Ist ein Drehflügler in der Lage, Überschall zu fliegen?

Derzeit gibt es kein Drehflügler, der zum Überschallflug fähig ist.

In Kombination mit der Vorwärtsbewegung durch die Luft greifen die rotierenden Blätter die Luft auf der einen Seite an und ziehen sich auf der anderen nach hinten zurück. Wenn sich das Flugzeug schneller bewegt, stellt dies zwei Probleme dar:

• Das sich zurückziehende Blatt hat einen Punkt der Luftgeschwindigkeit Null, beginnend an der Achse beim Schweben und sich mit Vorwärtsgeschwindigkeit zur Spitze bewegend, ein Effekt, der als P-Faktor bekannt ist . Schließlich hat ein großer Teil des Blattes einen negativen Luftstrom (rückwärts zu dem, was es beim Schweben hatte), was zu einem Verlust der Auftriebskontrolle auf dieser Seite führt (es kann immer noch Auftrieb geben, aber die Neigung des Blattes hat wenig Einfluss). Das Fahrzeug wird rollen (und ich glaube, Kreiselkräfte werden die Tonhöhe erhöhen und das Fahrzeug wird sich erholen)
• Die vorrückende Klinge wird von der Spitze ausgehend Überschallgeschwindigkeit erreichen. Die Aerodynamik ändert sich.

Es gibt Ideen für neue Blattaktuatoren, die das Blatt für 1) Rückwärtsfluggeschwindigkeit und 2) Überschallaerodynamik ändern können. Wie Sie bemerkt haben, hat sich bisher nichts ergeben ...

Die Republic XF-84H „Thunderscreech“ war ein USAF-Düsenjäger, der mit einem Turbowellentriebwerk und einem Propeller modifiziert wurde, der für den Betrieb mit Überschallgeschwindigkeit ausgelegt war. Es flog erstmals 1955 und das Ergebnis war ein buchstäblich ohrenbetäubender Lärm . Während der Motorläufe am Boden "waren die Prototypen Berichten zufolge in einer Entfernung von 40 km zu hören."

Während es einige Vorteile eines Überschallpropellers geben mag, verbieten die Nebenwirkungen (das Geräusch) den Einsatz eines Überschallpropellers selbst für militärische Anwendungen, geschweige denn für zivile.

Die Frage schlägt einen Hubschrauber mit Überschallblättern vor, zumindest auf der Blattvortriebsseite des Hubschraubers. Mir ist keine Untersuchung bekannt, die darauf hindeutet, dass sich ein Überschallblatt am Hauptrotor eines Hubschraubers anders verhält als das Überschallblatt an einem Propeller eines Flugzeugs. Die Annahme ist daher, dass die Schaufeln einen sehr signifikanten Anstieg des Widerstands erfahren würden und auch eine sehr signifikante Menge an Lärm erzeugen würden.

Da es sich bei der Frage um Flugzeugtheorie handelt, werde ich mit Theorie antworten. Die kurze Antwort ist, dass alles fliegen kann und wird, wenn man genug Zeit und Mühe hat.

Eine der größten Einschränkungen, um ein Rotationsflugzeug mit herkömmlicher Konfiguration mit Überschallgeschwindigkeit fliegen zu lassen, sind die Materialien. Wenn eine Drehklinge mit dem Laufweg ausgerichtet ist, muss sie beträchtlichen Kompressionskräften entlang ihrer Längsachse durch den Stoß standhalten. Es gibt drei Lösungen für eine herkömmliche Konfiguration – größere und stärkere Blätter (schwerer) neue Materialien oder kürzere Blätter (weniger Auftrieb).

Wenn es Ihnen nichts ausmacht, vom konventionellen Design abzuweichen, können Sie durch die Einführung einer Ummantelung um die Schaufeln diese Kräfte aus der Betrachtung entfernen, indem Sie Ihrer Ummantelung erlauben, die Kräfte des erzeugten Stoßes zu absorbieren. Sie könnten wahrscheinlich das Gewicht jeder einzelnen Klinge reduzieren, indem Sie sie gegen die Verkleidung abstützen (denken Sie - Balken an einem Ende gegen beide Enden verspannt), da die Luft zwischen einer Stoßwelle und Expansionswellen Unterschall ist. Wenn Sie Glück haben und die Physik Sie nicht hasst, können Sie hinter der Ummantelung Expansionswellen bekommen, sodass sich Ihre Rotorblätter in einem Unterschallmedium befinden. Indem Sie Luft von oberhalb des ummantelten Rotors zur Unterseite pumpen, erzeugen Sie oben einen niedrigeren Druck und unten einen höheren Druck, wodurch ein Druckgefälle entsteht und Auftrieb erzeugt wird.

Dies sind alles Spekulationen, die auf meinen begrenzten aerodynamischen Kenntnissen beruhen. Im wirklichen Leben hasst Sie die Physik normalerweise, und Sie werden einige wirklich durcheinandergebrachte Expansionswellen und Stoßwellen entlang der Innenseite der Ummantelung bekommen, gepaart mit einigen flüchtigen Stößen, die von den Rotorblättern selbst gebildet werden. Da das Prototyping super teuer geworden ist und Windkanäle heutzutage ein aussterbendes Rennen zu sein scheinen, müsste dies mit CFD simuliert werden, und soweit ich weiß, ist CFD noch nicht so schnell und genau, was erklären könnte, warum dies nicht der Fall ist noch nicht ausprobiert.

Ein Rotor an einem Flugzeug/Drehflügler ist im Grunde ein Tragflächenabschnitt, der entlang seiner Länge verdreht ist. Diese Drehung wird auch als Tonhöhe bezeichnet und ist in den meisten Fällen variabel. Bei Annäherung an Mach 1 oder Schallgeschwindigkeit beginnen sich an einem Flugzeug Stoßwellen (z. B. an den Flügeln) zu bilden, und es kommt zu einem starken Anstieg des Luftwiderstands (bekannt als Wellenwiderstand). Dies liegt daran, dass bei hohen Geschwindigkeiten die Luftströmung nicht mehr als inkompressible Strömung behandelt werden kann. Die Rotoren sind den gleichen Kompressibilitätseffekten ausgesetzt wie ein Flugzeugflügel nahe der Schallgeschwindigkeit, daher ist er nicht in der Lage, diesen Luftwiderstand zu überwinden.