¿Es un ala fija más eficiente para alcanzar cierta altitud que un ala giratoria?

Dada la cantidad limitada de energía (batería o combustible), ¡alcancemos la máxima altitud posible!

Los aviones de ala giratoria empujan el aire directamente hacia abajo y se impulsan hacia arriba.

Sin embargo, el ala fija debe ganar velocidad de avance para producir sustentación, por lo que desperdicia algo de energía en círculos innecesarios y la resistencia asociada. De todos modos, eventualmente, sus alas deben de alguna manera empujar el aire hacia abajo para ganar altitud (eso es lo que dice Newton), en cuanto a la energía, ¿es realmente diferente del ala giratoria? (¿Especialmente cuando se circula muy apretado?)

Además, imagine que nuestro poder fijo quiere lanzar muy fuerte y tiene un motor potente; en algún momento, esto lo hace similar al ala giratoria, en el sentido de que la dirección de empuje se vuelve cada vez más vertical. ¡Oh, entonces la distinción podría no ser tan obvia!

De todos modos, la pregunta es, para este requisito específico de subir, ¿el ala fija es aún más eficiente energéticamente para alcanzar una cierta altitud que un ala giratoria y por qué?

No estoy seguro de que esto sea siquiera una pregunta, ¿cuándo fue la última vez que oyó hablar de un helicóptero que volaba a 50 000 pies? El récord mundial es de 42.500...
@RonBeyer Creo que "Altitud máxima" se incluyó allí porque la pregunta al final es más "¿Es un ala fija más eficiente para llegar a una altitud determinada que un ala giratoria?".
@SMSvonderTann Sí, exactamente, me refiero a los casos en los que el factor limitante es la energía, y no las condiciones físicas desfavorables a gran altura. Por supuesto, esto todavía está conectado de alguna manera...
@SMSvonderTann Retiré su edición porque cambia significativamente la pregunta, la eficiencia del combustible no se puede usar para comparar alas rotativas/fijas en este contexto.
Tenga en cuenta que los helicópteros ascenderán más rápido mientras avanzan. Para ganar altitud, los pilotos a veces vuelan en espiral ascendente
Esta pregunta es demasiado amplia. ¿Se compara el "tiempo hasta la altitud" desde un punto muerto para ambos, o para ambos que ya están volando? ¿Cuál es el punto de partida, cuál es el punto final? Estoy familiarizado con una comparación entre un CH-53E y un Jet (IIRC, TA-4) realizada a principios de la década de 1980, pero que se basó en motores girando, cerca del nivel del mar, día cálido, SFC a 10,000. Por cierto, tu pregunta es incorrecta. Los aviones de ala giratoria empujan el aire directamente hacia abajo y se impulsan hacia arriba. No, eso es incorrecto.
Si su (larga) pregunta se reduce a " ¿necesitamos más energía para subir a una cierta altitud siguiendo una espiral en lugar de una vertical, todos los demás factores sin cambios ", entonces la respuesta es sí. Imagínese que esto no es una espiral, sino una escalada constante en línea recta: puede hacer lo mismo en dos pasos, primero suba verticalmente y luego muévase horizontalmente. La segunda parte necesita energía adicional por sí misma. Pero a veces es necesario usar una pendiente en lugar de una vertical debido al trabajo máximo que puede realizar el motor por segundo (otro nombre para la potencia).

Respuestas (4)

Un helicóptero en vuelo hacia adelante es más eficiente que un helicóptero en vuelo estacionario vertical, debido a la menor resistencia inducida (y más resistencia de forma que se convierte en un problema a alta velocidad de avance).

Los aviones de ala fija son más eficientes que los helicópteros que vuelan hacia adelante porque:

  • El flujo del rotor en vuelo hacia adelante provoca interacciones aerodinámicas temiblemente complejas en el flujo con el fuselaje y otros componentes, lo que provoca un tipo particular de resistencia que un ala fija simplemente no tiene.

  • Cuando el helicóptero está en vuelo hacia adelante, el disco del rotor tiene las mismas características que un ala fija: menos arrastre inducido, mayor arrastre de forma. Pero será un ala circular, que siempre es menos eficiente que un hermoso ala fija delgada. Cuanto más delgado (¿es esa una palabra?), mejor.

El primer avión propulsado por humanos voló en 1977 y una versión posterior https://en.wikipedia.org/wiki/MacCready_Gossamer_Albatross en 1979.

El primer helicóptero propulsado por humanos voló en 1989. El artículo de Wikipedia menciona varios récords de resistencia (medidos en minutos), pero ningún récord de distancia.

Es lógico que si un ala giratoria fuera más eficiente, los helicópteros de propulsión humana se habrían construido antes que los aviones de ala fija de propulsión humana y habrían logrado más.

El primer helicóptero propulsado por humanos voló en 1989 .
@RonBeyer: gracias, actualicé la respuesta.

Vale la pena señalar que en un avión de ala fija, la forma aerodinámica del ala crea una presión alta y baja en lugar de, como dijiste, " sus alas deben empujar el aire hacia abajo de alguna manera para ganar altitud ".

Técnicamente hablando, los rotores de los helicópteros tienen la misma forma (perfil aerodinámico) que las alas de un avión de ala fija. La diferencia es que los motores los obligan a moverse a través del aire a gran velocidad, creando así una presión baja y alta de la misma manera.

Los aviones de ala fija pueden y vuelan más alto. No estoy seguro de si los helicópteros pueden llegar con seguridad a la cima del monte Everest, mientras que los aviones de ala fija sobrevuelan la cima todos los días. Creo (y podría estar equivocado) que la densidad del aire en altitudes más altas no soportará el peso de un helicóptero sin que los rotores giren más rápido (hay un límite en la velocidad a la que pueden ir) para producir más sustentación.

En realidad, un ala termina empujando el aire hacia abajo... Ver Aviation.stackexchange.com/a/21685/69
Almirante, en lo que respecta al Monte Everest, una ardilla hizo exactamente eso . El 14 de mayo de 2005 a las 7h08 (hora local), un Ecureuil/AStar AS350 B3 de serie pilotado por el piloto de pruebas X de Airbus Helicopters, Didier Delsalle, aterrizó a 8.850 metros (29.035 pies) en la cima del Monte Everest (Reino de Nepal). ). También es un récord mundial de despegue en altitud ... pero ofrezco que no es una cosa de todos los días.
@KorvinStarmast Bueno, esta respuesta hace que parezca que el aire no es empujado hacia abajo por un ala, por lo que una ligera aclaración mejoraría la lectura. Solo una simple sugerencia.
@Lnafziger sí, la respuesta podría necesitar un poco de revisión. Nunca he preferido usar la frase "el ala empuja el aire hacia abajo" para explicar la sustentación. Pero eso es una cuestión de estilo, ya que la visión más neutral que tiendo a adoptar es "¿hacia dónde te lleva delta P, hacia arriba o hacia abajo?" pero eso es salirse del tema.

La mayoría de los helicópteros "convencionales" (aquellos con rotor de cola o ventilador) no pueden ser tan eficientes como un ala fija en ningún régimen de vuelo.

Esto se debe a que el rotor de cola o ventilador utiliza una cantidad considerable de la potencia disponible para contrarrestar el par y controlar el helicóptero en guiñada. Esta potencia no contribuye en nada a la escalada o la velocidad de avance.

Para todos los helicópteros, la relación de sustentación y arrastre es menor que para los de ala fija. Para ascender a grandes altitudes, se debe generar más sustentación, lo que solo se puede lograr aumentando el paso de las palas. Las RPM del rotor están limitadas por dos efectos; a, disimetría de sustentación yb, un gran aumento de arrastre a medida que las puntas se acercan a supersónicas. Estos límites significan que aumentar el cabeceo es la única forma de continuar ascendiendo y, eventualmente, simplemente se quedará sin ángulo de ataque ya que la resistencia supera la capacidad del motor para generar potencia.

¿Es un ala fija más eficiente para alcanzar cierta altitud que un ala giratoria?
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