Helikopter-Rückzugsblattstall: Eine Erhöhung der Vorwärtsgeschwindigkeit verringert die Spitzengeschwindigkeit auf der Rückzugsseite und den Anstellwinkel. Warum also auf V_n.e beschränken?

Aus dem gleichen Grund haben Flugzeuge$V_{S}$– Sie möchten nicht in einen Stillstand geraten, denn eine Erholung ist zwar möglich, aber schwierig und alles andere als sicher.

Durch den Kreiseleffekt erreichen die Rotorblätter den tiefsten Punkt 90° hinter dem Punkt des minimalen Auftriebs. Wenn der Hubschrauber beschleunigt, würde der Auftrieb auf der sich zurückziehenden Seite abnehmen, was die hintere Seite des Rotors nach unten drücken würde, den Hubschrauber aufrichten und die Geschwindigkeit wieder verringern würde (dh im Gegensatz zum Schweben ist der Hubschrauber im Vorwärtsflug stabil) .

Außer dass der Pilot beschleunigen möchte, also schiebt er den Kreisel weiter nach vorne, was den Anstellwinkel auf der zurückweichenden Seite erhöht (90 ° vor der gewünschten Neigung, um den Kreiseleffekt auszugleichen) und den Auftriebsverlust aufgrund des niedrigeren kompensiert Geschwindigkeit des Luftstroms.

Der Anstellwinkel ist also auf der Rückzugsseite aufgrund des Piloteneingangs höher, keine inhärente Eigenschaft des Rotors.

Erreicht der Helikopter nun den Strömungsabriss, wird die Tendenz zum Nicken zunehmen und kann nicht durch mehr Vorwärtstakt kompensiert werden, da die rücklaufende Seite nicht mehr Auftrieb erzeugen kann. In diesem Sinne korrigiert sich der Zustand tatsächlich selbst, da der Hubschrauber zu steigen beginnt und an Geschwindigkeit verliert. Jedoch

• die begleitenden Vibrationen durch das wiederholte Blockieren und Lösen der Blätter, wenn sie sich drehen, werden sie erheblich belasten und können strukturelle Schäden verursachen und
• Das heftige Aufschlagen, begleitet von etwas Rollen zur Rückzugsseite (was typabhängig ist), kann dazu führen, dass der Pilot die räumliche Orientierung und folglich die Kontrolle über das normalerweise tief fliegende Fahrzeug verliert.

Sie möchten also von vornherein vermeiden, in den Zustand des sich zurückziehenden Blattabrisses zu geraten.

Wenn die Geschwindigkeit des Hubschraubers zunimmt, wird der Anstellwinkel auf dem sich zurückziehenden Blatt weiter zunehmen. Aufgrund der über die Klingenlänge zunehmenden Rotationsgeschwindigkeit ist der Anstellwinkel am Ende am größten. Es ist dieser Bereich, wenn die Geschwindigkeit zunimmt und das Blatt nach unten schlägt, was zum Stillstand kommt. ('Berp'-Blätter (sehen wie ein Paddel an den Enden aus) sind so konzipiert, dass sie die Grenzschicht durch Erzeugen von Wirbeln an den Enden zurückhalten und einen AOA von bis zu 22 Grad erreichen können, also sind sie speziell für Hochgeschwindigkeitsflüge ausgelegt). Bei der Gesamtbetrachtung des Hochgeschwindigkeitsflugs und des Vne müssen andere Einschränkungen berücksichtigt werden, wie z. Kompressibilität des vorrückenden Blattes und des Heberstalls mit den zunehmenden Lasten, die kleinere Hubschrauber beeinträchtigen können. Zusammen werden diese die von Vne veröffentlichten Hubschrauber bewirken. Wenn Sie an einem ruhigen Tag mit einem beliebigen Helikopter fliegen würden, würde es einen Punkt geben, an dem die oben genannten aerodynamischen Effekte auftreten würden, vorausgesetzt, Sie wären nicht zuerst durch Motor-/Getriebebeschränkungen oder fehlende zyklische Vorwärtsposition eingeschränkt. Während diese Geschwindigkeit als Vne angesehen werden könnte, muss die genaue Zahl die Dichtehöhe (Vne nimmt mit der Höhe ab), Manöver mit hohem G, grobe/übermäßige Steuereingaben und Turbulenzen berücksichtigen, die alle die Höchstgeschwindigkeit verringern und berücksichtigt werden für die Flugzeuge veröffentlicht Vne. Wenn Sie an einem ruhigen Tag einen beliebigen Hubschrauber fliegen würden, würde es einen Punkt geben, an dem die oben genannten aerodynamischen Effekte auftreten würden, vorausgesetzt, Sie wären nicht zuerst durch Motor- / Getriebebeschränkungen oder fehlende zyklische Vorwärtsposition eingeschränkt. Während diese Geschwindigkeit als Vne angesehen werden könnte, muss die genaue Zahl die Dichtehöhe (Vne nimmt mit der Höhe ab), Manöver mit hohem G, grobe/übermäßige Steuereingaben und Turbulenzen berücksichtigen, die alle die Höchstgeschwindigkeit verringern und berücksichtigt werden für die Flugzeuge veröffentlicht Vne. Wenn Sie an einem ruhigen Tag einen beliebigen Hubschrauber fliegen würden, würde es einen Punkt geben, an dem die oben genannten aerodynamischen Effekte auftreten würden, vorausgesetzt, Sie wären nicht zuerst durch Motor- / Getriebebeschränkungen oder fehlende zyklische Vorwärtsposition eingeschränkt. Während diese Geschwindigkeit als Vne angesehen werden könnte, muss die genaue Zahl die Dichtehöhe (Vne nimmt mit der Höhe ab), Manöver mit hohem G, grobe/übermäßige Steuereingaben und Turbulenzen berücksichtigen, die alle die Höchstgeschwindigkeit verringern und berücksichtigt werden für die Flugzeuge veröffentlicht Vne.

Hallo Raj, Um Ihre Frage unten weiter zu beantworten. Wenn die Blattspitze = Rotationsgeschwindigkeit - Vorwärtsgeschwindigkeit ist, würden Sie hoffentlich zustimmen, dass die Verringerung der Geschwindigkeit des sich zurückziehenden Blattes einen Auftriebsverlust verursachen würde. In diesem Fall würde der Hubschrauber in diese Richtung rollen (ungeachtet der Phasenverzögerung usw.). Bevor Sie also darüber nachdenken, was beim Hochgeschwindigkeitsflug passiert, sollten Sie verstehen, wie der Auftrieb im normalen Flug gleichmäßig über die Rotorscheibe aufrechterhalten wird. Wenn Sie die Auftriebsformeln berücksichtigen, können Sie mehr Auftrieb erzeugen, indem Sie entweder den Flügel schneller machen (die vorlaufende Seite) oder den Anstellwinkel vergrößern (die zurückweichende Seite). Genau das passiert mit der Rotorscheibe. Stellen Sie sich ein Rotorblatt im Vorwärtsflug vor, das in der 6-Uhr-Position beginnt und sich im Uhrzeigersinn dreht. Während es sich auf die 9 O' bewegt Uhrposition erhält er durch zunehmende Geschwindigkeit mehr Auftrieb. Dabei klappt es auf. Wenn es nach oben schlägt, nimmt die induzierte Strömung zu, was den Anstellwinkel verringert. (Das Blatt erreicht seine maximale Schlaggeschwindigkeit in der 9-Uhr-Position und seinen höchsten Punkt in der 12-Uhr-Position). Wenn sich das Blatt in Richtung der 3-Uhr-Position bewegt, beginnt es, den Luftstrom über dem Blatt zu verlieren, sodass es beginnt, nach unten zu schlagen. Wenn es nach unten schlägt, verringert sich der induzierte Luftstrom und der Anstellwinkel nimmt zu, wobei diesmal der gleiche Auftrieb mit einem großen Anstellwinkel und niedriger Luftgeschwindigkeit beibehalten wird (auch hier liegt die maximale Abwärtsrate der Klappe in der 3-Uhr-Position). und der niedrigste Punkt der Blätter befindet sich wieder in der 6-Uhr-Position). Auf diese Weise wird der Auftrieb über die Scheibe jederzeit konstant gehalten (außer beim Manövrieren oder bei Problemen beim Hochgeschwindigkeitsflug) und der Anstellwinkel auf der zurückweichenden Seite vergrößert. Es heißt „Flapping to Equality“

Alles andere gleich, Sie haben Recht, dass der Anstellwinkel an der sich zurückziehenden Klingenspitze tatsächlich abnimmt, nicht zunimmt. Wie Sie berechnet haben, schrumpft die horizontale Komponente der Strömung, wodurch der Einströmwinkel größer wird (und der Anstellwinkel effektiv schrumpft).

Das „alles andere gleich“ ist jedoch nicht realistisch. Sofern keine Winkelbeschleunigung des Rotors / Flugzeugs vorliegt, ist der Auftrieb um den Rotor herum ausgeglichen. Der Auftrieb auf der Rücklaufseite muss sich dem Auftrieb auf der Vorlaufseite annähern. Dies wird durch zyklisches Vorwärts- und Blattschlagen erreicht. Da der dynamische Druck auf der sich zurückziehenden Seite kleiner ist, wie Sie darauf hingewiesen haben, hat das zyklische / Flattern den Anstellwinkel viel größer gemacht (um den Auftrieb auszugleichen). Es ist dieses Nettoergebnis, nach Berücksichtigung des zyklischen/Flatterns, wo Sie sehen können, dass der sich zurückziehende Stall schließlich auftreten muss.