Ist Starrflügel effizienter als Drehflügel?
Wenn ja, warum ist das so?
Hubschrauber verbrauchen mehr Treibstoff als Flugzeuge (wenn man bedenkt, dass alles andere gleich ist).
Wenn Hubschrauber langsam fliegen, brauchen sie mehr Energie, um ihr Gewicht zu halten. Bei schneller Fahrt (nach ihren Standards) ist der Rotorwiderstand sehr hoch. Dies ist der Hauptgrund, warum sie mehr Leistung benötigen. Mehr Leistung = mehr Kraftstoff.
Herkömmliche Flugzeuge haben bei einem bestimmten Gewicht und einer bestimmten Geschwindigkeit einen viel geringeren Luftwiderstand als ein Hubschrauber.
Hubschrauber fliegen langsam. Wenn sie mehr Kraftstoff pro Stunde verbrauchen und langsam fahren, ist der Kraftstoffverbrauch pro Meile viel schlechter. Sie bleiben auch niedrig. Die meisten haben Turbinentriebwerke, Turbinen verbrennen viel Treibstoff in niedrigen Höhen.
Wikipedia hat einen guten Artikel über Energieeffizienz in verschiedenen Fahrzeugen .
- Zweisitzer und Viersitzer, die mit 250 km/h mit Motoren der alten Generation fliegen, können 25 bis 40 Liter pro Flugstunde verbrauchen, 3 bis 5 Liter pro 100 Passagierkilometer.
- Der Doppelturbinenhubschrauber Sikorsky S-76C++ erreicht etwa 1,65 mpg-US (143 l/100 km; 1,98 mpg-imp) bei 140 Knoten (260 km/h; 160 mph) und befördert 12 für etwa 19,8 Passagiermeilen pro Gallone ( 11,9 Liter pro 100 Personenkilometer).
Starrflügelflugzeuge sind im Allgemeinen viel effizienter als Rotationsflugzeuge. Dies liegt an der unterschiedlichen Art und Weise, wie sie Auftrieb erzeugen.
Bei Starrflügelflugzeugen verwenden sie einen Motor, um das Flugzeug in Bewegung zu halten. Der Luftstrom über die Tragflächen erzeugt Auftrieb. Der Motor muss nur den Luftwiderstand des Flugzeugs (im Horizontalflug) überwinden. Dieser Widerstand ist sowohl auf den Formwiderstand des Flugzeugs als auch auf die Erzeugung von Auftrieb durch die Flügel zurückzuführen.
Bei einem Rotationsflugzeug hält der Motor die Rotoren in Bewegung. Die Drehung der Rotoren erzeugt Auftrieb, aber dies ist auch die Hauptkraft, die verwendet wird, um das Flugzeug vorwärts zu bewegen. In diesem Fall liefern die Rotoren also nicht nur den Auftrieb, um das Flugzeug in der Luft zu halten, sondern auch den Schub, um es vorwärts zu bewegen.
Bei einem Starrflügler kann der Propeller so gestaltet werden, dass er effizient Vorwärtsschub liefert, und der Flügel kann effizient gemacht werden, um Auftrieb zu liefern. In einem Rotationsflugzeug müssen die Rotoren in beiden Rollen dienen und zu einem Kompromiss führen.
Wenn ein Hubschrauber in einen Schwebeflug eintritt, nutzt er seine gesamte Kraft, um Auftrieb zu erzeugen, während ein Flugzeug mit festen Flügeln in eine Warteschleife mit nur noch genügend Kraft einfliegen kann, um den Luftwiderstand auszugleichen.
Der Vergleich der Effizienz von Auftrieb und Luftwiderstand verschiedener Flugzeuge zeigt die geringere Effizienz eines Hubschraubers. Eine Cessna 150 hat ein L/D (Auftriebswiderstandsverhältnis) von 7 im Reiseflug, während ein Hubschrauber im Reiseflug nur etwa 4,5 hätte. Andere Quellen zeigen, dass kleine Flugzeuge ein L/D von über 10 erreichen können .
Es gibt auch eine Geschwindigkeitsbegrenzung für Hubschrauber, die verhindert, dass sie so schnell fliegen wie die meisten Turboprop- oder Düsenflugzeuge. Dies liegt daran, dass die Spitzen der Rotoren auf Unterschallgeschwindigkeit bleiben sollten. Aktuelle Hubschrauber wie der UH-60 sind auf etwa 200 Knoten begrenzt. Neuere Designs wie der Eurocopter X3 und der Sikorsky X2 können bis zu 250 Knoten erreichen, befinden sich aber noch in der Entwicklung.
Zum Vergleich ein kleiner Helikopter und ein kleines Flächenflugzeug. Obwohl die PA-31 (Starrflügel) schwerer als die 206 (Hubschrauber) ist und mehr Passagiere befördern kann, kann sie schneller und weiter fliegen als der Hubschrauber. Der "Kraftstoffverbrauch" von Seemeilen pro Gallone basiert auf der Kraftstoffkapazität und der maximalen Reichweite, ist also keine genaue Zahl des tatsächlichen Kraftstoffverbrauchs.
Außerdem endete die Produktion des PA-31 im Jahr 1984, während der 206B-L4 die neueste Version ist, die noch in Produktion ist.
Meinung; Das Verhältnis von Auftrieb zu Luftwiderstand von Starrflügel gegenüber Rotationsflügel kostet den Rotationsflügel logischerweise mehr Kraftstoff, da Energie beim Auftrieb verbraucht wird, wo dies bei einem Starrflügel nicht erforderlich ist. Die effizienteste praktische Starrflügel-Situation ist "Flügel im Bodeneffekt", wo weniger Energie erforderlich ist, um aufgrund der Luftkompression unter dem Flügel Auftrieb zu erzeugen. Hier wird die bessere Effizienz mit einem größeren Flügel erreicht, indem die Geschwindigkeit angepasst wird, um den Auftrieb aufrechtzuerhalten.
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