az akadémiai gyerekektől
a helikopter olyan repülőgép, amelyet egy vagy több nagy vízszintes rotor (légcsavar) emel és hajt. A helikoptereket forgószárnyú repülőgépeknek minősítik, hogy megkülönböztessék őket a hagyományos rögzített szárnyú repülőgépektől. A helikopter szó a görög helix (spirál) és pteron (szárny) szavakból származik. A motorral hajtott helikoptert Jan Bahyl Szlovák feltaláló találta fel. Az első stabil, teljesen irányítható helikoptert, amelyet gyártásba helyeztek, Igor Sikorsky találta ki.
Robinson Helicopter Company (USA) R44, az R22 négyüléses fejlesztése.
a hagyományos rögzített szárnyú repülőgépekhez képest a helikopterek sokkal összetettebbek, drágábbak vásárolni és üzemeltetni, viszonylag lassúak, alacsony hatótávolságúak és korlátozott hasznos teherbírásúak. A kompenzáló előny a manőverezhetőség: a helikopterek lebeghetnek a helyükön, hátramenetben, és mindenekelőtt függőlegesen felszállhatnak és leszállhatnak. Csak az üzemanyagtöltő berendezések és a terhelés/magasság korlátozások függvényében a helikopter bármely helyre utazhat,és bárhol leszállhat egy másfél átmérőjű rotortárcsával.
tartalom
Alkalmazások
a helikoptereknek számos felhasználása van, mind katonai, mind polgári célokra, beleértve a csapatszállítást, a gyalogsági támogatást, a tűzoltást, a fedélzeti műveleteket (http://www.tropicaled.com/helicopter2.htm), az üzleti szállítást, a balesetek evakuálását (beleértve a MEDEVACOT és a légi/tengeri/hegyi mentést), a rendőrséget és a polgári megfigyelést, az áruk szállítását (egyes helikopterek teherhordó rakományokat szállíthatnak, kínos alakú tárgyak befogadására), vagy állóképek, film-vagy televíziós kamerák tartójaként.
történelem
KR.E. 400 körül a kínaiaknak volt egy repülő teteje, amelyet gyermekjátékként használtak. Mellesleg, a Wright fivérek kaptak ez a játék, mint a gyerekek, és nagyon lenyűgözte azt. Ez a játék végül a kereskedelem útján jutott el Európába, és egy 1463-as festményen ábrázolták. A “Pao Phu Tau” 4. századi könyv volt Kínában, amely leírta néhány ötletet egy forgószárnyas repülőgépen.
az embert szállító helikopter első, kissé praktikus ötletét Leonardo da Vinci fogalmazta meg először a 15.században, de csak a motoros repülőgép 20. századi feltalálása után készültek tényleges modellek. Olyan fejlesztők, mint Jan Bahyl , Louis Breguet, Paul Cornu, Juan de la Cierva, Emile Berliner, Ogneslav Kostovic Stepanovic és Igor Sikorsky úttörő szerepet játszottak ebben a típusú repülőgépben. Az első teljesen irányítható helikopter repülését Ra bizonyította?teras de Pescara 1916-ban Buenos Airesben, Argentínában. Az Arthur Young által tervezett Bell 47 volt az első helikopter, amelyet 1946 márciusában engedélyeztek az Egyesült Államokban való használatra.
emelés generálása
egy hagyományos repülőgép azért képes repülni, mert szögletes szárnyainak előre irányuló mozgása lefelé kényszeríti a levegőt, ellentétes reakciót hozva létre, amelyet emelésnek hívnak, amely felfelé kényszeríti a szárnyakat. A helikopter pontosan ugyanazt a módszert alkalmazza, azzal a különbséggel, hogy az egész repülőgép mozgatása helyett csak magukat a szárnyakat mozgatják. A helikopter forgórészét egyszerűen forgó szárnyaknak lehet tekinteni.
az Eurocopter EC120B nyolclapú fenestronja.
a rotor elfordítása emelést generál, de fordított erőt is alkalmaz a járműre, amely a helikoptert a rotorral ellentétes irányba forgatná. Alacsony sebességnél a nyomaték ellensúlyozásának leggyakoribb módja egy kisebb függőleges légcsavar felszerelése a repülőgép hátuljára, az úgynevezett farokrotor. Ez a rotor tolóerőt hoz létre, amely ellentétes irányban van a fő rotor által generált nyomatékkal. Ha a farokrotorból származó tolóerő elegendő a fő rotor nyomatékának kioltásához, a helikopter nem forog a fő rotor tengelye körül.
ha a farokrotor burkolva van (azaz a függőleges farokba ágyazott ventilátor), akkor fenestronnak nevezzük. A fenestron rotor szíjhajtású rendszert használ a ventilátor elfordításához, kevésbé hatékony, de kevésbé zajos, mint egy hagyományos farokrotor. Más helikopterek “közjegyzői” kialakítást használnak: levegőt fújnak egy hosszú résen keresztül a farokgém mentén, a coanda-effektus felhasználásával erőket hoznak létre a nyomaték ellensúlyozására. A Notar egy rövidítés, ami azt jelenti, hogy nincs farok rotor. A közjegyzők a tolóerőt úgy állítják be, hogy a farokgém vége közelében egy csúszó kör alakú fedelet nyitnak és zárnak.
egy másik alternatíva, amely megtakarítja a farokgém és a rotor súlyát, de növeli a saját bonyolultságát, két nagy vízszintes rotor használata, amelyek ellentétes irányba fordulnak. Példa erre a Boeing CH-47 Chinook vagy a Kamov Ka-50. Ezeket a rendszereket ugyanarra a célra tervezték: a nettó forgási sebesség nulla.
a helikopter forgásának megakadályozásához szükséges teljesítmény jelentős. A farokrotor a motor teljesítményének akár 30% – át is felhasználhatja, és ez a teljesítmény nem segíti elő a helikopter emelését vagy előre mozgását. Ennek a hulladéknak a csökkentése a körutazás során, a farokszárny ferde, hogy oldalirányú emelést hozzon létre, amely segít ellensúlyozni a fő rotor nyomatékát. Nagy sebességnél gyakori, hogy a farokúszó ellensúlyozza a teljes nyomatékot, így több erő áll rendelkezésre az előre repüléshez. Ez közismert nevén slip-streaming, és akkor fordulhat elő, míg a hover szeles napokon, hogy lebeg fordul nehéz.
irányító repülés
hasznos repülés megköveteli, hogy a repülőgépet mindhárom dimenzióban irányítsák (lásd repülési dinamika). Rögzített szárnyú repülőgépeknél ez egyszerű: a kis mozgatható felületeket úgy állítják be, hogy megváltoztassák a repülőgép alakját, hogy a múltba rohanó levegő a kívánt irányba tolja. Egy helikopterben azonban gyakran nincs elég sebesség ahhoz, hogy ez a módszer praktikus legyen.
a függőleges tengely (elfordulás) körüli forgáshoz az anti-nyomaték rendszert használják. A farokrotor hangmagasságának változtatása megváltoztatja az előállított oldalirányú tolóerőt. A kettős rotoros helikopterek között különbség van a két rotorátvitel között, amelyet elektromos vagy hidraulikus motorral lehet beállítani a differenciálnyomaték továbbítására és így a helikopter elforgatására. Az elfordulásvezérlőket általában nyomatékgátló pedálokkal működtetik, a padlón, ugyanazon a helyen, mint a rögzített szárnyú repülőgép kormánypedáljai.
dőlésszög (előre-hátra billentés) vagy tekercselés (oldalra billentés) esetén a fő rotorlapátok támadási szöge a forgás során megváltozik vagy ciklikussá válik, emelési különbséget hozva létre a forgószárny különböző pontjain. A forgószárny hátulján lévő nagyobb emelés miatt a repülőgép előre halad, a bal oldali növekedés jobbra gördülést okoz stb.
a helikopterek a pedálok mellett három repülésvezérlővel manővereznek. A kollektív hangmagasság-szabályozó kar vezérli a helikopter pengéinek együttes hangmagasságát vagy támadási szögét, Vagyis egyenlően a fő rotorrendszer 360 fokos forgási síkjában. Ha a támadási szög megnövekszik, a penge nagyobb emelést eredményez. A kollektív vezérlés általában egy kar a pilóta bal oldalán, a lába közelében. A kollektíva növelése és a fojtószeleppel történő teljesítmény növelése egy helikopter emelkedését okozza.
a fojtószelep szabályozza a motor által termelt abszolút teljesítményt, amelyet egy sebességváltó csatlakoztat a rotorhoz. A fojtószelep-vezérlés a kollektív vezérlés csavaros markolata. Az RPM vezérlése több okból is kritikus a megfelelő működés szempontjából. A helikopter rotorokat úgy tervezték, hogy egy adott fordulatszámon működjenek. Ha a fordulatszám túl alacsony, gyors ereszkedés erővel, ismert, mint a hatalommal való leülepedés eredményezhet. Ha a fordulatszám túl magas, a fő forgórész agyának túlzott erők általi károsodása következhet be. Általában az RPM-et szűk tűréshatáron belül kell tartani, általában néhány százalékkal. Sok dugattyús hajtású helikopternél a pilótának kell irányítania a motort és a rotor fordulatszámát. A pilóta manipulálja a fojtószelepet a rotor fordulatszámának fenntartása érdekében, ezért szabályozza az ellenállás hatását a rotorrendszerre. A turbinás hajtóműves helikopterek és néhány dugattyús helikopter szervo-visszacsatoló hurkot használ a motorvezérlésükben, hogy fenntartsák a rotor fordulatszámát, és mentesítsék a pilótát a rutin felelősség alól.
a ciklikus ciklikusan megváltoztatja a pengék hangmagasságát, aminek következtében az emelés a rotortárcsa síkjában változik. A pilóta így dönti el a repülőgépet, a helikopter pedig mozog. A ciklikust általában a pilóta előtti Bot vezérli.
ahogy a helikopter előre halad, az egyik oldalon a rotorlapátok a rotor csúcssebességével plusz a repülőgép sebességével mozognak, és ezt előrenyomuló pengének nevezik. Ahogy a penge a helikopter másik oldalára lendül, a rotor csúcssebességével mínusz a repülőgép sebességével mozog, és visszavonuló pengének hívják. Az előremenő pengén a megnövekedett emelés és a visszahúzódó pengén a csökkent emelés kompenzálására— a szárnyszelvény támadási szögének és relatív sebességének függvénye— a pengék támadási szögét a rotorlapát vezérlő rendszer geometriája és olyan mechanizmusok szabályozzák, amelyek lehetővé teszik a pengék fel-le csapkodását. Ez a tény, hogy a pengék előrehaladnak és visszahúzódnak, meghatározza a helikopter sebességkorlátozásait.
ha bármely szárny támadási szöge, beleértve a rotorlapátokat is, túl magas, a szárny feletti légáramlás elválik, ami azonnali emelési veszteséget és a légellenállás növekedését okozza. Ezt az állapotot aerodinamikai istállónak nevezik. Egy helikopteren ez háromféle módon történhet.
- a helikopter sebességének növekedésével a haladó pengék megközelítik a hangsebességet, és lökéshullámokat generálnak, amelyek megzavarják a penge feletti légáramlást, ami az emelés elvesztését okozza.
- a helikopter sebességének növekedésével a visszahúzódó penge alacsonyabb relatív légsebességet tapasztal, és a kezelőszervek nagyobb támadási szöggel kompenzálják. Elég alacsony relatív légsebességgel és elég magas támadási szöggel az aerodinamikai elakadás elkerülhetetlen. Ezt hívják visszahúzódó pengeállásnak.
- bármely alacsony rotor RPM repülési feltétel, amelyet növekvő kollektív hangmagasság-alkalmazás kísér, aerodinamikai leállást okoz.
a helikopterek meghajtású repülőgépek, de még mindig képesek repülni áram nélkül a rotorok lendületének felhasználásával és lefelé irányuló mozgással, hogy a levegőt a rotorokon keresztül kényszerítsék. A rotorok úgy viselkednek, mint egy” szélmalom”, és megfordulnak. Ezt a technikát autorotációnak nevezik, és néhány értékes másodpercet ad a helikopter legénységének, hogy gyorsan megtalálja a leszállási helyet, ha a motorja meghibásodik.
Ex-katonai Westland Scout AH.1 (XV134), jelenleg az Egyesült Királyság Polgári nyilvántartásában szerepel.
a helikoptereket mindig úgy tervezték, hogy még akkor is, ha a motorok meghibásodnak, az autorotáció táplálja a farokrotort vagy a nyomatékkülönbséget. A helikopterek megtartják az összes repülésirányítást, ha nem működnek.
a ciklikus nagyon sajátos jellemzője, hogy az emelés 90 fokos forgást eredményez a dőlés iránya előtt. Ennek oka az, hogy amikor valaki megpróbál megdönteni egy forgó tárgyat (például egy rotort), az derékszögben mozog az erő irányához képest. Ezt nevezik “giroszkópos precessziónak”. Tehát a forgórész vezérlő erői 90 fokkal elfordulnak a kívánt mozgás előtt. Például az előremozgáshoz kevesebb emelésre van szükség a korong elején, és több emelésre a korong hátulján, így a pilóta előre tolja a ciklikust. A helikopter vezérlő összeköttetései 90 fokkal hátrafelé forgatják a forgórész forgását, hogy a forgórész oldalát nyomják, nem pedig annak elejét és hátulját.
a feltalálóknak sok évbe telt, mire felismerték a precessziót, és megtanulták, hogyan rendezzék el a ciklikus vezérlőrendszerét annak leküzdésére.
a forgószárnyas repülés korlátai
a helikopter legnyilvánvalóbb korlátozása a lassú sebesség. A jelenlegi rekord körülbelül 400 km/h, amelyet a Westland Lynx állított fel. Számos oka van annak, hogy egy helikopter nem tud olyan gyorsan repülni, mint egy rögzített szárnyú repülőgép.
- amikor a helikopter nyugalmi állapotban van, a rotor külső csúcsai a penge hossza és a fordulatszám által meghatározott sebességgel haladnak. Mozgó helikopterben azonban a pengék levegőhöz viszonyított sebessége a helikopter sebességétől, valamint forgási sebességétől függ. Az előre haladó rotorlapát sebessége sokkal nagyobb, mint maga a helikopter. Lehetséges, hogy ez a penge meghaladja a hangsebességet, és ezáltal jelentősen megnövekedett ellenállást és rezgést eredményez. Elméletileg lehetséges spirális rotorok, amelyek elvben hasonlóak a változó hangmagasságú szárnyakhoz, amelyek meghaladhatják a hangsebességet, de a jelenleg ismert anyagok nem elég könnyűek, elég erősek és rugalmasak ahhoz, hogy megépítsék őket.
- a legtöbb rotor nem merev. Mivel az előrenyomuló pengének nagyobb a légsebessége, mint a visszahúzódó pengének, egy tökéletesen merev penge nagyobb emelést eredményezne azon az oldalon, és felborítaná a repülőgépet. Ennek következtében a rotorlapátokat úgy tervezték, hogy” csapkodjanak ” – emeljék és csavarják oly módon, hogy az előrenyomuló penge felfelé csapódjon, és kisebb támadási szöget alakítson ki, így kevesebb emelést eredményez, mint egy merev penge. Ezzel szemben a visszahúzódó penge lefelé csapódik, nagyobb támadási szöget alakít ki, és nagyobb emelést generál. Nagy sebességnél a rotorokra ható erő olyan, hogy túlzottan “csapkodnak”, és a visszahúzódó penge túl magas szöget érhet el és elakadhat. Egyes kivitelekben az agy merev. A pengék kompozitokból készülnek, amelyek törés nélkül hajlíthatók. Teljesen merev rotorok léteznek, és nagyon érzékeny helikoptereket hoznak létre. A legtöbb ilyen kivitelben a felvonó ciklikusan változik, a helikopter sebességének megfelelően. A beállítás vagy a pengék támadási szögének beállításával, vagy motorral működő vákuumberendezésekkel történik, amelyek levegőt szívnak a pengékbe, az emelés beállításával.
a Westland Belvedere twin rotor helikopter volt egy nagy rakomány ajtó és külső emelő, és használták a személyzet / ejtőernyős szállítás, baleset evakuálás, és emelésére nagy terhek. A Belvedere csak 26 gyártású volt, 1961-ben pedig a RAF szolgálatába állt.
- a Rotorhead kialakítása sok helikopter korlátozó tényezője. A félmerev rendszerben előforduló alacsony vagy negatív g-helyzetek azt eredményezik, hogy a penge lefelé csapódik, amíg el nem éri a farokgémet vagy más repülőgépvázszerkezetet, majd a rotor elválasztása és katasztrofális terephatás következik.
- a helikopterek hajlamosak potenciálisan katasztrofális örvénygyűrű-hatásokra. Ezekben a rotorról lefelé irányuló szél kör alakú örvényt képez a rotor körül. Ha ezt a gyűrűt a terep, a szél, az eső vagy a tengeri permet növeli, akkor a helikopter elegendő emelést veszíthet ahhoz, hogy erővel ülepedjen és a földre érjen.
a 20.század záró éveiben a tervezők elkezdtek dolgozni a helikopter zajcsökkentésén. A városi közösségek gyakran nagy ellenszenvet fejeztek ki a zajos repülőgépek iránt, és a rendőrség és az utasszállító helikopterek népszerűtlenek lehetnek. Az újratervezés néhány városi helikopter-kikötő bezárását és a kormány intézkedését követte, hogy korlátozzák a repülési útvonalakat a nemzeti parkokban és más természeti szépségű helyeken.
helikopterek rezegnek. A kiigazítatlan helikopter könnyen annyira rezeghet, hogy szétrázza magát. A rezgés csökkentése érdekében minden helikopter rotorbeállítással rendelkezik a magasság és a hangmagasság tekintetében. A legtöbb is rezgéscsillapítók magasság és a pályán. Néhányan mechanikus visszacsatoló rendszereket is használnak a rezgés érzékelésére és ellensúlyozására. A visszacsatoló rendszer általában egy tömeget használ “stabil referenciaként”, a tömegből való összeköttetés pedig egy csappantyút működtet a rotor támadási szögének beállításához a rezgés ellensúlyozására. A beállítás részben azért nehéz, mert a rezgés mérése nehéz. A leggyakoribb beállítási mérési rendszer a stroboszkópos vaku lámpa használata, valamint a rotorlapátok alsó oldalán festett jelölések vagy színes reflektorok megfigyelése. A hagyományos low-tech rendszer az, hogy színes krétát szerelnek fel a rotor hegyére, és megnézik, hogyan jelölik meg a vászonlapot.
leszállás
hajón
a helikopterfedélzet egy helikopterpad a hajó fedélzetén, általában a faron helyezkedik el, és mindig mentes az akadályoktól, amelyek veszélyesnek bizonyulnának a helikopter leszállásakor. Az amerikai haditengerészetben általában és helyesen nevezik pilótafülkének. Egyes helikopterek fedélzeti leszállását segíti egy leszálló eszköz használata, amely magában foglalja a kábel rögzítését a repülőgép alján lévő szondához a leszállás előtt. A helikopter leereszkedésekor a kábel feszültsége fennmarad, ami segíti a pilótát a repülőgép pontos elhelyezésében a fedélzeten; egyszer a fedélzeten reteszelő gerendák bezáródnak a szondán, rögzítve a repülőgépet a pilótafülkéhez. Ezt az eszközt a Kanadai Királyi Haditengerészet úttörője volt, és “Beartrap” – nak hívták. Az USA. A Beartrap-on alapuló eszköz haditengerészeti megvalósítását “Rast” rendszernek nevezik (helyreállítási segédeszköz, biztonságos és keresztirányú), és az Mk III (SH-60B) fegyverrendszer szerves része.
a helikopteres repülés veszélyei
mint minden mozgó jármű esetében, a biztonságos rendszereken kívüli üzemeltetés az irányítás elvesztését, szerkezeti károsodást vagy halált okozhat. A helikopterek esetében a veszélyek különösen súlyosak, mivel viszonylag alacsony magasságban repülnek, kevés idő áll rendelkezésre a hirtelen eseményre való reagálásra. Az alábbiakban felsoroljuk a lehetséges veszélyeket:
- visszahúzódó pengeállvány
- ülepítés erővel
- Talajrezonancia
- alacsony G állapot
- a magasság-sebesség diagram árnyékolt területén történő működés
ezen feltételek mindegyike végzetes lehet, és a helyreállítás nem lehetséges. Ezért a jó révkalauz megköveteli a biztonságos repülési rendszereken belüli üzemeltetést, és minden áron elkerüli a veszélyes körülményeket.
helikopter modellek és azonosítás
Kamov Ka-50 helikopter ellen forgó koaxiális rotorokkal.
a hagyományos helikopterek repülés közbeni azonosításakor hasznos tudni, hogy alulról nézve a francia, orosz, szovjet vagy ukrán tervezett helikopter forgórésze az óramutató járásával ellentétes irányban forog, míg az Olaszországban, az Egyesült Királyságban vagy az USA-ban épített helikopteré az óramutató járásával megegyező irányban forog (lásd helikoptermodellek listája).
néhány vállalat, nevezetesen az Egyesült Államokbeli Schweizer, könnyű helikopterek távvezérelt változatait fejleszti a jövőbeli csatatéreken való használatra.
a helikopterek és a rögzített szárnyú tervek jellemzőit ötvöző hibrid típusok közé tartozik az 1950-es évek kísérleti Fairey Rotodyne és a Bell Boeing Osprey, amely az amerikai tengerészgyalogság megrendelésére készült, és az első sorozatgyártású billenőrotoros repülőgép, amely szolgálatba lépett.
a helikoptert nem szabad összetéveszteni egy autogyro-val, amely a helikopter történelmi elődje, amely egy meghajtatlan rotorból emelkedik fel.
a helikopterek néhány gyakori beceneve: “helikopter”,” chopper”,” whirlybird”,” helo ” (common U. S. Haditengerészeti használat) vagy” paraffin törpepapagáj ” (ez utóbbi kifejezést leginkább az Egyesült Királyság tengeri olajiparában használják).
- sablon: amerikai szabadalom : “Légi járművek, különösen a közvetlen emelő kétéltű típusú légi járművek és az azonos felépítésű és üzemelő eszközök”
- helikopterek története (http://centennialofflight.com/history/helicopter.html)
- oldal, amely egy kínai repülő tetejének képét tartalmazza (http://www.aerospaceweb.org/design/helicopter/history.shtml)
- Helikopterfejlesztés a 20. század elején (http://www.centennialofflight.gov/essay/Rotary/early_20th_century/HE2.htm)
- a helikopter leírása(http://www.centennialofflight.gov/essay/Dictionary/helicopter/DI27.htm)
a repülőgépek | repülőgépgyártók | repülőgép-motorok | repülőgép-hajtóművek gyártóinak listája
repülőterek / légitársaságok | légierő / Repülőgépfegyverek | rakéták / repülési idővonal