Найти в Дзене

Вертолет или мультикоптер?

Статья-рассуждение на ВО. И там же - обсуждение всяких разных вопросов. Коммент: "а мне вот интересно, почему в свое время конструкторы вертолетов не делали вертолеты в таком виде. Это же компактнее намного, представьте ми26 с какими винтами сейчас и если бы был в виде гекса или квадро коптера." В ответ - все, что угодно - только по делу никто ничего разумного не сказал - а что поделаешь, цифровая деменция во всей красе... Разберем вопрос. Вот мультикоптер А вот вертолет За счет чего и один и второй "висит" в воздухе? За счет работы винтов - в первом случае большого количества небольших, во втором - одного большого. Как работает винт? Можно рассматривать по разному. Как вращающееся по кругу крыло, (много крыльев) которое обтекается воздухом, благодаря закону Бернулли получается перепад давления и подъемная сила. Можно как устройство, отбрасывающее вниз массу воздуха, придавая ему ускорение и скорость - а значит импульс. "Отдача" этого импульса и есть подъемная сила. В данном случае -

Статья-рассуждение на ВО.

И там же - обсуждение всяких разных вопросов.

Коммент:

"а мне вот интересно, почему в свое время конструкторы вертолетов не делали вертолеты в таком виде. Это же компактнее намного, представьте ми26 с какими винтами сейчас и если бы был в виде гекса или квадро коптера."

В ответ - все, что угодно - только по делу никто ничего разумного не сказал - а что поделаешь, цифровая деменция во всей красе...

Разберем вопрос.

Вот мультикоптер

-2

А вот вертолет

-3

За счет чего и один и второй "висит" в воздухе? За счет работы винтов - в первом случае большого количества небольших, во втором - одного большого.

Как работает винт?

Можно рассматривать по разному. Как вращающееся по кругу крыло, (много крыльев) которое обтекается воздухом, благодаря закону Бернулли получается перепад давления и подъемная сила.

Можно как устройство, отбрасывающее вниз массу воздуха, придавая ему ускорение и скорость - а значит импульс. "Отдача" этого импульса и есть подъемная сила. В данном случае - это полное подобие ракеты, в начальный момент отрывающейся от стартового стола, или взлетающему самолету вертикального взлета и посадки и даже реактивному ранцу

-4

Или такому развлечению

-5

Физика проста - сила пропорциональна импульсу, а импульс это mV, где m это масса, отбрасываемая в единицу времени, а V - скорость, с которой эта масса отбрасывается.

Один и тот же импульс может быть при большой массе и малой скорости, и при малой массе и большой скорости.

Что выгоднее?

Ракета все свое рабочее тело везет с собой, поэтому ей выгодно только увеличение скорости и уменьшение массы.

Для все остальных аппаратов, включая реактивные двигатели, использующие воздух в качестве рабочего тела (масса горючего там незначительная в общей массе реактивной струи) - увеличение массы и уменьшение скорости лучше, поскольку уменьшается потребная мощность двигателя.

У аппарата на висении вся мощность двигателя тратится на удержание аппарата, что есть энергия струи. Энергия струи - кинетическая, mV**2/2 - скорость в квадрате. Чем больше скорость - тем больше нужна мощность. И наоборот.

Теперь посмотрим на вертолет и мультикоптер соизмеримых размеров на виде сверху

-6

Внешняя окружность - показывает площадь, ометаемую ротором вертолета.

Внутренние окружности - площади, ометаемые винтами мультикоптера. При их идеальной, максимально плотной компоновке.

Штриховка - разница площадей.

Отбрасываемая масса m=S*V - то есть площадь на скорость.

У мультикоптера отбрасываемая масса всегда будет меньше, а скорость этой массы - выше. И значит затраты мощности/энергии - выше. И по эффективности/экономичности он, при равных габаритных размерах, с вертолетом не сравнится.

Это один из основных факторов, но помимо него есть и много других, которые тоже влияют на эффективность. К примеру - масса. Ротор вертолета, состоящий из втулки и лопастей, практически невесом, в сравнении со сложной конструкцией рамы с винтами мультикоптера. Причина - задействована центробежная сила - лопасти вертолета принимают форму при разгоне ротора и работают на растяжение. И кручение. Изгиб - по минимуму. А на растяжение - почти все конструкционные материалы работают лучше всего.

Разумеется, у мультикоптеров свои преимущества, и очень большие, у вертолетов есть недостатки, тоже не маленькие - но в диапазоне больших аппаратов мультикоптер вертолету не конкурент. По самой физике полета.