헬리콥터가 비행기보다 낮게 나는 이유는 무엇입니까?

공기역학과 항공학 이론의 복잡성에 익숙하지 않은 사람이 비교를 시작하면 самолет и 헬리콥터, 그러면 그들의 "능력"에 관해 그는 질문을 갖게 될 것입니다. 운반 능력과 속도로 인해 모든 것이 다소 명확하지만(라이너는 더 강력하고 더 큽니다) 리프팅 높이(천장)와 관련하여 의문이 생깁니다.


왜 한 항공기는 높은 높이까지 올라갈 수 있는데 다른 항공기는 그럴 수 없나요? 31.09.1977년 226월 37650일 소련 조종사 A. Fedotov가 Mikoyan 설계국에서 개발한 E-XNUMXM 항공기 프로토타입으로 기록 상한선을 달성했다는 사실을 독자들에게 상기시켜 드리겠습니다. 차는 XNUMXm까지 상승했습니다.


헬리콥터 중에는 기록 보유자도 있습니다. 프랑스인 J. Boulet가 조종한 Aérospatiale SA.315B Lama는 1972년에 12442m까지 올랐습니다.

헬리콥터 디자인 특징

현대의 프로펠러 구동 항공기는 많은 항공기가 할 수 없는 일을 할 수 있지만, 이와 관련하여 격차를 줄이려고 노력하고 있습니다. 헬리콥터는 크기에 따라 제한되는 최소 크기의 플랫폼에서 수직으로 이륙할 수 있으며 원하는 만큼 한 장소 위를 호버링할 수 있습니다. 오늘날의 헬리콥터는 옆으로 날 수 있고 심지어 뒤로도 날 수 있습니다. 그러나 그들은 높이 올라갈 수 없습니다. 대부분의 자동차의 최대 거리는 4-6km입니다.

천장은 어떤가요?

모든 항공기에는 두 가지 유형의 최고 고도가 있습니다. 첫 번째는 정적입니다. 이것은 헬리콥터가 얻을 수 있는 수천 미터이며 프로펠러로 인해 수직으로만 상승합니다. 민간 모델의 경우 정적 천장 범위는 2~4km, 군용 모델의 경우 5~6m입니다.


그러나 실제로 헬리콥터는 훨씬 더 높이 올라갑니다. 어떻게? 이를 위해서는 운동에너지가 위치에너지로 변환될 때 수평 가속도를 사용해야 합니다. 물리적이고 과학적인 계산으로 텍스트를 복잡하게 하지 않기 위해 간단히 말해 보겠습니다. 자동차가 지면과 평행하게 비행하면서 가속할수록 자동차의 높이는 더 높아집니다. 조종사의 경우 이러한 "트릭"은 곡예 비행 "컬렉션"에 포함되며 "슬라이드"라고 합니다. 헬리콥터는 왜 높이 날지 못하는 걸까요?

낮은 공기 밀도

비행기는 특별한 날개 프로필에 의해 생성된 양력에 의해 공중에 유지됩니다. 여객기에 프로펠러가 있으면 프로펠러도 앞으로 당기고 제트 엔진은 같은 방향으로 밀어냅니다.


강력한 발전소 덕분에 이러한 항공기는 날개를 거의 사용하지 못하고 로켓처럼 수직으로 올라갈 수 없습니다. 공기가 희박한 높은 고도에서 항공기는 날개뿐 아니라 엔진의 힘으로 움직입니다.


헬리콥터는 어떻습니까? 원뿔을 형성하는 나사의 회전으로 인해 위쪽으로 올라갑니다. 이곳의 리프트는 비행기와는 성격이 다릅니다. 이는 블레이드 아래와 그 위의 압력 차이로 인해 발생합니다. 회전하면서 공기가 기계의 프로펠러를 누르는 곳에서 공기를 아래로 밀어 올려 공기를 "강제"합니다. 높은 고도에서는 대기가 희박합니다. 고도가 높아질수록 밀도가 낮아집니다. 그리고 헬리콥터 블레이드가 아래로 밀어서 양력을 생성하는 것은 전혀 없습니다.

엔진과 그 힘

연료 혼합물을 준비하려면 연료뿐만 아니라 산소도 필요합니다. 그리고 고도에는 거의 없습니다. 결과적으로 엔진이 불안정하게 작동하기 시작하고 완전히 멈출 위험이 있습니다. 그건 그렇고, 위에서 언급 한 프랑스 기록 보유자에게 일어난 일입니다. 그는 자동 회전 덕분에 기적을 통해 비극을 피할 수있었습니다 (프로펠러가 스스로 회전하고 동력 장치가 작동하지 않을 때).


이론적으로는 엔진 출력과 로터 속도를 높이면 문제를 해결할 수 있습니다. 하지만 이 작업을 끝없이 수행할 수는 없습니다. 원심력의 영향으로 블레이드가 간단히 벗겨질 것입니다.


이는 헬리콥터가 "비행기" 속도에 도달할 수 없는 이유 중 하나이기도 합니다. 과학적으로 말하면 이는 블레이드 표면 일부 주위의 흐름 중단으로 제한됩니다. 간단히 말하면, 헬리콥터의 최대 양력은 로터의 특정 받음각(틸트)(최대 13°)과 속도에서만 구현됩니다. 항공기가 더 높이 상승할수록 양력을 제공하기 위해 블레이드가 더 많이 회전합니다.


그러나 비행기는 어떻습니까? 결국 엔진에도 산소가 필요합니까? 피스톤 엔진에 관해 이야기하면 기록은 1938년에 세워졌으며 이탈리아의 Mario Pezzi에 속합니다. 그의 차인 Caproni Ca.161은 17083m의 "놀라운" 높이까지 올랐습니다. 이는 그 당시는 물론이고 오늘날에도 성취로 간주됩니다!


이 기록은 1995년에 깨졌다. 사실, 그다지 많지는 않습니다. 유인 프로펠러 비행기 Grob Strato 2C는 18561m(다른 출처에 따르면 18552km)까지 상승했습니다. 그건 그렇고, 이 항공기의 운명은 부럽지 않았습니다. 단 29 번의 비행을 한 후 작동이 중단되었습니다. 어쩌면 제목의 불행한 첫 번째 단어 때문일까요(러시아어로 읽었다면)?


하지만 엔진으로 돌아가 보겠습니다. 현대의 제트여객기는 헬리콥터보다 더 높이 날 수 있는 것은 양력의 원리가 다르기 때문만은 아닙니다. 공기 흐름은 헬리콥터로는 도달할 수 없는 빠른 속도로 내연 기관으로 들어갑니다. 소량의 산소는 터보차저를 사용한 압축으로 부분적으로 보상됩니다. 현대 여객기는 흐름의 항력을 줄이기 위해 10-12km 높이까지 올라갑니다. 결과는 타협입니다. 엔진이 정지하고 공기가 아래에서 빠르게 비행하는 것을 "방지"하기 때문에 더 높이 올라갈 수 없습니다.

기타 이유

헬리콥터는 높은 고도용으로 설계되지 않았습니다. 예를 들어 헬리콥터의 설계는 저온에 적합하지 않습니다. 이는 유압 장치, 일부 엔진 요소, 압력이 가해지지 않은 객실 및 내부에 위험합니다. 공기가 부족하면 조종사는 산소 마스크를 사용하고 가스 실린더를 설치해야 하므로 기계의 무게가 증가합니다.


예, 이러한 단점은 모두 제거될 수 있습니다. 그런데 왜 – 새로운 기록을 세우려고 합니까? 헬리콥터는 항공 여행을 위한 소형 차량으로 화물과 승객을 접근하기 어려운 곳으로 운송합니다. 전반적으로 헬리콥터는 비행기보다 저렴하지만 특정 기술 "능력"에서는 더 좋습니다. 더 높이 올라가서 더 멀리 비행해야 한다면 여객기가 이용 가능합니다. 모든 것이 논리적이고 경제적으로 실행 가능해야 합니다.

개요

현재 헬리콥터는 3~4km 높이까지 올라갑니다. 더 높은 고도는 필요하지 않습니다. 더욱이, 많은 국가에서 이러한 공기 기계의 한도는 완전히 수백 미터로 제한되어 있습니다. 이론적으로는 프랑스 기록보다도 훨씬 높은 수준의 헬리콥터를 만드는 것이 가능하다. 그러나 이것은 의미가 없으며 필요하지도 않습니다. 예외적으로 구조작업을 언급할 수 있다. 결국 표준 헬리콥터조차도 제조업체가 설정한 수준 이상으로 올라갈 수 있습니다.


예를 들어, 동일한 기록 보유자 Aérospatiale SA.315B Lama는 천장 높이가 5,4km에 불과했지만 높이는 12km였습니다. Sikorsky CH-54 Tarhe 화물 차량의 경우 최대 고도는 5600m이고 11000m에 도달했습니다. 그러나 이것은 "애지중지"하고 위험한 것입니다. 구조 비행의 경우 "바"가 크게 초과되지 않습니다. 예를 들어, 1970년에 천장 높이 4m로 설계된 소련 Mi-5500는 해발 6000m의 파미르 산맥에서 환자를 대피시켰습니다.