Как лопасти винта выдерживают вес вертолета: простой вопрос, неочевидный ответ

Посмотрите на заглавное фото, и вы увидите, в чем загвоздка. Когда вертолет стоит на земле, длинные лопасти свисают вниз. Очевидно, что если они так прогибаются под собственным весом, то вес всего вертолета уж точно не выдержат. И, тем не менее, винтокрылые машины как-то летают.


Подвесить вертолет за лопасти невозможно — их прочности не хватит, чтобы выдержать его вес.
Более того, эти лопасти не закреплены жестко на центральной втулке, их соединяют с ней трехмерные шарниры. Если приподнять одну лопасть, она отклонится вверх, а сам вертолет останется на месте. В полете лопасти совершают сложные маховые движения: колеблются вверх-вниз и вперед-назад. Такую шарнирную конструкцию имеют винты большинства современных вертолетов, а изобретение шарнира в свое время дало серьезный толчок их развитию.






Секрет в центробежной силе
Когда винт раскручивается, на лопасти начинает действовать центробежная сила. Она растягивает их в стороны, не давая согнуться. Теперь они способны принять на себя вес летательного аппарата. Обратите внимание на следующее изображение: вы заметите, что лопасти винта описывают в воздухе не плоский круг, а конус, расширяющийся вверх. В таком положении, центробежная сила уравновешивает силу гравитации.


Вас удивит, насколько велика эта сила. Портал Rcsearch приводит такой расчет. Если взять модель вертолета с лопастями, весящими каждая по 100 гр, и раскрутить их до 1700 об/мин, то величина действующей на них центробежной силы составит 100 кгс! При весе самой модели 1,5 кг, угол конусности в полете составит всего 0,8°.

Кстати, некоторые люди, не знакомые с этими тонкостями, думают, что конусность нужна для повышения устойчивости вертолета — так же, как устойчивость

Источник