Чому XKCD каже, що автожири впадуть, якщо пілот зреагує на стійло, як у звичайному літаку?

Цей останній комікс XKCD - це все про автожири.

Примітка внизу - це те, що привернуло мою увагу

Надзвичайно безпечно, якщо ви не зробите те, що інстинктивно робите, щоб уникнути стійла в звичайному літаку, і в цьому випадку він негайно розбиється

То що це одне, і чому це не працює на автожирах?

3 відповіді 3

Це одна річ - занадто розвантажити ротор (тобто "натиснути на палицю"):

. На жаль, як тільки ротор перестає обертатися, весь літак падає як цегла, і ротор може бути неможливо перезапустити в польоті. Це ситуація, якої слід уникати будь-якою ціною.

Зазвичай це не проблема, оскільки вага літака підтримує обертання ротора. Однак, якщо вага стає занадто низьким або навіть негативним, кут атаки стає негативним, і ротор сповільнюється і врешті зупиняється. Це може статися, коли пілот «штовхає палицю» і пірнає.

На жаль, "натискання на палицю" - це також спосіб уникнути стійла на літаку із фіксованим крилом (звичайним), оскільки це спосіб повернути швидкість руху. Це насправді протиінтуїтивний маневр, але оскільки стійло є надзвичайною ситуацією, пілоти навчені робити це інстинктивно. Це може змусити пілота, навченого в літаках із нерухомими крилами, зробити те, чого не слід робити на гіроскопі.

Я вважаю, що комікс посилається на Mast Bumping. Лопаті ротора дуже гнучкі, і з цілого ряду причин вони можуть вільно обертатися навколо щогли. (Вал лопатей обертається навколо) У звичайному польоті лопаті тримаються підтягнутими відцентровими зусиллями та вагою роторного плавзасобу підтримують. Якщо пілот раптом натисне на Циклічний, ви можете створити низький G, Нульовий G або навіть негативну ситуацію G. Лопаті більше не повинні витримувати вагу літака, і вони можуть потенційно обертатися настільки, що вражають щоглу, хвіст і навіть фюзеляж.

Отже, якщо пілот автожира потрапив у ситуацію з високим кутом атаки і зреагував, раптово штовхаючи ніс у нульову ситуацію G, лопаті ротора плавали б невагомо разом з літаком. Це, як правило, наступна дія, яка спричиняє наїзд щогли. Пілот, що переживає важке становище AoA, зараз підтягується до рівня. Лопаті, все ще невагомі, обертаються без будь-якого опору і завдають удару по літаку. Таку ситуацію рідко можна вижити.

Це добре відома проблема з гірокоптерами. Перша відповідь була частково правильною, оскільки проблема була спричинена штовханням палки вперед та розвантаженням ротора. Однак проблема полягала не в уповільненні леза. Фактична проблема полягала в тому, що багато з цих гірокоптерів будуть падати в цих умовах. Якщо ви знаходитесь близько до землі, ви впадете, перш ніж зможете відновитись. І навіть якщо б у вас була висота, падіння могло б перенапружити ротор, і все одно стався б аварія. Найбільша проблема, однак, полягала в тому, що, здавалося, ніхто не знав, чому і оскільки ті, хто впав, зазвичай не виживали, не було в кого запитати. Отже, якщо ви літали на гірокоптері, першим правилом було ніколи не різко штовхатись вперед і розвантажувати лезо.

Зрештою до цього долучились люди, які розумілися на аеродинаміці та фізиці. Вони вивчали гірокоптери і зрозуміли, що це не проблема, яка властива типу. Фактична проблема полягала в тому, що багато з них мали лінію тяги, яка знаходилась вище центру ваги. У невеликих гіроскопах вага пілота становила велику вагу навантаження, а конфігурація штовхача означала, що місце пілота перекривало повітряний потік. Отже, був стимул підняти двигун як для того, щоб отримати вільний проріз для більшого гвинта, так і для того, щоб лопать піднялося на чисте повітря.

Подібна проблема і в A-10 Thunderbolt II. Двигуни розміщені над фюзеляжем так, щоб гарячий вихлоп проходив над горизонтальним стабілізатором, де він заблокований від очей ракет, що шукають тепла на землі. Ця висока тяга змушує А-10 нахилятися вниз. Рішення полягало в тому, щоб трохи нахилити двигуни вниз, що, як правило, змусило б літак нахилятися. Отже, ці скасовують.

Так чи інакше, лінія високої тяги, як правило, не є проблемою для гіроскопів, оскільки основне опору - від ротора, який ще вище. Однак це не працює, коли ви розвантажуєте ротор. Незавантажений, опор ротора стає нульовим, і фізика вільних тіл бере на себе. Якщо лінія тяги знаходиться вище CG, тоді літак буде обертатися вперед, і якщо він обертається досить далеко, ви впадете. Єдиним рішенням є зниження лінії тяги, щоб вона проходила через КГ. Це може змусити літак більше нахилятися, оскільки опір ротора все ще високий. Ви можете спробувати протистояти цьому, піднімаючи лінію тяги, але це може повернути її вище CG. І, лінія тяги може все ще бути вище CG, якщо летить інший пілот легшої ваги.