Почему лопасти вертолёта работают в разных условиях
Когда вертолёт летит вперёд, ротор одновременно вращается вокруг мачты и перемещается вместе с машиной. Поэтому скорость потока относительно каждой лопасти складывается из двух движений: на наступающей стороне они усиливают друг друга, а на отступающей — частично компенсируют. Чем быстрее летит вертолёт, тем заметнее эта разница.
Подъёмная сила зависит от того, как быстро воздух обтекает лопасть. На отступающей стороне поток замедляется, и лопасть может создавать меньше подъёмной силы, чем её противоположная напарница. Возникает неравномерность: одна половина ротора сильнее поддерживает вертолёт, чем другая, — отсюда стремление машины крениться.
Как ротор уравнивает подъёмную силу
Лопасти не закреплены совершенно неподвижно: они могут менять угол наклона, а их общий угол атаки — то есть наклон к набегающему воздуху — меняется управлением. На отступающей стороне лопасть обычно увеличивает этот угол, чтобы компенсировать более медленный поток и сохранить подъёмную силу. Одновременно лопасть на наступающей стороне может уменьшить угол атаки, сдерживая избыток подъёмной силы.
Но запас для такой компенсации не бесконечен. Если отступающая лопасть движется слишком медленно относительно воздуха, ей приходится работать под всё большим углом. Поток начинает срываться с поверхности — лопасть теряет способность эффективно создавать подъёмную силу. Это называют срывом потока на отступающей лопасти. Поскольку потеря возникает с одной стороны диска ротора, она вызывает крен и ограничивает максимальную скорость вертолёта.
Предел задаёт не один двигатель
Увеличить мощность двигателя недостаточно: мотор может раскручивать ротор, но не устранит разницу скоростей воздуха по обе стороны. Конструкторам приходится искать компромисс между скоростью полёта, размером и частотой вращения ротора, а также формой и гибкостью лопастей. Именно поэтому ротору приходится «разбираться» с двумя разными потоками одновременно: предел скорости связан не только с мощностью машины, но и с тем, сколько подъёмной силы способна сохранить отступающая лопасть.
