Аэродинамика вертолета
Вращающиеся лопасти пропеллера вертолета создают движение воздуха вокруг себя. Так же, как и крыло самолета, лопасти создают подъемную силу, обтекая воздухом. Принцип генерации подъемной силы одинаков как при перемещении всего летательного аппарата, так и при перемещении только крыла или лопастей относительно воздуха. Уникальные характеристики вертолетов: * Вертикальный полет: Вертолеты могут взлетать и приземляться вертикально, не требуя взлетно-посадочной полосы. * Полет в любом направлении: Лопасти пропеллера могут поворачиваться в разных направлениях, что позволяет вертолетам летать в любом направлении без разворота. * Парение: Вертолеты способны парить в воздухе за счет балансировки подъемной силы и веса. Интересные факты: * Скорость вращения лопастей вертолета может достигать 600 оборотов в минуту. * Тяжелые вертолеты, такие как CH-53 Sea Stallion, могут поднимать более 30 тонн груза. * Некоторые вертолеты оснащены дополнительными двигателями, которые используются для увеличения тяги при взлете или маневрировании.
Как вертолет поднимается вверх?
Вертолеты используют для создания подъемной силы _роторы_ (несущие винты), аналогично тому, как самолеты используют крылья.
Ротор вертолета состоит из лопастей с аэродинамическими профилями. При вращении лопасти движутся в воздушном потоке, создавая подъемную силу.
Подъемная сила возникает за счет разницы давлений на верхней и нижней поверхностях лопастей. Верхняя поверхность лопасти имеет меньшую кривизну, чем нижняя, что приводит к большему ускорению воздуха на верхней поверхности.
В результате этого ускорения давление воздуха на верхней поверхности лопасти уменьшается, а давление на нижней поверхности увеличивается, создавая подъемную силу.
- Тип ротора: вертолеты могут иметь один или несколько роторов, каждый из которых выполняет определенную функцию (подъем, тяга, управление).
- Форма лопастей: аэродинамические профили лопастей оптимизированы для обеспечения максимальной подъемной силы при минимальном лобовом сопротивлении.
- Угол наклона лопастей: угол, под которым лопасти отклоняются от горизонтального положения, регулируется для обеспечения желаемой подъемной силы и управления.
- Скорость вращения: скорость вращения ротора является критическим параметром, так как она влияет на подъемную силу и управляемость вертолета.
Как вертолет едет вперед?
Вертикальный взлёт, посадку и горизонтальный полёт вертолёта обеспечивает несущий винтовой ротор. Он представлен двумя лопастями, вращающимися вокруг вертикальной оси. При этом одна лопасть движется вперёд, другая назад.
- Лопасть, движущаяся вперёд, набегает на большую скорость встречного потока воздуха, чем лопасть, движущаяся назад.
- В результате на первой лопасти возникает большая подъёмная сила, чем на второй.
- Перепад подъёмных сил образует дополнительный кренящий момент, который и толкает вертолёт вперёд.
Какая страна создала вертолет?
Первый экспериментальный вертолет Sikorsky-Vought 300, созданный в США Игорем Сикорским, совершил первый полет 14 сентября 1939 года.
Полезная информация:
- Sikorsky был русским инженером, который эмигрировал в США в 1919 году.
- Vought-Sikorsky была совместной компанией, основанной Сикорским и Шерманом М. Веутом-старшим в 1923 году.
- Sikorsky-Vought 300 имел одноместную кабину и был оснащен одним радиальным двигателем Lycoming O-145 мощностью 75 л.с.
- Он имел трехлопастной несущий винт диаметром 11,3 м и хвостовой винт диаметром 2,1 м.
Интересная информация:
- Sikorsky-Vought 300 был первым вертолетом, который смог совершить управляемый полет и контролируемую посадку.
- Он был использован во время Второй мировой войны для испытаний и экспериментальных полетов.
- После войны Vought-Sikorsky была продана United Aircraft Corporation и переименована в Sikorsky Aircraft.
Как рассчитать подъемную силу вертолета?
Подъемная сила вертолета определяется скоростью изменения импульса воздуха, направленного вверх:
Сила тяжести (MV/T) = Подъемная сила (ρV^2πD^2 /4)
- M — масса воздуха в лопастях
- V — скорость лопастей
- T — время изменения импульса
- ρ — плотность воздуха
- D — диаметр ротора
Почему вертолет наклоняется вперед?
Наклон вертолёта вперёд или назад (по тангажу) и вбок (по крену) достигается созданием разницы подъёмных сил, развиваемых лопастями несущего винта при его вращении, в зависимости от того, где находится лопасть в каждый момент времени.
Как высоко может летать вертолет?
Вертолеты в воздушном пространстве
- Практический потолок вертолетов в режиме визуального полета редко достигается на практике.
- Большие авиалайнеры (пассажирские, транспортные) и военная авиация летают на высотах до 6000 м (практический потолок Airbus H175).
- Вертолеты малой авиации обычно летают на высоте несколько сотен метров.
Что делать когда у тебя вертолеты?
Упрощенный вариант: отворачивать голову против направления вертолета. Приложить к голове холодный компресс. Некоторым помогает, для других же является источником дополнительного раздражения. Закрепить себя в нелегком деле борьбы с последствиями опьянения можно таблетками активированного угля или глицина.
Какой самый первый вертолет в мире?
В 1940 году Игорь Сикорский, американский изобретатель, революционизировал воздушное пространство своим изобретением VS-300, первого устойчивого вертолета.
- VS-300 отличился единственным ротором и инновационным хвостовым ротором, который обеспечил беспрецедентную устойчивость в полете.
Этот новаторский аппарат ознаменовал собой зарю современной вертолетной технологии.
Как рассчитывают подъемную силу?
Расчет подъемной силы Архимедова сила (выталкивающая сила) в газе вычисляется по следующей формуле: «` FА = ρгаза ⋅ g ⋅ Vтела «` где: — FА — Архимедова сила, Н — ρгаза — плотность газа, кг/м³ — g — ускорение свободного падения, Н/кг (в Земных условиях g ≈ 9,8 м/с²) — Vтела — объем тела в газе, м³ Ключевые моменты: * Архимедова сила направлена вертикально вверх и компенсирует часть веса тела. * Сила тяжести тела направлена вертикально вниз и равна произведению массы тела и ускорения свободного падения. * Подъемная сила возникает из-за разницы давлений газа над и под телом, которая возникает из-за силы тяжести. * Для тел правильной формы объем определяется как произведение площади поперечного сечения и длины. Дополнительно: * При расчетах учитывается температура газа, так как плотность газа изменяется с температурой. * Для комбинированных тел (например, воздушного шара с грузом) суммарная подъемная сила определяется разницей между выталкивающей силой и силой тяжести всего тела. * Принцип Архимеда используется в различных областях науки и техники, включая аэродинамику, гидродинамику и медицину.
Почему вертолет не крутится вокруг своей оси?
Инерционный демпфер кругового разворота, также известный как гироскоп, выполняет критическую роль в предотвращении раскручивания вертолета вокруг его оси.
Принцип работы демпфера заключается в следующем:
- Изменение угловой скорости: Когда вертолет совершает разворот, его угловая скорость (скорость вращения) вокруг вертикальной оси изменяется.
- Обнаружение отклонения: Инерционный демпфер реагирует на это изменение, обнаруживая отклонение от заданного курса.
- Передача сигналов: Демпфер передает сигналы управляющему компьютеру или электронным приводам вертолета.
- Противодействие: Электронные приводы преобразуют сигналы в управляющие воздействия на рулевой винт и общий шаг несущего винта.
- Удержание курса: Рулевой винт смещается в противоположную сторону, чтобы противодействовать крутящему моменту разворота. Общий шаг несущего винта корректируется для поддержания стабильности и заданного направления полета.
Таким образом, инерционный демпфер кругового разворота играет важную роль в обеспечении устойчивости и управляемости вертолета, предотвращая его нежелательное вращение и обеспечивая точность и безопасность маневров.
Что за палка впереди вертолета?
Секрет управления вертолетом кроется в волшебной палке, известной как автомат перекоса. Эта палочка тайно изменяет угол лопастей винта, заставляя его двигаться во всех направлениях, как по волшебству.
Автомат перекоса — это мозг вертолета. Он постоянно контролирует лопасти винта, регулируя их наклон, чтобы управлять движением вверх и вниз, в стороны и наклоном.
Благодаря этому автомату перекоса вертолет может парить, двигаться назад и вперед, поворачиваться и даже скользить по бокам — все это благодаря умному управлению лопастями винта.
Почему вертолеты не летают ночью?
На возможность ночных полетов вертолетов накладывают ограничения метеорологические минимумы (метеоминимумы):
- Видимость: минимально допустимая видимость определяется условиями освещенности, осадками, облачностью и туманом. Например, при отсутствии осадков и тумана, ночью требуется не менее 550 метров видимости.
- Высота облаков: в ночное время для вертолетов установлена минимальная допустимая высота облаков — 60 метров над точкой касания (планом посадки) аэродрома.
При неблагоприятных погодных условиях, когда видимость или высота облачности ниже установленных норм, пилоты не получают разрешение на вылет. Это связано с повышенной сложностью визуальной ориентировки ночью, что увеличивает риск авиационных происшествий.