helikopter

fra akademiske børn

en helikopter er et fly, der løftes og drives af en eller flere store vandrette rotorer (propeller). Helikoptere klassificeres som roterende vingefly for at skelne dem fra konventionelle fastvingede fly. Ordet helikopter er afledt af de græske ord spiral (spiral) og pteron (vinge). Den motordrevne helikopter blev opfundet af den slovakiske opfinder Jan Bahyl. Den første stabile, fuldt kontrollerbare helikopter placeret i produktion blev opfundet af Igor Sikorsky.

sammenlignet med konventionelle fastvingede fly er helikoptere meget mere komplekse, dyrere at købe og betjene, relativt langsomme, har dårlig rækkevidde og begrænset nyttelast. Den kompenserende fordel er manøvredygtighed: helikoptere kan svæve på plads, vende tilbage og frem for alt tage af og lande lodret. Kun underlagt tankanlæg og belastning/højdebegrænsninger kan en helikopter rejse til ethvert sted og lande hvor som helst med en clearing en rotorskive og en halv i diameter.

Indholdsfortegnelse

applikationer

helikoptere har mange anvendelser, både militære og civile, herunder troppetransport, infanteristøtte, brandbekæmpelse, skibsdrift (http://www.tropicaled.com/helicopter2.htm), erhvervstransport, evakuering af ulykker (inklusive MEDEVAC og luft/hav/bjergredning), politi og civil overvågning, der transporterer varer (nogle helikoptere kan bære slungede belastninger, der rummer akavet formede genstande) eller som en montering til stillbilleder, film-eller tv-kameraer.

historie

siden omkring 400 F.kr. havde kineserne en flyvende top, der blev brugt som børns legetøj. I øvrigt fik Brødrene dette legetøj som børn og var meget fascineret af det. Dette legetøj kom til sidst til Europa via handel, og det er blevet afbildet i et maleri fra 1463. “Pao Phu Tau” var 4.århundrede e. kr. bog i Kina, der beskrev nogle af ideerne i et roterende vingefly.

den første noget praktiske ide om en menneskelig bærehelikopter blev først udtænkt af Leonardo da Vinci i det 15.århundrede, men det var først efter opfindelsen af det drevne fly i det 20. århundrede, at faktiske modeller blev produceret. Udviklere som Jan Bahyl,, Louis Breguet, Paul Cornu, Juan de la Cierva, Emile Berliner, ogneslav Kostovic Stepanovic og Igor Sikorsky var banebrydende for denne type fly. En flyvning af den første fuldt kontrollerbare helikopter blev demonstreret af Ra?teras de Pescara 1916 i Buenos Aires, Argentina. Bell 47 designet af Arthur Young var den første helikopter, der blev licenseret (i marts 1946) til brug i USA.

generering af lift

et konventionelt fly er i stand til at flyve, fordi den fremadrettede bevægelse af dens vinklede vinger tvinger luft nedad, hvilket skaber en modsat reaktion kaldet lift, der tvinger vingerne opad. En helikopter bruger nøjagtig den samme metode, bortset fra at i stedet for at flytte hele flyet, flyttes kun vingerne selv. Helikopterens rotor kan simpelthen betragtes som roterende vinger.

drejning af rotoren genererer løft, men det anvender også en omvendt kraft på køretøjet, der ville dreje helikopteren i den modsatte retning af rotoren. Ved lave hastigheder er den mest almindelige måde at modvirke dette drejningsmoment på at have en mindre lodret propel monteret bag på flyet kaldet en halerotor. Denne rotor skaber tryk, der er i den modsatte retning fra det drejningsmoment, der genereres af hovedrotoren. Når trykket fra halerotoren er tilstrækkeligt til at annullere drejningsmomentet fra hovedrotoren, vil helikopteren ikke rotere rundt om hovedrotorakslen.

hvis halerotoren er indhyllet (dvs.en ventilator indlejret i den lodrette hale) kaldes den en fenestron. En fenestron-rotor bruger et bæltedrevet system til at dreje ventilatoren og er mindre effektiv, men mindre støjende end en traditionel halerotor. Andre helikoptere bruger et” Notar ” design: de blæser luft gennem en lang spalte langs halebommen og bruger coanda-effekten til at producere kræfter for at imødegå drejningsmomentet. Notar er et akronym, der betyder ingen hale rotor. Notarer justerer tryk ved at åbne og lukke et glidende cirkulært dæksel nær enden af halebommen.

et andet alternativ, der sparer vægten af en halebom og rotor, men tilføjer sine egne kompleksiteter, er at bruge to store vandrette rotorer, der drejer i modsatte retninger. Et eksempel er Boeing CH-47 Chinook eller Kamov Ka-50. Alle disse systemer er designet til samme formål: at producere en netto rotationshastighed på nul.

mængden af strøm, der kræves for at forhindre en helikopter i at dreje, er betydelig. En halerotor kan bruge op til 30% af motorens effekt, og denne effekt hjælper ikke helikopteren med at producere løft eller fremadgående bevægelse. For at reducere dette affald under krydstogt er halefinnen vinklet for at producere en sideløft, der hjælper med at imødegå hovedrotorens drejningsmoment. Ved høje hastigheder er det almindeligt, at halefinnen modvirker hele drejningsmomentet, hvilket giver mere strøm til rådighed til fremadgående flyvning. Dette er almindeligt kendt som slip-streaming og kan forekomme, mens i en hover på blæsende dage gør svævende sving vanskelig.

kontrollerende flyvning

nyttig flyvning kræver, at et fly styres i alle tre dimensioner (se flydynamik). I et fastvinget fly er dette let: små bevægelige overflader justeres for at ændre flyets form, så luften, der skynder sig forbi, skubber den i den ønskede retning. I en helikopter er der dog ofte ikke nok lufthastighed til, at denne metode er praktisk.

til rotation omkring den lodrette akse (krøje) anvendes anti-drejningsmomentsystemet. Ved at variere halerotorens tonehøjde ændres det producerede sidelæns tryk. Dobbeltrotorhelikoptere har en forskel mellem de to rotortransmissioner, der kan justeres af en elektrisk eller hydraulisk motor for at transmittere differentielt drejningsmoment og således dreje helikopteren. Krøjekontroller betjenes normalt med anti-drejningsmomentpedaler på gulvet på samme sted som et fastvinget flys rorpedaler.

for tonehøjde (vippe frem og tilbage) eller rulle (vippe sidelæns) ændres eller cykles angrebsvinklen for hovedrotorbladene under rotationen, hvilket skaber en løfteforskel på forskellige punkter i den roterende vinge. Mere løft bag på den roterende vinge vil få flyet til at slå fremad, en stigning til venstre vil medføre en rulle til højre og så videre.

helikoptere manøvrerer med tre flykontroller udover pedalerne. Den kollektive pitch control-håndtag styrer den kollektive tonehøjde eller angrebsvinkel på helikopterbladene sammen, det vil sige lige i hele 360 graders rotationsplan for hovedrotorsystemet. Når angrebsvinklen øges, producerer bladet mere løft. Den kollektive kontrol er normalt en håndtag på pilotens venstre side nær hans ben. Forøgelse af kollektivet og tilføjelse af strøm med gashåndtag får en helikopter til at stige.

gashåndtaget styrer den absolutte effekt, der produceres af motoren, der er forbundet til rotoren ved hjælp af en transmission. Gashåndtaget er et drejegreb på den kollektive kontrol. RPM-kontrol er kritisk for korrekt drift af flere grunde. Helikopterrotorer er designet til at fungere ved et bestemt omdrejningstal. Hvis omdrejningstallet er for lavt, kan der opstå hurtig nedstigning med strøm, kendt som bundfældning med strøm. Hvis omdrejningstallet er for højt, kan der opstå skader på hovedrotornavet på grund af for store kræfter. Generelt skal RPM opretholdes inden for en stram tolerance, normalt et par procent. I mange stempeldrevne helikoptere skal piloten styre motorens og rotorens omdrejningstal. Piloten manipulerer gashåndtaget for at opretholde Rotorens omdrejningstal og regulerer derfor effekten af træk på rotorsystemet. Turbinemotorede helikoptere og nogle stempelhelikoptere bruger servo-feedback loop i deres motorstyringer for at opretholde rotoromdrejningstal og aflaster piloten for rutinemæssigt ansvar for denne opgave.

den cykliske ændrer bladernes tonehøjde cyklisk, hvilket får liften til at variere over rotorskivens plan. Sådan får piloten flyet til at vippe, og helikopteren bevæger sig. Den cykliske styres normalt af stokken foran piloten.

når en helikopter bevæger sig fremad, bevæger rotorbladene på den ene side sig med rotorspidshastighed plus flyets hastighed og kaldes det fremadgående blad. Når bladet svinger til den anden side af helikopteren, bevæger det sig med rotorspidshastighed minus flyhastighed og kaldes tilbagetrækningsbladet. For at kompensere for den ekstra løft på det fremadgående blad og den nedsatte løft på det tilbagetrækkende bladløft er en funktion af en bæreflades angrebsvinkel og dens relative lufthastighed— knivens angrebsvinkel reguleres af geometrien af rotorbladets styresystem og mekanismer, der gør det muligt for knivene at klappe op og ned. Denne kendsgerning med fremrykkende og tilbagetrækkende knive definerer helikopterens hastighedsbegrænsninger.

hvis angrebsvinklen på en vinge, inklusive rotorblade, er for høj, adskilles luftstrømmen over vingen, hvilket medfører øjeblikkeligt tab af løft og øget træk. Denne tilstand kaldes aerodynamisk stall. På en helikopter kan dette ske på en af tre måder.

1. når helikopterhastigheden øges, nærmer de fremadgående knive lydens hastighed og genererer stødbølger, der forstyrrer luftstrømmen over bladet og forårsager tab af løft.
2. efterhånden som helikopterhastighederne stiger, oplever det tilbagetrækkende blad lavere relative lufthastigheder, og kontrollerne kompenserer med højere angrebsvinkel. Med en lav nok relativ lufthastighed og en høj nok angrebsvinkel er aerodynamisk stall uundgåelig. Dette kaldes retreating blade stall.
3. enhver lav rotor RPM flyvetilstand ledsaget af stigende kollektiv tonehøjde ansøgning vil forårsage aerodynamisk stall.

helikoptere er drevne fly, men de kan stadig flyve uden strøm ved at bruge momentum i rotorerne og bruge nedadgående bevægelse til at tvinge luft gennem rotorerne. Rotorerne fungerer som en “vindmølle” og drejer. Denne teknik er kendt som autorotation og vil give helikopterbesætningen et par dyrebare sekunder til hurtigt at finde et landingssted, hvis motoren svigter.

helikoptere er altid designet således, at selvom motorerne fejler, vil autorotation drive halerotoren eller momentforskellen. Helikoptere bevarer alle flykontroller, når de ikke har strøm.

et meget ejendommeligt træk ved cyklisk er, at elevatoren er lavet til at forekomme 90 grader af rotation før hældningsretningen. Dette skyldes, at når man forsøger at vippe en roterende genstand (som en rotor), bevæger den sig vinkelret på kraftens retning. Dette kaldes”gyroskopisk præcession”. Så styringskræfterne på rotoren drejes 90 grader før den ønskede bevægelse. For eksempel kræver bevægelse fremad mindre løft foran på disken og mere løft bag på disken, så piloten skubber cyklisk fremad. Helikopterens kontrolforbindelser roterer pitchingskræfterne 90 grader bagud mod rotorspinnet for at skubbe på siderne af rotoren snarere end dens for-og bagside.

det tog opfindere mange år at genkende præcession og lære at arrangere cyklikkens kontrolsystem for at overvinde det.

begrænsninger af roterende vingeflyvning

den mest åbenlyse begrænsning af helikopteren er dens langsomme hastighed. Den nuværende rekord er omkring 400 km / t sat af vestland Gaupe. Der er flere grunde til, at en helikopter ikke kan flyve så hurtigt som et fastvinget fly.

• når helikopteren er i ro, bevæger Rotorens ydre spidser sig med en hastighed bestemt af bladets længde og omdrejningstallet. I en bevægende helikopter afhænger bladernes hastighed i forhold til luften imidlertid af helikopterens hastighed såvel som på deres rotationshastighed. Lufthastigheden for det fremadrettede rotorblad er meget højere end selve helikopteren. Det er muligt for dette blad at overskride lydens hastighed og dermed producere meget øget træk og vibration. Det er teoretisk muligt at have spiralformede rotorer, der i princippet ligner vinger med variabel tonehøjde, som kunne overstige lydens hastighed, men ingen aktuelt kendte materialer er lette nok, stærke nok og fleksible nok til at konstruere dem.
• de fleste rotorer er ikke stive. Fordi det fremadgående blad har højere lufthastighed end det tilbagetrækende blad, ville et perfekt stift blad generere mere løft på den side og vippe flyet over. Som følge heraf er rotorblade designet til at” klappe ” – løfte og dreje på en sådan måde, at det fremadgående blad klapper op og udvikler en mindre angrebsvinkel, hvilket giver mindre løft end et stift blad ville. Omvendt udvikler de tilbagetrækende bladklapper ned, udvikler en højere angrebsvinkel og genererer mere løft. Ved høje hastigheder er kraften på rotorerne sådan, at de “klapper” for meget, og det tilbagetrækkende blad kan nå for høj en vinkel og gå i stå. I nogle designs er navet stift. Bladene er lavet af kompositter, der kan bøjes uden at gå i stykker. Fuldt stive rotorer eksisterer og skaber meget lydhøre helikoptere. I de fleste sådanne designs varieres elevatoren cyklisk og i henhold til helikopterens hastighed. Justeringen sker enten ved at justere angrebsvinklen på knivene eller ved hjælp af motordrevne vakuumanordninger, der suger luft ind i knivene og justerer liften.

• Rotorhead design er en begrænsende faktor på mange helikoptere. Situationer med lav eller negativ G, der opstår i et halvstivt system, vil resultere i, at klingen klapper ned, indtil den rammer halebommen eller anden flyskrogstruktur, efterfulgt af rotorseparation og katastrofal terrænpåvirkning.

• helikoptere er modtagelige for potentielt katastrofale hvirvelringeffekter. I disse får den nedadgående vind fra rotoren en cirkulær hvirvel til at danne sig omkring rotoren. Hvis denne ring forstærkes af terræn, vind, regn eller havspray, kan helikopteren miste nok løft til at slå sig ned med strøm og ramme jorden.

i løbet af de sidste år af det 20.århundrede designere begyndte at arbejde på helikopter støjreduktion. Bysamfund har ofte udtrykt stor modvilje mod støjende fly, og politi-og passagerhelikoptere kan være upopulære. Redesignene fulgte lukningen af nogle byheliporter og regeringens handling for at begrænse flyveveje i nationalparker og andre steder med naturlig skønhed.

helikoptere vibrere. En ujusteret helikopter kan let vibrere så meget, at den ryster sig fra hinanden. For at reducere vibrationer har alle helikoptere rotorjusteringer for højde og tonehøjde. De fleste har også vibrationsdæmpere til højde og tonehøjde. Nogle bruger også mekaniske feedback-systemer til at fornemme og modvirke vibrationer. Normalt bruger feedback-systemet en masse som en” stabil reference”, og en kobling fra massen driver en klap for at justere Rotorens angrebsvinkel for at imødegå vibrationen. Justering er vanskelig, dels fordi måling af vibrationen er hård. Det mest almindelige justeringsmålesystem er at bruge en stroboskopisk flashlampe og observere malede markeringer eller farvede reflektorer på undersiden af rotorbladene. Det traditionelle lavteknologiske system er at montere farvet kridt på rotorspidserne og se, hvordan de markerer et linnedark.

Landing

på et skib

et helo-dæk er en helikopterplade på et skibs dæk, normalt placeret på agterenden og altid fri for forhindringer, der ville vise sig farlige for en helikopterlanding. I den amerikanske flåde kaldes det almindeligvis og korrekt flydækket. Landing om bord for nogle helikoptere hjælpes dog med brug af en nedtrækningsanordning, der involverer fastgørelse af et kabel til en sonde i bunden af flyet inden landing. Spændingen opretholdes på kablet, når helikopteren falder ned, hvilket hjælper piloten med nøjagtig placering af flyet på dækket; en gang på dækket låses bjælker tæt på sonden og låser flyet til flydækket. Denne enhed blev banebrydende af Royal Canadian Navy og blev kaldt “Beartrap”. amerikansk. Navy implementering af denne enhed, baseret på Beartrap, kaldes “RAST”-systemet (til Recovery Assist, Secure og Traverse) og er en integreret del af LAMPS MK III (SH-60B) våbensystem.

farer ved helikopterflyvning

som med ethvert køretøj i bevægelse kan drift uden for sikre regimer resultere i tab af kontrol, strukturelle skader eller dødsfald. For helikoptere er farerne særligt akutte, da de flyver i relativt lav højde med lidt tid til at reagere på en pludselig begivenhed. Følgende er en liste over nogle af de potentielle farer:

• Retreating blade stall
• bundfældning med effekt
• Jordresonans
• lav-G tilstand
• drift inden for det skraverede område af højdehastighedsdiagrammet

hver af disse tilstande er potentielt dødelig, og genopretning er muligvis ikke mulig. Af denne grund kræver god lodsning drift inden for sikre flyregimer og undgå farlige forhold for enhver pris.

helikoptermodeller og identifikation

ved identifikation af konventionelle helikoptere under flyvning er det nyttigt at vide, at rotoren fra en fransk, russisk, sovjetisk eller Ukrainsk designet helikopter roterer mod uret, mens den fra en helikopter bygget i Italien, Storbritannien eller USA roterer med uret (Se liste over helikoptermodeller).

nogle virksomheder udvikler fjernstyrede varianter af lette helikoptere til brug i fremtidige slagmarker.

hybridtyper, der kombinerer funktioner i helikoptere og fastvingede design, inkluderer den eksperimentelle Fairey Rotodyne fra 1950 ‘ erne og Bell Boeing Osprey, som er på bestilling af US Marine Corps og er det første masseproducerede vipperotorfly, der går i drift.

en helikopter bør ikke forveksles med en autogyro, som er en historisk forgænger for helikopteren, der får løft fra en ikke-drevet rotor.

nogle almindelige kælenavne til helikoptere er “copter”, “chopper”, “hvirvlende fugl”, “helo” (almindelig U. S. Marinebrug) eller” paraffin budgie ” (sidstnævnte udtryk bruges mest i den britiske offshore olieindustri).

• skabelon: US patent : “Fly, især fly af den direkte lift amfibie type og midler til konstruktion og drift af samme “
• historie helikoptere (http://centennialofflight.com/history/helicopter.html)
• side med et billede af en kinesisk flyvende top (http://www.aerospaceweb.org/design/helicopter/history.shtml)
• Helikopterudvikling i begyndelsen af det 20. århundrede (http://www.centennialofflight.gov/essay/Rotary/early_20th_century/HE2.htm)
• beskrivelse af en helikopter (http://www.centennialofflight.gov/essay/Dictionary/helicopter/DI27.htm)

lister over Fly / flyproducenter | flymotorer / Flymotorproducenter

lufthavne | flyselskaber | luftstyrker | flyvåben | missiler / tidslinje for luftfart