Крыло ротора лифтинг ротор или крыла , который вращается для обеспечения аэродинамической подъемной силы. В общем, ротор может вращаться вокруг оси, которая выровнена по существу либо вертикально, либо из стороны в сторону (по размаху). Все три класса были изучены для использования в качестве подъемных несущих винтов, и несколько вариантов использовались на полноразмерных самолетах, хотя только поворотное крыло с вертикальной осью стало широко распространенным на винтокрылых летательных аппаратах, таких как вертолет .
Некоторые типы обеспечивают подъемную силу при нулевой скорости полета вперед, что позволяет выполнять вертикальный взлет и посадку (VTOL), как в вертолете . Другие, особенно безмоторные двигатели со свободным вращением, требуют скорости полета вперед так же, как самолет с неподвижным крылом , как и автожир . Многие могут также при необходимости обеспечивать прямую тягу.
Типы
Было изобретено множество оригинальных способов преобразования вращения ротора в аэродинамическую подъемную силу . Различные типы таких крыльев ротора можно классифицировать в соответствии с осью ротора. Типы включают: [1] [2]
- Вертикальная ось
- Обычные поворотные крылья, используемые в современных винтокрылых машинах .
- По горизонтали по горизонтали
- Ротор крыла: ротор с горизонтальной осью аэродинамического сечения, который создает основную подъемную силу.
- Ротор Магнуса: ротор, создающий подъемную силу за счет эффекта Магнуса.
- Ротор Флеттнера : гладкий цилиндрический ротор Magnus с дисковыми концевыми пластинами.
- Ротор Тома: гладкий вращающийся цилиндр с несколькими дисками по размаху.
- Циклоидальный ротор или циклоротор : набор горизонтальных подъемных крыльев, вращающихся вокруг обода поддерживающего ротора с горизонтальной осью. (Может быть с двигателем или без двигателя.) Самолет с крылом циклоидального несущего винта называется циклогиром . Некоторыми примерами являются гибриды, содержащие циклоидальный ротор вокруг центрального цилиндра Magnus.
- Поперечный вентилятор: решетчатый цилиндрический вентилятор в профильном канале.
- Продольная горизонтальная ось
- Ротор с радиальным подъемом: ротор по существу с продольной осью, который создает подъемную силу за счет циклического изменения шага.
- Самоходное крыло или ротор с радиальным подъемом: пропеллер или ротор с осью вращения, расположенной под углом к воздушному потоку, для создания циклического изменения шага и, следовательно, компонента радиальной подъемной силы.
- Воздушный винт с радиальным подъемом и циклическим регулированием шага: винт, способный создавать боковой подъемный компонент.
Обычные поворотные крылья
Обычные винтокрылые летательные аппараты имеют винты с вертикальной осью. К основным типам относятся вертолеты с приводными несущими винтами, обеспечивающими как подъемную силу, так и тягу, и автожиры с несущими винтами, обеспечивающими только подъемную силу. Существуют также различные гибридные типы, особенно гиродин, который имеет как приводной ротор и независимую переднюю тягу, так и остановленный ротор, в котором ротор перестает вращаться, чтобы действовать как неподвижное крыло в прямом полете.
Роторы Magnus
Когда вращающееся тело проходит через воздух под прямым углом к оси вращения, оно испытывает боковую силу в третьем измерении. Этот эффект Магнуса был впервые продемонстрирован на вращающемся цилиндре Густавом Магнусом в 1872 году. Если ось цилиндра выровнена по размаху (из стороны в сторону), то движение вперед через воздух создает подъемную силу. Вращающееся тело не обязательно должно быть цилиндром, и многие связанные формы были изучены. [2] [3]
Ротор Флеттнера
Ротор Флеттнера состоит из цилиндра Magnus с концевыми дисками на каждом конце. Американский гидросамолет Plymouth AA-2004 имел несущие винты Флеттнера вместо основных крыльев и совершил короткие полеты в 1924 году [2].
Поперечный вентилятор
Вентилятор с поперечным потоком содержит систему лопастей, идущих параллельно центральной оси и выровненных в радиальном направлении, при этом вентилятор частично или полностью заключен в профилированный канал. Из-за особой формы вращение вентилятора приводит к втягиванию воздуха на одном конце воздуховода, прохождению его через вентилятор и вытеснению на другом конце.
Роторный Предкрылок лифтинг ротор , который использует этот принцип. Он может как обеспечивать прямую тягу, выталкивая воздух назад, так и увеличивать подъемную силу даже на очень низких скоростях, также втягивая воздух вниз. [4] Опытный образец БПЛА был запущен в 2007 году.
Роторы с радиальным подъемом
Во время Второй мировой войны компания Focke-Wulf предложила Triebflügel , в котором крыло винта с приводом от реактивных двигателей расположено вокруг перетяжки фюзеляжа. Предлагаемый режим работы заключался в том, чтобы приземлиться и взлететь в качестве хвостового оперения , используя крыло в качестве обычного несущего винта. Затем аппарат будет наклоняться к горизонтальному полету, а подъемная сила будет обеспечиваться за счет циклического изменения шага крыльев несущего винта, при этом прямоточные воздушно- реактивные двигатели на законцовке крыла теперь будут наклонены для обеспечения тяги вперед. [5]
Несколькими годами позже был разработан прототип американского истребителя Vought XF5U с круглым крылом с большими винтами с радиальной подъемной силой. Они были наклонены вверх, когда аппарат находился на земле, создавая циклическое изменение угла атаки или шага лопастей, когда аппарат двигался вперед. Это циклическое изменение вызывало радиальный подъемный компонент лопастей, когда они находились в горизонтальном сегменте вращения, что было предназначено для увеличения подъемной силы крыла. [1] Опытный образец самолета был завершен, но проект был закрыт до того, как прототип был запущен.
Смотрите также
Рекомендации
Цитаты
- ^ a b Foshag & Boehler (1969)
- ^ a b c Зайферт (2012)
- ^ Зипфель, Питер Х .; «О динамике полета роторов Magnus», Министерство армии США, 1970.
- ^ Сейфанг, GR; FanWing - Разработки и приложения , ICAS 2012: 28-й Международный конгресс авиационных наук, 2012.
- ^ Sharp, D .; Люфтваффе: секретные самолеты Третьего рейха , Мортонс, 2015, страницы 98-101.
Библиография
- Foshag, WF и Boehler, GD; Обзор и предварительная оценка подъемных авиационных систем с вращающимся крылом с горизонтальной осью (HARWAS) , Aerophysics Co., 1969.
- Зейферт, Йост; "Обзор эффекта Магнуса в аэронавтике", Progress in Aerospace Sciences Vol. 55, Elsevier, 2012, страницы 17–45.
Внешние ссылки
Внешнее видео | |
---|---|
StopRotor видео |