Warum sind Drehflügelflugzeuge weniger effizient als Starrflügelflugzeuge?

Diese Frage hat gezeigt, dass Drehflügler weniger effizient sind als Starrflügler, aber die Antworten gehen nicht wirklich darauf ein, warum .

Warum sind Drehflügelflugzeuge weniger effizient als ihre Starrflügel-Pendants?

Es scheint mir, dass das Verhältnis von Auftrieb zu Luftwiderstand das Wichtigste für die Effizienz ist. Was macht dieses Verhältnis also beim Drehflügler viel schlechter? Vermutlich kann es die gleiche Tragflächenform wie Starrflügelflugzeuge verwenden, daher könnte ich mir ein ähnliches Verhältnis von Auftrieb zu Luftwiderstand vorstellen.

Vermutlich kann es die gleiche Tragflächenform wie Starrflügelflugzeuge verwenden . Nein, Ihr "vermutlich" ist falsch. Die folgenden Antworten zeigen einige Gründe dafür auf.

Antworten (2)

Schnelle Antwort:

  1. Der Drehflügel bewegt sich mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten über den Radius und auf der linken und rechten Seite im Vorwärtsflug, und da es nur eine optimale Geschwindigkeit geben kann, arbeitet der größte Teil des Rotors mit weniger als optimalen Geschwindigkeiten und senkt den Auftrieb -Widerstand insgesamt.
  2. Das schlanke Rotorblatt benötigt ein Reflexprofil, ein Profil mit geringem Nickmoment, das bei der Erzeugung hoher Auftriebsbeiwerte weniger effizient ist. Wenn es ein normales Flügelprofil verwenden würde, würde es sich schrecklich verdrehen.
Schöne prägnante Antwort. Das einzige, was ich hinzufügen möchte, ist, dass die Geschwindigkeit nicht nur über den Radius unterschiedlich ist, sondern sich auch zwischen dem sich vorwärts bewegenden Blatt und dem sich rückwärts bewegenden Blatt unterscheidet, wenn der Hubschrauber Vorwärtsgeschwindigkeit hat. Die Spitze der sich vorwärts bewegenden Klinge kann nahe an Mach 1 herankommen, während die Spitze der sich rückwärts bewegenden Klinge bei Mach 0,6 liegt. Der innere Abschnitt der rückwärts gerichteten Schaufel kann einen umgekehrten Luftstrom erfahren.
@Delta Lima: Korrekter und sehr gültiger Kommentar. Ich habe die Antwort so geändert, dass sie diesen Aspekt enthält.
Abgesehen von den Schwierigkeiten, so etwas tatsächlich zu erreichen, könnte die Effizienz verbessert werden, indem separate Taumelscheiben zur Pitch-Steuerung für die Innen- und Außenkanten des Rotors vorhanden sind?
@supercat: Ja, jede Möglichkeit, die Effizienz lokal zu verbessern, würde helfen. Sie könnten das Blatt sogar segmentieren und die Segmente zum Beispiel durch eine aktiv gesteuerte Klappe an der Hinterkante unabhängig voneinander anstellen.

Sehr gute Frage. Ein niedrigerer Wirkungsgrad ist genau dasselbe wie ein niedrigeres Verhältnis von Auftrieb zu Luftwiderstand.

Hubschrauber haben viel zusätzlichen Luftwiderstand, den Starrflügelflugzeuge nicht haben:

  • Komplexer Störwiderstand aus Rotor/Rumpf etc. Interaktion.

  • Im Vorwärtsflug: höherer induzierter Widerstand, da die scheibenförmige Auftriebsfläche ein viel geringeres Seitenverhältnis als feste Flügel hat.

  • Ein Teil dieser Scheibe ist ziemlich ineffektiv: Das innere Bit um die Taumelscheibe herum hat eine sehr niedrige Lineargeschwindigkeit und trägt nicht effektiv zum Auftrieb bei, aber zum Luftwiderstand.

  • Dabei spielen die beiden von @Peter Kämpf genannten Faktoren eine Rolle.

  • Der von @Simon bei einer anderen Frage erwähnte Heckrotor, der Kraftstoff verbrennt, trägt auch nicht zur Kraftstoffeffizienz bei.

Dass der Rotor sowohl Vorwärtsschub als auch Vertikalschub erzeugen muss, spielt per se keine so große Rolle. Kippen Sie den Rotor um 10 Grad nach vorne und der Auftrieb verringert sich nur um cos 10 = 1,5 %, während ein Vorwärtsschub von sin 10 = 17 % erzeugt wird

Warum sind Drehflügelflugzeuge weniger effizient als Starrflügelflugzeuge?
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