¿Por qué los aviones de ala rotatoria son menos eficientes que los aviones de ala fija?

Esta pregunta mostró que el ala rotatoria es menos eficiente que el ala fija, pero las respuestas realmente no abordan por qué .

¿Por qué los aviones de ala rotatoria son menos eficientes que sus contrapartes de ala fija?

Me parece que lo más importante para la eficiencia es la relación sustentación-resistencia, entonces, ¿qué hace que esta relación sea mucho peor en las alas giratorias? Presumiblemente, puede usar la misma forma aerodinámica que un avión de ala fija, por lo que podría imaginar una relación de elevación a arrastre similar.

Presumiblemente, puede usar la misma forma aerodinámica que un avión de ala fija . No, su "presumiblemente" es incorrecto. Las respuestas a continuación identifican algunas razones por las cuales.

Respuestas (2)

Respuesta rápida:

  1. El ala giratoria se mueve a diferentes velocidades sobre el radio, y en el lado izquierdo y derecho en vuelo hacia adelante, y dado que solo puede haber una velocidad óptima, la mayor parte del rotor funciona a velocidades inferiores a las óptimas, lo que reduce la sustentación. -proporción de arrastre en general.
  2. La delgada pala del rotor necesita un perfil aerodinámico reflejo, un perfil aerodinámico con un momento de cabeceo bajo, que es menos eficiente para crear altos coeficientes de sustentación. Si usara un perfil de ala regular, se torcería horriblemente.
Buena respuesta concisa. Lo único que agregaría es que la velocidad no solo es diferente en el radio, sino que también difiere entre la pala que se mueve hacia adelante y la que se mueve hacia atrás cuando el helicóptero tiene velocidad de avance. La punta de la hoja que se mueve hacia adelante puede acercarse a Mach 1, mientras que la punta de la hoja que va hacia atrás está a Mach 0,6. La sección interna de la hoja que va hacia atrás puede experimentar un flujo de aire inverso.
@Delta Lima: Comentario correcto y muy válido. Modifiqué la respuesta para incluir este aspecto.
Dejando de lado las dificultades de lograr tal cosa, ¿podría mejorarse la eficiencia al tener placas oscilantes de control de paso separadas para los bordes interior y exterior del rotor?
@supercat: Sí, cualquier forma de mejorar localmente la eficiencia ayudaría. Incluso podría segmentar la pala y hacer que los segmentos cambien de tono de forma independiente, por ejemplo, mediante un flap controlado activamente en el borde de salida.

Muy buena pregunta. Una menor eficiencia es exactamente lo mismo que una menor relación de elevación a arrastre.

Los helicópteros tienen mucha resistencia adicional que los aviones de ala fija no tienen:

  • Arrastre de interferencia complejo de la interacción rotor/fuselaje, etc.

  • En vuelo hacia adelante: mayor resistencia inducida, debido a que la superficie de elevación en forma de disco tiene una relación de aspecto mucho más baja que las alas fijas.

  • Parte de este disco es bastante ineficaz: la parte interna, alrededor del plato oscilante, tiene una velocidad lineal muy baja y no contribuye efectivamente a la sustentación, pero sí a la resistencia.

  • Los dos factores nombrados por @Peter Kämpf juegan un papel.

  • El rotor de cola que quema combustible mencionado por @Simon en otra pregunta tampoco ayuda a la eficiencia del combustible.

El rotor que tiene que generar empuje hacia adelante así como empuje vertical no es un factor tan importante en sí mismo. Incline el rotor 10 grados hacia adelante y la sustentación solo se reduce en cos 10 = 1,5 %, mientras genera un empuje hacia adelante de sin 10 = 17 %

¿Por qué los aviones de ala rotatoria son menos eficientes que los aviones de ala fija?
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