第 4 集 · A2 · 5 分钟
天气天空 · 第4集 · Почему вертолёты летают так медленно
适合听读练习的俄语真实语料。片段原文开头：Привет всем любителям физики и физического эксперимента. С вами Андрей Щетников.
中俄字幕
Привет всем любителям физики и физического эксперимента.
大家好，欢迎所有物理学和物理实验爱好者。
С вами Андрей Щетников.
我是安德烈·谢季尼科夫。
И сегодня мы разберемся с одним весьма любопытным вопросом: чем ограничена скорость
今天，我们将探讨一个非常有趣的问题：直升机的飞行速度究竟受什么限制？
полета вертолета?
直升机的飞行速度究竟受什么限制？
Ну, как известно, даже самые быстрые вертолеты классической схемы развивают скорость
众所周知，即使是最快的常规构型直升机，其速度也仅能达到每小时300至350公里左右。
в районе 300-350 километров в час, а самолеты летали на такой скорости еще сто лет
而飞机早在一百年前就已达到这样的速度，
назад, а потом они летали все быстрее и быстрее.
之后更是一次次突破更高速度。
Так что же получается, что конструкторы вертолетов не могли ничего придумать такого,
那么，难道直升机设计师就无法想出某种方法，
что позволило бы увеличить скорость еще?
来进一步提升飞行速度吗？
А всё дело в том, что когда мы рассматриваем летящий вертолёт, нам надо обращать
其实，关键在于当我们观察一架飞行中的直升机时，必须关注
внимание не только на то, с какой скоростью движется корпус вертолёта, но ещё и на
不仅要注意直升机机身的运动速度，还要注意
то, с какой скоростью при этом движутся его
其旋翼的运动速度，尤其是旋翼尖端的运动速度。
лопасти, прежде всего концы лопастей.
其旋翼的运动速度，尤其是旋翼尖端的运动速度。
И получается, что лопасти вертолёта в полёте участвуют в двух движениях: в
结果是，直升机旋翼在飞行中同时参与两种运动：
поступательном вместе с корпусом и во вращательном.
一种是随机身一起的平移运动，另一种是旋转运动。
И вот это наличие двух движений и приводит к тому, что
正是这两种运动并存，导致了一系列速度限制，接下来我们就来分析这些限制。
появляется ряд ограничений на скорость, с которыми мы сейчас с вами и разберёмся.
正是这两种运动并存，导致了一系列速度限制，接下来我们就来分析这些限制。
Пусть вертолёт раскрутил свой ротор, поднялся и завис над землей.
假设直升机已启动旋翼、升空并悬停在地面上方。
При этом скорости вращательного движения ротора достигают максимального значения на
此时，旋翼旋转运动的速度在旋翼尖端达到最大值。
концах лопастей.
此时，旋翼旋转运动的速度在旋翼尖端达到最大值。
Пусть теперь вертолет движется вперед с некоторой скоростью.
现在假设直升机以一定速度向前飞行。
Эту скорость поступательного движения надо прибавить ко всем скоростям вращательного
这种平移运动速度需叠加到所有旋转运动速度上。
движения. В результате у нас получится вот такая картинка распределения скоростей, и
结果得到如下的速度分布图，
она перестала быть симметричной.
该分布不再对称。
Скорость кольца наступающей лопасти относительно воздуха увеличилась, а скорость
迎风侧桨叶尖端相对于空气的速度增大了，而
конца отступающей лопасти уменьшилась.
背风侧桨叶尖端的速度减小了。
И это изменение тем больше, чем больше скорость вертолета.
直升机速度越大，这种变化越显著。
Ясно, что дальше эту скорость наращивать не получится, потому что уже сейчас ближняя
显然，速度不能再继续增加，因为此时靠近旋转轴的背风侧桨叶一半已开始倒流，
к оси половина отступающей лопасти движется задом наперед, и эта лопасть практически
该桨叶实际上已无法产生升力。
не создает подъемной силы.
该桨叶实际上已无法产生升力。
и если отступающие лопасти вообще не будут создавать подъёмной силы, то тогда
如果后退桨叶完全不产生升力，那么
получится, что наступающие лопасти своей увеличенной подъёмной силой будут кренить
前进桨叶因升力增大而会使直升机倾斜，
вертолёт, и этой силе будет нечего противопоставить.
且这种力将无法被抵消。
Ну а отсюда возникает вывод, что
由此可得出结论：
поступательная скорость движения вертолёта должна быть в несколько раз меньше, чем
直升机的平移速度应比
вращательная скорость, с которой движутся
旋翼叶片尖端的旋转速度。
концы лопастей этого вертолёта.
该直升机的旋翼叶片尖端。
И давайте я буду считать, что скорость конца лопасти в три раза больше
我假设叶片尖端的速度是平移速度的三倍。
поступательной скорости вертолёта.
直升机的平移速度。
Ну, тогда отступающая лопасть будет двигаться относительно воздуха со скоростью 3v
那么，后退桨叶相对于空气的速度将是3v。
минус v, то есть 2v, а
减去v，即2v，而
наступающая лопасть, здесь наоборот надо складывать v плюс 3v, всего 4v.
迎风桨叶处则相反，需将v与3v相加，总计4v。
Ну и скорости концов здесь различаются в два раза.
此处叶尖速度相差两倍。
И вот здесь возникает второе ограничение, поскольку вот конец наступающей лопасти
于是这里出现了第二个限制条件：迎风桨叶的叶尖
движется относительно воздуха быстрее всего, а при этом сама лопасть должна работать
相对于空气运动得最快，而桨叶本身必须在亚音速状态下工作。
в дозвуковом режиме.
这必须在亚音速模式下进行。
Это означает, что вот эта скорость 4v не
这意味着这个4v的速度
может превышать скорости звука, а должна быть даже несколько меньше нее.
不能超过声速，甚至应略低于声速。
Для оценки возьмём, что 4v— это скорость звука, 1200 км
为估算起见，设4v等于声速，即1200公里/小时。
в час. Ну, тогда мы, чтобы узнать скорость вертолёта, должны поделить эту 1200 на 4,
那么，为求出直升机的速度，我们需要将1200除以4。
вот и получаем 300 км в час.
这样我们就达到了每小时300公里。
а если конечно здесь будет не тройка, а число несколько меньше тройки, ну тогда у
当然，如果这里的数值不是3，而是略小于3的数，那么……
нас ситуация улучшится, потому что и здесь будет не четверка, а число несколько
我们的情况就会改善，因为这里的数值也不再是4，而是略小于4。
меньше четверки.
小于4。
Но тем не менее видно, что игра происходит именно вот здесь.
但无论如何，可以看出，关键就在这里。
Чуть- чуть выигрываем, получаем не триста, а триста пятьдесят.
我们稍微占点优势，得到的不是300，而是350。
И опять же я должен сказать, что пока что конструкция вертолёта, которую я
我必须再次说明，目前我所分析的直升机结构，
рассматривал, это классическая конструкция с одним винтом, и вот результаты, которые
是一种带单旋翼的经典构型，而我们得到的就是这种构型的结果。
мы для неё получили.
而我们得到的就是这种构型的结果。
а дальше начинаются разные конструкторские и организационные.
接下来则涉及各种设计和组织层面的问题。
来源：GetAClass - Физика в опытах и экспериментах · CC BY 3.0