Nesymetrie výtahu - Dissymmetry of lift

Nesymetrie výtahu v rotorové letadlo aerodynamika odkazuje na nerovnoměrné množství výtah na opačných stranách rotor disk. Jedná se o jev, který ovlivňuje jeden rotor vrtulníky a autogyros v dopředném letu.

ustupující strana čepele	postupující strana čepele

List rotoru, který se pohybuje ve stejném směru jako letadlo, se nazývá postupující čepel a čepel pohybující se v opačném směru se nazývá ustupující čepel.

Vyrovnávací vztlak přes disk rotoru je důležitý pro stabilitu vrtulníku. Velikost výtahu generovaného pomocí profil křídla je úměrná druhé mocnině jeho vzdušné rychlosti (rychlost). Při vznášení nulové rychlosti rotoru mají lopatky rotoru, bez ohledu na jejich polohu v rotaci, stejnou rychlost letu a tedy stejný zdvih. Při dopředném letu má postupující se lopatka vyšší rychlost vzduchu než ustupující lopatka, což vytváří nerovnoměrný zdvih přes disk rotoru.^[1]

Účinky

Když dissymetrie způsobí, že ustupující čepel zažívá menší proudění vzduchu, než je nutné pro udržení zdvihu, nazývá se stav ustupující stání čepele může dojít. To způsobí, že se vrtulník otočí na ustupující stranu a stoupá nahoru. Tato situace, pokud není okamžitě rozpoznána, může způsobit vážnou ztrátu ovladatelnosti letadla.

Analýza

Představte si hledisko nad vrtulníkem s jedním rotorem v nehybném vzduchu. Pro stacionární (vznášející se) vrtulník, jehož lopatky o délce r metry se otáčejí při ω radiány za sekundu se špička čepele pohybuje rychlostí rω metrů za sekundu. Ve všech bodech disku zmapovaných špičkami čepele je rychlost špičky čepele ve vztahu ke vzduchu stejná: vše je vyvážené.

Nyní si představte vrtulník v dopředném letu, řekněme, proti metrů za sekundu. Rychlost špičky čepele v bodě A ve schématu vzhledem ke vzduchu je součet rychlosti špičky čepele a rychlosti letu vrtulníku vpřed: rω +proti. Ale rychlost špičky čepele v bodě B, ve vztahu ke vzduchu, je rozdíl jeho rychlosti otáčení a rychlosti letu dopředu: rω-proti.

Vzhledem k tomu, že vztlak generovaný křídlem se zvyšuje s rostoucí relativní rychlostí letu, na vrtulníku pohybujícím se dopředu vytváří špička lopatky v poloze A větší zdvih než v bodě B. Takže rotorový disk produkuje větší zdvih na pravé straně než na levá strana. Tato nerovnováha je „nesymetrií výtahu“.

Protiopatření

Dissymetrii brání „klapka lopatek“: lopatky rotoru jsou navrženy tak, aby klapkaly: postupující lopatka se vznáší a vyvíjí se menší úhel náběhu v důsledku změny relativních vektorů větru, což vytváří menší zdvih než tuhá čepel. Naopak ustupující čepel klapá dolů, vyvíjí větší úhel náběhu v důsledku změny relativních vektorů větru a generuje větší vztlak.

Nesymetrii zdvihu brání také cyklické opeření, tj. Kolísání rozteče lopatek vyplývající z delta-tři spojení pohybů lopatek nebo dopředný vstup cyklického během blowbacku.

Aby se snížila nesymetrie výtahu, jsou moderní listy rotoru vrtulníku namontovány takovým způsobem, že úhel útoku se mění v závislosti na poloze v cyklu rotoru, přičemž úhel náběhu se zmenšuje na straně odpovídající poloze A v diagramu a úhel náběhu se zvětšuje na straně odpovídající poloze B v diagramu. Existuje však omezení, do jaké míry lze tímto způsobem snížit nesymetrii výtahu, a proto, protože rychlost vpřed proti je to v tomto jevu důležité, ukládá to vrtulníku horní rychlostní limit. Tento horní rychlostní limit je znám jako V_NE, nikdy nepřekračujte rychlost. Tato rychlost je rychlost, za kterou by aerodynamické podmínky na špičkách rotoru vstoupily do nestabilních režimů - pokud proti byl dostatečně rychlý, špička rotoru v poloze A by cestovala dostatečně rychle vzduchem, aby se proud vzduchu radikálně změnil, jak se špička rotoru stala nadzvukový, zatímco špička rotoru v poloze B může mít nedostatečnou čistou lineární rychlost procházející vzduchem, aby generovala smysluplný zdvih ( stánek stav - známý jako ustupující stání čepele ). Vstup špičky rotoru do některého z těchto aerodynamických režimů je z pohledu pilota katastrofický a zachování stabilního dopředného letu.

Situace se stává složitější, když se uvažuje o vrtulnících se dvěma sadami lopatek rotoru, protože přinejmenším teoreticky je dissymetrie zdvihu jednoho disku rotoru zrušena zvýšeným zdvihem druhého disku rotoru: dva disky rotoru dvou rotorů vrtulníky se otáčejí opačnými smysly, a tak obracejí příslušné směry sčítání vektorů. Jelikož je však vstup hrotu rotoru do nadzvukové aerodynamické oblasti jednou z nestabilních podmínek, která ovlivňuje let vpřed, budou i vrtulníky se dvěma rotorovými disky rotujícími v opačném smyslu vystaveny nikdy nepřekračující rychlosti. V případě vrtulníků s tandemovým rotorem, jako je CH-47 Chinook, mohou se spiknout další faktory, jako je aerodynamický odpor celé konstrukce a dostupný výkon motoru, aby se zajistilo, že vrtulník nebude schopen dosáhnout V_NE uvaleno na to nesymetrií výtahu. V případě Kamov Ka-50 "Černý žralok", což je koaxiální konstrukce, je možné, aby vrtulník vstoupil do tohoto aerodynamického režimu, protože má dostatečný výkon motoru, a piloti tohoto stroje to musí brát v úvahu během provozu vrtulníku.

Viz také

• Cierva C.4

Reference

externí odkazy

• Článek Paul Cantrell