Kann man mit ausbalancierten Einblattmotoren fliegen?

Sowohl Bo-102 als auch 103 waren Versuchsflugzeuge, wobei Bo-102 eher eine Spannvorrichtung als ein echtes Flugzeug war. Sie dienten als Prüfstand für verschiedene Technologien, und der Einblattrotor ist nur einer davon, wobei der Schwerpunkt in der Entwicklung von (gelenklosen) starren Rotoren und (glasfaserverstärkten) Verbundblättern lag.

Der Einblattrotor bietet einige Vorteile gegenüber den (normalen) Mehrblattkonfigurationen, wie z.

• Das Blatt geht durch „saubere“ Luft und ist daher effizienter im Vergleich zu den Mehrblattkonfigurationen, bei denen das (folgende) Blatt zumindest im Schwebeflug durch die turbulente (Nachlauf-) Luft des vorherigen Blattes strömt.
• Der Einblattpropeller ist kompakt und wird aus diesem Grund in einigen selbststartenden Segelflugzeugen verwendet, die ihre Propeller in ihren Rumpf falten, wie der Alisport Silent 2 Targa .

Allerdings sind mit diesem Design erhebliche Probleme verbunden, was es (meistens) ungeeignet für eine breite Verwendung macht.

• Um Vibrationen zu reduzieren, muss das Blatt durch eine Masse ausgeglichen werden, die praktisch ein Eigengewicht ist. Während dies für kleine und leichte Propeller, die in Segelflugzeugen verwendet werden, akzeptabel sein kann, ist dies ein Hauptproblem bei Hubschrauberblättern, die erheblich schwerer sind. Beispielsweise wiegt das Hauptrotorblatt der Mi-17 ~140 kg.
• Wird die Masse gering gehalten, ist der Hebelarm riesig und erhöht den Luftwiderstand.
• Obwohl das Blatt an der Nickachse ausbalanciert sein kann (um Vibrationen zu reduzieren), verursacht das in das Rotorblatt induzierte Drehmoment (aufgrund des Auftriebs) erhebliche Vibrationen. Wenn das Drehmoment erhöht wird, neigt der Rotor bei fixiertem Gewicht dazu, den Motor zu drehen und abzureißen. Die einzige Möglichkeit, dies zu verhindern, besteht darin, das Blatt auszubalancieren, sowohl aerodynamisch als auch zentrifugal, was leichter gesagt als getan ist.
• Das gleiche Problem tritt auf, da der Widerstand des Blattes sich von dem des Massenarms unterscheidet, wobei ein Drehmoment parallel zur Rotationsachse erzeugt wird.
• Die Rotorblätter kegeln normalerweise im Flug; Dies bedeutet, dass der Auftriebsvektor leicht zur Mitte geneigt ist und nicht konzentrisch zur Rotorebene.
• Auf die Klinge wirken aerodynamische Kräfte, auf das Ausgleichsgewicht jedoch nicht. Dadurch ist die Präzession unterschiedlich, was zu Unwucht und Vibration führt.

Die Anzahl der Blätter bestimmt das Festigkeitsverhältnis eines Propellers. Wenn Sie die Spitzengeschwindigkeit und den Propellerdurchmesser begrenzen müssen, hat der Propeller durch die Verwendung vieler kurzer Blätter ein hohes Festigkeitsverhältnis. Nehmen Sie eine Schiffsschraube : Sie muss im Raum zwischen dem Tiefgang des Schiffes und der Wasserlinie arbeiten, also hat sie viele Stummelblätter.

Wenn es der Platz zulässt, hat ein größerer Propeller einen besseren Wirkungsgrad , da er eine größere Luftmasse zur Auftriebserzeugung verwenden kann. Wenn der Propeller ein niedriges Vorschubverhältnis hat , kann das Nachlaufen eines Blattes das nächste stören, so dass das Packen von mehr Blättern das Risiko von Störungen erhöht. Je weniger Blätter Sie für die Erzeugung von Auftrieb (oder Schub) benötigen, desto besser. Der Wirkungsgrad verläuft im Allgemeinen umgekehrt zur Anzahl der Schaufeln.

Ein einflügeliger Propeller oder Rotor benötigt ein Gegengewicht, das praktisch ein Eigengewicht darstellt. Wenn die Interferenz zwischen zwei Blättern gering genug ist und die Scheibenbelastung des Rotors nicht zu niedrig ist, ist ein zweiblättriger Rotor die bessere Wahl. Die Scheibenbelastung ist der Auftrieb relativ zur Fläche der Rotorscheibe und bestimmt die Sehne der Rotorblätter, sobald ihre Anzahl definiert ist. Erst wenn bauliche Grenzen die Sehne eines idealen Zweiblattrotors zu kurz machen, wird ein Einblattrotor attraktiv.