie nach unten drücken, um an Höhe zu gewinnen " .

Technisch gesehen haben die Rotoren von Hubschraubern die gleiche (Tragflügel-) Form wie die Flügel eines Starrflüglers. Der Unterschied besteht darin, dass sie von den Triebwerken gezwungen werden, sich mit hoher Geschwindigkeit durch die Luft zu bewegen, wodurch auf ähnliche Weise Nieder- und Hochdruck erzeugt werden.

Starrflügelflugzeuge können höher fliegen und tun dies auch. Ich bin mir nicht sicher, ob Hubschrauber den Gipfel des Mount Everest sicher erreichen können, während Starrflügler täglich über den Gipfel fliegen. Ich glaube (und könnte falsch sein), dass die Luftdichte in größeren Höhen das Gewicht eines Hubschraubers nicht tragen wird, ohne dass sich die Rotoren schneller drehen (es gibt eine Grenze dafür, wie schnell sie gehen können), um mehr Auftrieb zu erzeugen.

Die meisten "herkömmlichen" Hubschrauber (mit Heckrotor oder Lüfter) können in keinem Flugregime so effizient sein wie ein Starrflügler.

Dies liegt daran, dass der Heckrotor oder Lüfter einen beträchtlichen Teil der verfügbaren Leistung verbraucht, um dem Drehmoment entgegenzuwirken und den Hubschrauber beim Gieren zu steuern. Diese Leistung trägt nichts zum Steigen oder zur Vorwärtsgeschwindigkeit bei.

Bei allen Hubschraubern ist das Auftriebswiderstandsverhältnis geringer als bei Starrflüglern. Um in große Höhen aufzusteigen, muss mehr Auftrieb erzeugt werden, was nur durch eine Erhöhung der Blattsteigung erreicht werden kann. Die Rotordrehzahl wird durch zwei Effekte begrenzt; a, Asymmetrie des Auftriebs und b, eine starke Zunahme des Widerstands, wenn sich die Spitzen dem Überschall nähern. Diese Grenzen bedeuten, dass eine Erhöhung der Steigung die einzige Möglichkeit ist, weiter zu klettern, und schließlich wird Ihnen einfach der Anstellwinkel ausgehen, da der Luftwiderstand die Fähigkeit des Motors, Leistung zu liefern, überwindet.