Вы когда-нибудь обращали внимание на один любопытный факт, а точнее закономерность?
Чем больше вертолёт, тем сильнее провисают его лопасти. Если же вертолёт небольшой, то его лопасти под действием собственного веса провисают незначительно.
Это довольно странно, ведь большие вертолёты тяжёлые, значит и лопасти несущего винта должны быть крепче, и по этой логики вообще не должны быть склонными к таким деформациям. Ведь им предстоит в прямом смысле опираться на воздух и держать огромный вертолёт в воздухе. А это значит, что при раскручивании до рабочих оборотов эти лопасти могут изогнуться куда сильнее, но уже в противоположную сторону. Какой в этом толк?
И действительно, тяжёлые транспортные и военно-транспортные вертолёты весят десятки тонн, они имеют многолопастной несущий винт. Так вот авиаконструкторы по возможности стараются сделать этот винт более лёгким и эластичным, и при этом чтобы каждая его лопасть весила как можно меньше. Потому что при вращении возникает центробежная сила инерции, которая в прям смысле растягивает каждую лопасть винта.
Если же лопасти будут тяжёлыми, то разрывные нагрузки на место крепления лопастей - на крестовину - будут такими большими, что она просто не выдержит.
Если же посмотреть, из чего состоит лопасть несущего винта, то становится понятно, почему она такая лёгкая и элапстичная. Внутри неё под алюминиевой обшивкой скрывается сотовый наполнитель из того же авиационного алюминия и композитных материалов. Всё это хорошо работает прежде всего на растяжение, а вот на изгиб работает не очень. От того лопасти и провисают, когда вертолёт на земле, а его винт не вращается.
Но всё меняется, когда винт начинает раскручиваться.
В процессе набора оборотов центробежная сила растёт. Авиаинженеры с удовольствием бы раскрути винт до гораздо больших скоростей, чтобы сделать его лопасти ещё легче и эластичнее. Но к сожалению законцовки лопастей могут начать вращаться настолько быстро, что упрутся в звуковой барьер.
Переход этих крайних точек лопастей через сверхзвук чреват их полным разрушением, и поэтому авиаконструкторы стараются раскручивать лопасти так, чтобы линейные проекции скоростей их законцовок даже не приближались к звуковому барьеру. Так они целее будут.
В конечном итоге, когда несущий винт вертолёта набирает рабочие обороты и поднимает машину в воздух, то весь этот вес приходится именно на несущий винт, а значит и на лопасти. Так вот именно центробежная сила не позволяет этим лопастям изогнуться вверх.
При этом если посмотреть на фото вертолёта в воздухе, то кривизна лопастей вверх всё же присутствует, однако она не критичная. И связано это с тем, что дополнительную изгибную жёсткость им придаёт именно центробежная сила.
Но почему же у лёгких вертолётов лопасти провисают в меньшей степени?
Всё дело в том, что они прочнее и поэтому лучше работают на изгиб даже когда не вращаются. Это связано с количеством лопастей. Обычно на небольших вертолётах это 2 - 3 лопасти. И поскольку их мало, то авиаконструкторы делают их чуть более прочными.
