Stai parlando di un dispositivo (negli elicotteri il ventilatore di coda che impartisce la spinta orizzontale) che contrasta la coppia impartita al rotore principale (e quindi all'elicottero) dall'aria circostante mentre il rotore principale viene trascinato nell'aria.

Proponi invece di impartire una coppia opposta tramite una ruota di reazione. Ciò conferirebbe effettivamente una coppia opposta per brevi periodi di tempo . Tuttavia, non si ottiene una coppia facendo girare una ruota di reazione a velocità angolare costante, ma modificando e accelerando quella velocità angolare.

Ora la coppia impartita all'elicottero dall'aria attraverso il rotore principale è stabile, o almeno ha una direzione più o meno costante. Pertanto, per contrastare quella coppia, la ruota di reazione dovrebbe accelerare in modo uniforme e indefinito. Chiaramente questo è impossibile da un punto di vista ingegneristico.

Puoi pensarlo anche da una conservazione del momento angolare, senza pensare all'origine delle coppie. L'aria trasmette un costante impulso angolare all'elicottero. Pertanto, il momento angolare del sistema dell'elicottero deve aumentare costantemente (a meno che non ci sia una coppia di contrasto dalla ventola di coda). Quindi o quel momento angolare è la rotazione del corpo dell'elicottero (che è ciò che stiamo cercando di evitare) o quello della ruota di reazione, il cui momento angolare deve aumentare costantemente sotto l'azione dell'impulso angolare al sistema.

Questa è davvero una questione di ingegneria, imo, ma mi piace la fisica applicata.

Esiste un'alternativa alle ruote di reazione, ovvero i propulsori nella parte posteriore che consentono alla macchina di avvicinarsi agli alberi, ai cavi elettrici e in generale a operare nel modo più sicuro possibile in spazi ristretti.

Inoltre, molti modelli di elicotteri utilizzano rotori posteriori canalizzati, come quello mostrato di seguito.

Per contrastare il peso della macchina e la coppia del rotore principale dell'elicottero, la ruota di reazione, come sono sicuro saprai, dovrebbe essere molto pesante o avere una velocità angolare seria per raggiungere un momento angolare sufficiente ed eseguire un utile ruolo di ripristino della stabilità.

La prova del fuoco per la progettazione di elicotteri è, secondo me, i militari incorporano le idee? In caso contrario, probabilmente c'è uno svantaggio per impedire ulteriori ricerche.

EDIT Le altre risposte riguardanti l'accelerazione della ruota di reazione spiegano praticamente la linea sopra, non è solo un drawback, è impossibile da implementare. Dovrei esaminare di più la meccanica delle ruote di reazione prima di rispondere. È la vita. FINE MODIFICA

Per quanto riguarda le leggi della fisica, potresti farlo se ogni tanto utilizzassi il momento angolare memorizzato nel volano per invertire rapidamente la direzione del rotore principale e quindi iniziare a costruire il momento angolare nell'altra direzione.

Svantaggi: Oh ragazzi, da dove cominciare?Sono necessarie pale del rotore simmetriche e quindi probabilmente meno efficienti e una disposizione del piatto oscillante più complessa.Hai bisogno di un albero principale e di attacchi per lame in grado di trasferire coppie folli al rotore durante la manovra di inversione.Sono necessarie disposizioni complesse per consentire al motore di esercitare una coppia finemente controllata sul volano su un'ampia gamma di velocità.E sarà una corsa molto eccitante se il sollevatore scompare per mezzo secondo ogni tanto mentre il rotore si inverte.

La considero un'idea molto interessante, ma chiaramente dovresti usare la ruota come un giroscopio . Far girare semplicemente una ruota coassiale al rotore non raggiungerebbe completamente l'obiettivo, come elaborato da Rod Vance.

Quello che dovresti fare invece è montare la ruota verticalmente . La ruota girerebbe a una velocità costante elevata. Ora, il rotore genera una coppia in una direzione perpendicolare al momento angolare del giroscopio. A causa del modo in cui si somma il momento angolare, il risultato sarebbe un movimento non tanto in imbardata, ma in direzione beccheggio / rollio . Ora potresti dire che questo sostituisce solo un problema con un altro, ma non del tutto: a differenza dell'imbardata, puoi contrastare beccheggio e rollio solo con il rotore principale, attraverso l'uso di ciclico.

Questo da solo però non sarebbe sufficiente: per “trasferire” davvero la coppia tra le direzioni, è necessario cambiare effettivamente l'asse di rotazione della ruota. In altre parole, l'elicottero girerebbe ancora, solo più lentamente! Per alcuni scopi questo potrebbe effettivamente andare bene, almeno in un elicottero drone. Ma per la maggior parte delle applicazioni, è necessario un meccanismo cardanico per cambiare l'asse della ruota senza far ruotare il corpo dell'elicottero. Ciò renderebbe la costruzione molto più complicata.

Molto probabilmente, l'intera cosa non è pratica, ma sarebbe sicuramente interessante provare questo concetto con un drone giocattolo!

Non è possibile utilizzare una ruota di reazione o qualsiasi altro mezzo per resistere alla coppia mediante l'energia immagazzinata in un giroscopio come menzionato sopra. Un meccanismo come una ruota rotante o un volano funzionerebbe in base alla sua inerzia angolare, J, che è direttamente proporzionale alla sua massa e la quantità di coppia che può risparmiare ed erogare non è abbastanza per contrastare la coppia del rotore principale nemmeno di un pochi secondi per una massa di dire una ruota da 100 libbre che è carico morto. È necessario accelerarlo continuamente perché la sua coppia disponibile è già stata spesa per contrastare il rotore. Molto presto si arriva a velocità angolari che sono oltre ogni ragionevole tecnologia.

Usiamo l'elica di un Cessna 172 come esempio di ruota di reazione. Ha un diametro di circa 50 libbre e 72 pollici (il raggio è esponenzialmente correlato a J). Al decollo o durante alcune manovre accelera da 500 rpm a 2500 rpm in un paio di secondi e ti aspetteresti una grande coppia con cui devi fare i conti. È vero che c'è una certa quantità di coppia ma anche per me come pilota che dovrebbe anticiparla non sento molto nulla. Ascolta solo il rombo del motore che sale su di giri.

La ventola di coda ha una fiducia facilmente controllabile a un piccolo costo energetico e può essere adattata a un cambio automatico per funzionare perfettamente con i controlli di beccheggio e imbardata e rende una certa inerzia di autobilanciamento.