Hubschrauberflug: Was ist der Grund für die Abnahme des induzierten Widerstands mit zunehmender Geschwindigkeit?

Wie Sie bereits erwähnt haben, muss der Hauptrotorschub das Gewicht des Hubschraubers im Schwebeflug tragen und auch eine Antriebskraft bereitstellen, um den Luftwiderstand im Vorwärtsflug zu überwinden. Der induzierte Luftwiderstand ist jedoch auch eine Funktion davon, wie die Luft durch den Rotor nach unten abgelenkt wird. Die Geschwindigkeit dieser nach unten gerichteten Ablenkung der Luft am Rotor wird oft als induzierte Geschwindigkeit bezeichnet. Diese induzierte Geschwindigkeit ist nicht nur eine Funktion des Schubs, sondern auch der Vorwärtsgeschwindigkeit des Hubschraubers, der Steiggeschwindigkeit, der Luftdichte, der Höhe über dem Boden (in Bodennähe nimmt sie ab, ein Phänomen, das als Bodeneffekt bekannt ist) usw.

Relevant für Ihre Frage ist, wie die induzierte Geschwindigkeit abnimmt, wenn der Hubschrauber vom Schweben auf eine moderate Vorwärtsgeschwindigkeit wechselt (obwohl der Schub zunimmt). Beim Schweben sitzt der Rotor mit einer großen induzierten Geschwindigkeit in seinem Kielwasser. Mit einiger Geschwindigkeit bewegt sich der Helikopter von seinem Kielwasser weg, was zu einer geringeren induzierten Geschwindigkeit führt. Diese geringere induzierte Geschwindigkeit erhöht den Winkel der einströmenden Luft zum Blatt und verringert daher den induzierten Widerstand (und sogar die erforderliche Gesamtleistung).

Aus Ihrer Frage, die vollkommen logisch ist, gibt es einen Aspekt, der Sie zu einer falschen Schlussfolgerung führt. In einem Helikopter nimmt der induzierte Luftwiderstand nicht mit der Geschwindigkeit zu, sondern er nimmt ab. In einem Starrflügelflugzeug wird das Tragflügelprofil, wenn es durch die Luft fliegt, eine Strömung nach unten induzieren, genau das gleiche passiert in einem Hubschrauber. Stellen Sie sich vor, Sie befinden sich im Schwebeflug, wenn sich jedes Blatt dreht, wird sein Abwind sofort vom nächsten Blatt getroffen. Um einen Anstellwinkel zu erzeugen, muss der Nickwinkel daher viel höher als bei einem herkömmlichen Flugzeug aufgehängt werden. Beim Schweben bewegt sich diese induzierte Strömung also direkt nach unten, der Anstellwinkel ist hoch und auch der induzierte Widerstand. Stellen Sie sich nun vor, der Hubschrauber beginnt, sich in den Vorwärtsflug zu bewegen. In dem Moment, in dem die Scheibe mit dem Cyclic geneigt wird, ist eine weitere leichte Leistungssteigerung erforderlich, um die Höhe beizubehalten. Aber bald darauf wird das Rotorsystem beginnen, einen Luftstrom von vorne zu erfahren. Dieser horizontale Luftstrom verändert die Richtung der induzierten Strömung und erhöht dadurch den Anstellwinkel (ohne Änderung der Flügelneigung). Dieser Effekt tritt mit einem kontinuierlich fortschreitenden Vorteil bis etwa 65 kts (für die meisten Hubschrauber) auf, was als Mindestleistungsgeschwindigkeit angesehen wird. Verständlicherweise setzt sich dieser Effekt nicht fort, da mit zunehmender Hubschraubergeschwindigkeit auch der Parasitenwiderstand des Rumpfes zunimmt und die Rotorscheibe zunehmend weiter nach vorne geneigt werden muss, um eine zunehmende horizontale Komponente des Gesamtrotorschubs bereitzustellen, um diesen zunehmenden Parasitenwiderstand auszugleichen. Wenn die Geschwindigkeit über 65 Knoten steigt, erhöht sich der Parasite Drag auf V^3 bis zur Höchstgeschwindigkeit des Hubschraubers. Das Rotorsystem beginnt, einen Luftstrom von vorne zu erfahren. Dieser horizontale Luftstrom verändert die Richtung der induzierten Strömung und erhöht dadurch den Anstellwinkel (ohne Änderung der Flügelneigung). Dieser Effekt tritt mit einem kontinuierlich fortschreitenden Vorteil bis etwa 65 kts (für die meisten Hubschrauber) auf, was als Mindestleistungsgeschwindigkeit angesehen wird. Verständlicherweise setzt sich dieser Effekt nicht fort, da mit zunehmender Hubschraubergeschwindigkeit auch der Parasitenwiderstand des Rumpfes zunimmt und die Rotorscheibe zunehmend weiter nach vorne geneigt werden muss, um eine zunehmende horizontale Komponente des Gesamtrotorschubs bereitzustellen, um diesen zunehmenden Parasitenwiderstand auszugleichen. Wenn die Geschwindigkeit über 65 Knoten steigt, erhöht sich der Parasite Drag auf V^3 bis zur Höchstgeschwindigkeit des Hubschraubers. Das Rotorsystem beginnt, einen Luftstrom von vorne zu erfahren. Dieser horizontale Luftstrom verändert die Richtung der induzierten Strömung und erhöht dadurch den Anstellwinkel (ohne Änderung der Flügelneigung). Dieser Effekt tritt mit einem kontinuierlich fortschreitenden Vorteil bis etwa 65 kts (für die meisten Hubschrauber) auf, was als Mindestleistungsgeschwindigkeit angesehen wird. Verständlicherweise setzt sich dieser Effekt nicht fort, da mit zunehmender Hubschraubergeschwindigkeit auch der Parasitenwiderstand des Rumpfes zunimmt und die Rotorscheibe zunehmend weiter nach vorne geneigt werden muss, um eine zunehmende horizontale Komponente des Gesamtrotorschubs bereitzustellen, um diesen zunehmenden Parasitenwiderstand auszugleichen. 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