Uma asa rotativa é capaz de voar supersônico?

Atualmente não há embarcação de asa rotativa capaz de voar supersônico.

Combinado com o movimento para a frente através do ar, as lâminas rotativas atacam o ar de um lado e recuam para trás no outro. Conforme a aeronave se move mais rápido, isso representa 2 problemas:

• A lâmina em recuo tem um ponto de velocidade zero no ar, começando pelo eixo em foco e movendo-se até a ponta com velocidade de avanço, um efeito conhecido como P-factor . Eventualmente, uma grande parte da lâmina tem fluxo de ar negativo (para trás, para o que estava quando pairando), causando perda do controle de elevação naquele lado (ainda pode haver sustentação, mas o passo da lâmina tem pouca influência). A nave vai rolar (e eu acredito que as forças do giroscópio vão trazer o tom para cima, e a nave vai se recuperar)
• O avanço da lâmina será supersônico, a partir da ponta. Mudança aerodinâmica.

Existem idéias de novos atuadores de lâmina que podem mudar a lâmina para 1) velocidade inversa e 2) aerodinâmica supersônica. Como você percebeu, nada aconteceu até agora ...

A República XF-84H "Thunderscreech" foi um caças a jato da USAF modificado com um motor de turbina e uma hélice projetado para operar em velocidades de lâmina supersônica. Primeiro voou em 1955, e o resultado foi um barulho que foi literalmente ensurdecedor . Durante o funcionamento do motor de solo, "os protótipos poderiam ser ouvidos a 25 milhas (40 km) de distância".

Considerando que pode haver algumas vantagens de uma hélice supersônica, os efeitos colaterais (o ruído) proíbem o uso de uma hélice supersônica, mesmo para aplicações militares, muito menos civis.

A questão propõe um helicóptero com pás supersônicas, pelo menos no lado do avanço da lâmina do helicóptero. Não há nenhuma pesquisa que eu saiba que indique que uma lâmina supersônica no rotor principal de um helicóptero funcionará de maneira diferente da lâmina supersônica em uma hélice em um avião. A suposição é, portanto, que as lâminas experimentariam um aumento muito significativo no arrasto e também produziriam uma quantidade muito significativa de ruído.

Como a questão parece ser sobre teoria de aeronaves, responderei com teoria. A resposta curta é que qualquer coisa pode e voará com tempo e esforço suficientes.

Uma das maiores limitações para fazer uma configuração convencional de aeronave rotativa voar em velocidades supersônicas é materiais. Quando uma pá rotativa está alinhada com o caminho de deslocamento, ela deve suportar forças de compressão significativas ao longo de seu longo eixo do choque. Existem três soluções para uma configuração convencional - maior & materiais novos mais strongs (mais pesados) da lâmina, ou lâminas mais curtas (menos elevador).

Se você não se importar em se desviar do design convencional, a introdução de uma cobertura ao redor das lâminas permitirá que você remova essas forças, permitindo que sua cobertura absorva as forças do choque criado. Você provavelmente poderia reduzir o peso de cada lâmina individual apoiando-a contra a mortalha, (pensamento-feixe braced em uma extremidade contra ambas as extremidades) Desde que o ar entre uma onda de choque e ondas de expansão é sub-sônico. Se você tiver sorte, e a física não te odeia, você pode ter ondas de expansão por trás da mortalha, então suas pás de rotor estarão em um meio sub-sônico. Ao bombear o ar de cima do rotor blindado para a parte de baixo, você causa uma pressão mais baixa na parte superior, uma pressão mais alta na parte inferior, causando um gradiente de pressão e gerando elevação.

Tudo isso é especulação baseada no meu conhecimento aerodinâmico limitado. Na vida real, a física geralmente odeia você, e você terá algumas ondas de expansão realmente confusas e ondas de choque ao longo do interior da mortalha, juntamente com alguns choques fugazes que estão sendo formados pelas próprias pás do rotor. Como a prototipagem se tornou super cara, e os túneis de vento parecem estar morrendo hoje em dia, isso teria que ser simulado com CFD e, até onde eu sei, o CFD não é tão rápido e preciso, o que poderia explicar por que isso não aconteceu. foi tentado ainda.

Um rotor em uma aeronave / helicóptero é basicamente uma seção de aerofólio torcida ao longo de seu comprimento. Essa reviravolta também é conhecida como pitch e, na maioria dos casos, é variável. Ao se aproximar de Mach 1 ou a velocidade do som, as ondas de choque começam a se formar em uma aeronave (por exemplo, nas asas) e há um aumento acentuado no arrasto (conhecido como arrasto de onda). Isso se deve ao fato de que, em altas velocidades, o fluxo de ar não pode mais ser tratado como fluxo incompressível. Os rotores enfrentam os mesmos efeitos de compressibilidade que uma asa de aeronave enfrenta perto da velocidade do som, por isso não é capaz de superar esse problema.