На канале "Научпоп. Наука для всех" был опубликован материал объясняющий причины меньшей высотности вертолетов по сравнению с самолетами. Понятно, что с ростом высоты падает плотность воздуха. Но почему для вертолетов это становится неразрешимой проблемой гораздо раньше, для самолетов?
Совершенно ясно, что в короткой статье сложно полностью, детально, доказательно и в доступной форме дать исчерпывающее объяснение по вопросу. Поэтому неудивительно, что на канале "Научпоп. Наука для всех" решили остановиться только на ключевых по их мнению моментах. И ключевой фактор ограничивающий высотность как они считают - это прочность крепления лопастей несущего винта:
"Преодолеть затруднение с подъемом можно, увеличивая скорость вращения лопастей винта. Но это увеличение не безгранично, может наступить момент, когда вращающиеся лопасти оторвутся от вертолета под действием центробежной силы".
У самолетов по их мнению таких проблем нет - "А вот с современным самолетом и тем более с ракетой таких проблем нет. Хотя для самолета подъемная сила крыла чрезвычайно важна, но он может лететь и практически вертикально вверх, используя только принцип реактивного движения".
При обсуждении военных вертолетов частенько возникают вопросы по высотности и иногда предлагаются варианты решения проблемы. В том числе и подобные - увеличение скорости вращения несущего винта (НВ) или увеличение скорости самого вертолета за счет добавления крыльев. Поэтому, собственно, и решил написать по этому поводу.
Я не авиаконструктор и не член академии наук. Но тем не менее имею наглость написать, что ключевой момент совершенно иной. Уменьшение плотности воздуха отрицательно влияет не только на несущий винт, но и, что не менее важно, на мощность самого двигателя. Поскольку, чем разреженнее воздух, тем меньше в нем кислорода (в том же объеме).
Самолеты решают эту проблему увеличением скорости. Это помогает поддерживать и подъемную силу и мощность двигателя. А из-за меньшей плотности воздуха сопротивление растет не критично.
Такой способ отлично подошел бы и вертолетам, ведь
"При увеличении поступательной скорости тяга (несущего винта) возрастает, так как увеличивается секундная масса воздуха".
По той же причине и максимальная мощность двигателя потенциально возрастает. Но... есть... одна проблема...
опасность общего срыва потока с лопастей, которые на больших высотах приходится переводить на большие углы атаки. И именно на большой высоте ограничения по скорости значительней из-за роста опасности срыва потока. Возникает порочный круг. Для большей высотности нужна большая скорость, но чем больше высота, тем резче ограничения по скорости. В итоге мы приходим к тому, что объяснение канала научпоп ошибочно. И увеличение максимальной высоты полета ограничено не тем, что лопасти оторвутся, а все-таки банальной тягой двигателя на высоте (т.е. "высотностью" двигателя) и массой вертолета.
