Несущее крыло — это подъемный винт или крыло , которое вращается, обеспечивая аэродинамическую подъемную силу. В общем, ротор может вращаться вокруг оси, которая ориентирована по существу либо вертикально, либо из стороны в сторону (по размаху). Все три класса были изучены для использования в качестве несущих винтов, и несколько вариантов использовались на полноразмерных самолетах, хотя на винтокрылых машинах , таких как вертолеты , широкое распространение получило только поворотное крыло с вертикальной осью .
Некоторые типы обеспечивают подъемную силу при нулевой скорости полета вперед, что позволяет осуществлять вертикальный взлет и посадку (VTOL), как в вертолете . Другие, особенно типы со свободным вращением без двигателя, требуют скорости полета вперед так же, как самолет с неподвижным крылом , как и в автожире . Многие из них также могут обеспечить тягу вперед, если потребуется.
Было изобретено множество изобретательных способов преобразования вращения несущего винта в аэродинамическую подъемную силу . Различные типы таких крыльев ротора можно классифицировать в зависимости от оси ротора. Типы включают: [1] [2]
Обычные винтокрылые машины имеют несущие винты с вертикальной осью. К основным типам относятся вертолет с приводными несущими винтами, обеспечивающими как подъемную силу, так и тягу, и автожир с неприводными несущими винтами, обеспечивающими только подъемную силу. Существуют также различные гибридные типы, особенно гиродин , который имеет как приводной винт, так и независимую поступательную тягу, а также остановленный винт , в котором ротор перестает вращаться, действуя как неподвижное крыло в полете вперед.
Когда вращающееся тело проходит через воздух под прямым углом к своей оси вращения, оно испытывает боковую силу в третьем измерении. Этот эффект Магнуса был впервые продемонстрирован на вращающемся цилиндре Густавом Магнусом в 1872 году. Если ось цилиндра выровнена по размаху (из стороны в сторону), то движение вперед по воздуху создает подъемную силу. Вращающееся тело не обязательно должно быть цилиндром, и было изучено множество связанных с ним форм. [2] [3]
Ротор Флеттнера состоит из цилиндра Магнуса с дисковыми концевыми пластинами на каждом конце. Американский гидросамолет Plymouth AA-2004 имел несущие винты Флеттнера вместо основных крыльев и в 1924 году совершил короткие полеты. [2]
Вентилятор с поперечным потоком содержит систему лопастей, расположенных параллельно центральной оси и ориентированных радиально, при этом вентилятор частично или полностью заключен в профильный канал. Благодаря особой форме, вращение вентилятора приводит к втягиванию воздуха на одном конце воздуховода, прохождению через вентилятор и выбрасыванию на другом конце.
FanWing — это подъемный ротор, в котором используется этот принцип . Он может как обеспечивать тягу вперед, выбрасывая воздух назад, так и увеличивать подъемную силу, даже на очень низких скоростях полета, также за счет втягивания воздуха вниз. [4] Прототип БПЛА совершил полет в 2007 году.
Во время Второй мировой войны Фокке-Вульф предложил Triebflügel , в котором несущее крыло с реактивным двигателем расположено вокруг поясницы фюзеляжа. Предлагаемый режим работы заключался в том, чтобы приземляться и взлетать в хвостовом положении , используя крыло в качестве обычного несущего винта. Затем корабль перевернется в горизонтальный полет, и подъемная сила будет обеспечиваться за счет циклического изменения шага крыльев несущего винта, при этом ПВРД на законцовках крыльев теперь будут наклонены для обеспечения тяги вперед. [5]
Несколько лет спустя американский прототип истребителя с круглым крылом Vought XF5U был спроектирован с большими винтами радиальной подъемной силы. Они были направлены вверх, когда корабль находился на земле, создавая циклическое изменение угла атаки или наклона лопастей, когда корабль двигался вперед. Это циклическое изменение вызывало радиальную подъемную составляющую лопастей на горизонтальном участке вращения, что было предназначено для увеличения подъемной силы крыла. [1] Прототип самолета был построен, но проект был закрыт до того, как прототип поднялся в воздух.