로터 고체

로터 고형성은 로터크래프트, 프로펠러 및 풍력 터빈의 설계 및 분석에 사용되는 무차원 수량이다.로터 고형도는 로터 내 단면비와 블레이드 수의 함수로서 로터크래프트 실험에서 기하학적 유사성을 보장하기 위한 파라미터로 널리 사용된다.모멘텀 이론에서 리프팅 로터 시스템이 이상적인 액추에이터 디스크에 얼마나 가까운지 측정값을 제공한다.또한 리프트가 발생할 때 로터 디스크 전체에서 유체 속도를 결정하는데 중요한 역할을 하며, 결과적으로 로터의 성능, 로터 주위의 다운워시 양, 로터가 생성하는 소음 수준도 중요하다.크기가 다른 로터 간 성능 특성 비교에도 사용된다.헬리콥터의 회전자 고체 비율의 일반적인 값은 0.05 - 0.12 범위에 포함된다.^[1]

정의들

로터 고형도는 로터 디스크 면적에 대한 로터 블레이드 면적의 비율이다.^[2]

$N{\displaystyle }$ ${\displaystyle N}$ 블레이드가$$ 있는 로터의 경우, 각 $반지름{\displaystyle }$ R ${\displaystyle R}$ 및$$ $현현{\displaystyle }$ c ${\displaystyle c$ 로터 솔리드리티 $\sigma {\displaystyle }$ ${\displaystyle \sigma}$은(으):

${\displaystyle \sigma \equiv {\frac {A_{b}}}={\frac {CncR}{\pi R^{2}}={\frac {Nc}{\pi R}}}}}}}}$

여기서 $A{\displaystyle {}_{}}$ ${\displaystyle b_{}}$ ${\$는 블레이드 영역이고$$ $A{\displaystyle {}_{}}$ ${\displaystyle d_{}}$ ${\$는 디스크$$ 영역이다.

직사각형이 아닌 평면 형태를 가진 블레이드의 경우, 고체는 종종 다음과 같이 등가 가중 형식을^[3] 사용하여 계산된다.

${\displaystyle \sigma _{e}\equiv {\frac {1}{R}\int _{0}^{R}w(r)\\\sigma(r)dr}$

여기서:

• ${\displaystyle w}$ ${\displaystyle w}$은(는) 블레이드 섹션에 해당하는 가중치 기능임
• ${\displaystyle \sigma }$ ${\displaystyle \sigma}$은(는) 블레이드 섹션에 해당하는 솔리드임$$
• ${\displaystyle r}$ ${\displaystyle r}$은(는) 블레이드 섹션에 대한 반경 길이임$$

체중 기능은 직사각형 블레이드 평면 형태를 가진 등가 로터에 비해 일정하다고 가정되는 공기역학적 성능 매개변수에 의해 결정된다.예를 들어, 로터 추력 계수가 일정하다고 가정할 때, 체중 함수는 다음과 같이 나타난다.

${\displaystyle ww(r)=3r^{2}}$

그리고 그에 상응하는 가중 고형비(weighted solidity ratio)^[2]는 추력-추력-고형비로 알려져 있다.

로터 출력 또는 토크 계수가 일정하다고 가정할 때 체중 기능은 다음과 같다.

${\displaystyle ww(r)=4r^{3}}$

그리고 그에 상응하는 가중 고형비(weighted solidity ratio)는 동력 또는 토크-배율 고형비(dolidity rat이 고체 비율은 프로펠러 설계에 사용되는 활성 계수와 유사하며 풍력 터빈 해석에도 사용된다.그러나 헬리콥터 설계에는 거의 사용되지 않는다.^[2]

기하학적 의의

로터나 프로펠러 기하학이 어떻게 생겼는지에 대한 조잡한 생각은 로터 고체비에서 얻을 수 있다.스터브 및/또는 블레이드 수가 더 많은 로터는 로터 디스크의 더 큰 부분을 차지하기 때문에 솔리드 비율이 더 크다.헬리콥터와 같은 로터크래프트는 일반적으로 고정익 프로펠러와 해양 프로펠러에 비해 고체 비율이 매우 낮은 블레이드를 사용한다.

참조