Welche Konstruktionsprinzipien führen zu dünnen Hauptrotorblättern mit langer Spannweite und schmaler Sehne?

Unabhängig von der Gesamtdesignkonfiguration eines Hubschraubers scheinen Hubschrauber Hauptrotorblätter zu haben, die alle in die Klasse der Flügeldesigns mit ultrahohem Seitenverhältnis fallen: Das heißt, Sie sehen nie einen modernen Helikopter, der Blätter herumschwingt, die wie die Flügel von aussehen ein Pfeiferjunges zum Beispiel. Welche Konstruktionsprinzipien führen bei jedem Hubschrauber, an den ich mich erinnern kann, zu dünnen Hauptrotorblättern mit langer Spannweite und schmaler Sehne, die sich relativ schnell drehen?

Schauen Sie sich die Boeing X50 Dragonfly an.

Antworten (2)

Anders als bei Starrflügelflugzeugen gibt es nur sehr wenige strukturelle Beschränkungen für die Grundrißform von Hubschrauberblättern.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Das obige Bild wurde in dieser Antwort verwendet und zeigt die auf die Klingen wirkende Zentrifugalkraft. Das Blatt ist an der Rotornabe angelenkt, und aus dem Winkel relativ zur Rotornabe können wir sehen, dass die Auftriebskraft auf das Blatt in vertikaler Richtung viel geringer ist als F C . Dadurch kann der Helikopter Blätter mit sehr hohem Seitenverhältnis verwenden, was aerodynamisch am effizientesten für einen gegebenen Auftriebsbereich ist.

Ein Rotor wie im Bild hat an der Wurzel kein Biegemoment: Er hat ein Scharnier. Feststehende Nabenblätter erfahren zwar ein Wurzelbiegemoment, das aber auch durch die Fliehkräfte angenehm ausgeglichen wird.

Im Allgemeinen sind die Konstruktionsprinzipien für einen Hubschrauberrotor:

  1. Legen Sie für ein gegebenes Konstruktionsbruttogewicht und eine gegebene Reichweite eine praktische Rotorscheibenbelastung fest. Daraus ergibt sich Rotorscheibenfläche => Blattlänge.
  2. Die Rotordrehzahl ist so hoch wie möglich, ohne dass im Reiseflug eine kritische Mach auf dem vorwärts geschwungenen Blatt erreicht wird.
  3. Die Anzahl der Blätter ist das Minimum, mit dem wir davonkommen können, Rotoren mit der geringsten Festigkeit haben den höchsten Wirkungsgrad, eine Erhöhung der Anzahl der Blätter hat einige Vorteile, wie z. B. eine geringere Rotor-induzierte Vibration und eine weniger ausgeprägte Geräuschsignatur.

Zum letzten Punkt: Der Wop Wop des UH-1 war eine bekannte Besonderheit. Der Huey hatte zwei Blätter mit einer größeren Sehne als üblich: Aufgrund des wippenden Nabendesigns war die Anzahl der Blätter auf 2 begrenzt, und um die erforderliche Scheibenbelastung aufzunehmen, haben die Rotorblätter eine breitere Sehne als bei ähnlich großen vollgelenkigen Rotoren .

Welche Beziehung besteht zwischen den Wippengrenzen und der Klingenlänge, die die Klingenlänge begrenzt?
@JohnK War abgelenkt, habe geändert, danke.
Schade, dass Sie keine positive Bewertung erhalten haben, als die Antwort akzeptiert wurde. +1.
Ich würde die Aussage "Im Gegensatz zu Starrflügelflugzeugen gibt es nur sehr wenige strukturelle Einschränkungen bei der Planform von Hubschrauberblättern." Beide haben strukturelle Anforderungen, aber die meisten davon können dank der breiten Verfügbarkeit einer Vielzahl von Materialien erfüllt werden. Die Beschränkungen bei Starrflügel- und Helikopterblatt-Grundrissformen werden mehr durch Konstruktionsanforderungen als durch strukturelle Integrität bestimmt. Es sind viele Beispiele von Flugzeugen mit hohem AR verfügbar, die zeigen, dass strukturelle Beschränkungen für Flugzeuge mit hohem AR mit festem Flügel überwunden werden können.
@MishaP Die Aussage ist genau der Grund dafür. Flügel-/Blattlast und strukturelle Integrität sind die primären Konstruktionskriterien.
@Koyovis Ich stimme zu, weshalb ich "Im Gegensatz zu Starrflügelflugzeugen" für fehl am Platz halte. Nicht, dass es Ihre Antwort schlechter macht.

Kommentar unter Frage: "check out the ... X 50 Dragonfly"

Nun, beide sind abgestürzt. Grund: Der Rotor erzeugte zu viele Turbulenzen um den Rumpf herum, was zu einer unkontrollierbaren Neigung nach oben führte.

Zusätzlich zur Antwort von @Koyovis reduziert ein sehr hohes Seitenverhältnis (erlaubt durch die "Zentrifugalkraft" auf die Blätter beim Drehen) Turbulenzen und verringert dadurch die Interferenz mit dem folgenden Blatt (und allem anderen, was zufällig in der Nähe ist).

Die Reduzierung der Turbulenz pro erzeugter Rotorauftriebseinheit erfolgt nach dem gleichen Prinzip der Reduzierung des Luftwiderstands in Flügeln mit hoher Streckung: kleinere, schwächere Hinterkanten- und Spitzenwirbel. Dies ist auch der Grund, warum Propeller mit hohem Aspekt, so wenig wie möglich, am effizientesten sind.

Welche Konstruktionsprinzipien führen zu dünnen Hauptrotorblättern mit langer Spannweite und schmaler Sehne?
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