Helikopter

Fra Akademiske Barn

et helikopter er et fly som løftes og drives av en eller flere store horisontale rotorer (propeller). Helikoptre er klassifisert som rotary-wing fly for å skille dem fra konvensjonelle fast-wing fly. Ordet helikopter er avledet fra de greske ordene helix (spiral) og pteron (vinge). Det motordrevne helikopteret ble oppfunnet Av den slovakiske oppfinneren Jan Bahyl. Den første stabile, fullt kontrollerbare helikopteren plassert i produksjon ble oppfunnet Av Igor Sikorsky.

sammenlignet med konvensjonelle fly med fast vinge, er helikoptre mye mer komplekse, dyrere å kjøpe og operere, relativt sakte, har dårlig rekkevidde og begrenset nyttelast. Kompenserende fordel er manøvrerbarhet: helikoptre kan sveve på plass, reversere, og fremfor alt ta av og lande vertikalt. Kun med tanke på tankanlegg og last / høydebegrensninger, kan et helikopter reise til et hvilket som helst sted, og lande hvor som helst med en rydding av en rotordisk og en halv i diameter.

Innhold

Programmer

Helikoptre har mange bruksområder, både militære og sivile, inkludert troppetransport, infanteri støtte, brannslukking, skip operasjoner (http://www.tropicaled.com/helicopter2.htm), business transport, havari evakuering (inkludert MEDEVAC, og luft/sjø/fjell redning), politi og sivil overvåking, bærer varer (noen helikoptre kan bære slung laster, imøtekommende klønete formede elementer), eller som en mount for fortsatt, film eller tv-kameraer.

Historie

Siden rundt 400 F. KR. Hadde Kineserne en flygende topp som ble brukt som barnas leketøy. Forresten ble wright-brødrene gitt dette leketøy som barn og var veldig fascinert av det. Denne leken til Slutt gjort sin vei til Europa via handel, og det har blitt avbildet i en 1463 maleri. «Pao Phu Tau» var 4. århundre e. kr. bok I Kina som beskrev noen av ideene i et roterende vingefly.

Den første noe praktiske ideen om et menneskelig bærende helikopter ble først oppfattet Av Leonardo Da Vinci i Det 15. århundre, men det var ikke før etter oppfinnelsen av det drevne flyet i det 20.århundre at faktiske modeller ble produsert. Utviklere Som Jan Bahyl, Louis Breguet, Paul Cornu, Juan De La Cierva, Emile Berliner, Ogneslav Kostovic Stepanovic Og Igor Sikorsky pionerer denne typen fly. Et fly av Det første fullt kontrollerbare helikopteret ble demonstrert Av Ra?teras De Pescara 1916 I Buenos Aires, Argentina. Bell 47 designet Av Arthur Young var det første helikopteret som ble lisensiert (I Mars 1946) for bruk i Usa.

Generering av løft

et konvensjonelt fly er i stand til å fly fordi fremoverbevegelsen av sine vinklede vinger tvinger luften nedover, og skaper en motsatt reaksjon kalt løft som tvinger vingene oppover. Et helikopter bruker nøyaktig samme metode, bortsett fra at i stedet for å flytte hele flyet, blir bare vingene selv flyttet. Helikopterets rotor kan ganske enkelt betraktes som roterende vinger.

Å Dreie rotoren genererer løft, men det gjelder også en omvendt kraft til kjøretøyet, som vil spinne helikopteret i motsatt retning til rotoren. Ved lave hastigheter er den vanligste måten å motvirke dette dreiemomentet på å ha en mindre vertikal propell montert på baksiden av flyet kalt en halerotor. Denne rotoren skaper trykk som er i motsatt retning fra dreiemomentet som genereres av hovedrotoren. Når trykket fra halerotoren er tilstrekkelig til å avbryte dreiemomentet fra hovedrotor, vil helikopteret ikke rotere rundt hovedrotorakselen.

hvis halerotoren er innhyllet (dvs. en vifte innebygd i den vertikale halen) kalles den en fenestron. En fenestron rotor bruker et beltedrevet system for å snu viften og er mindre effektiv, men mindre støyende enn en tradisjonell halerotor. Andre helikoptre bruker en» Notar » design: de blåser luft gjennom et langt spor langs halebommen, og bruker coanda-effekten til å produsere krefter for å motvirke dreiemomentet. Notar er et akronym som betyr ingen hale rotor. Notarer justerer trykk ved å åpne og lukke et glidende sirkulært deksel nær enden av halebommen.

Et annet alternativ, som sparer vekten av en halebom og rotor, men legger til sine egne kompleksiteter, er å bruke to store horisontale rotorer som svinger i motsatt retning. Et eksempel Er Boeing CH-47 Chinook Eller Kamov Ka-50. Alle disse systemene er designet for samme formål: for å produsere en netto rotasjonshastighet på null.

mengden strøm som kreves for å hindre at et helikopter spinner, er betydelig. En halerotor kan bruke opptil 30% av motorens kraft, og denne kraften hjelper ikke helikopteret til å produsere løft eller fremoverbevegelse. For å redusere dette avfallet under cruise, er halefinnen vinklet for å produsere en sidelengs løft som bidrar til å motvirke hovedrotormomentet. Ved høye hastigheter er det vanlig for halefinnen å motvirke hele dreiemomentet, og dermed gi mer kraft tilgjengelig for fremover. Dette er kjent som slip-streaming og kan oppstå mens i en sveve på vindfulle dager gjør svever blir vanskelig.

Kontrollerende fly

Nyttig fly krever at et fly styres i alle tre dimensjoner (se flydynamikk). I et fly med fast vinge er dette enkelt: små bevegelige flater justeres for å endre flyets form slik at luften rushing forbi skyver den i ønsket retning. I et helikopter er det imidlertid ofte ikke nok airspeed for at denne metoden skal være praktisk.

for rotasjon om den vertikale aksen (yaw) brukes anti-dreiemomentsystemet. Varierende tonehøyde på halen rotoren endrer sidelengs skyvekraft produsert. Dual-rotor helikoptre har en differensial mellom de to rotoroverføringene som kan justeres av en elektrisk eller hydraulisk motor for å overføre differensialmoment og dermed slå helikopteret. Yaw kontroller er vanligvis drives med anti-dreiemoment pedaler, på gulvet på samme sted som en fast-ving fly rorpedaler.

for pitch (vippe frem og tilbake) eller rulle (vippe sidelengs) angrepsvinkelen av de viktigste rotorbladene er endret eller syklet under rotasjon å skape en differensial av heis på forskjellige punkter av den roterende vinge. Mer løft på baksiden av rotasjonsfløyen vil føre til at flyet går fremover, en økning til venstre vil føre til rulle til høyre og så videre.

Helikoptre manøvrere med tre flykontroller i tillegg til pedalene. Den kollektive pitch control spaken styrer den kollektive banen, eller angrepsvinkelen, av helikopterbladene sammen, det vil si like gjennom 360 graders rotasjonsplanet til hovedrotorsystemet. Når angrepsvinkelen økes, produserer bladet mer løft. Den kollektive kontrollen er vanligvis en spak på pilotens venstre side, nær benet. Å øke kollektivet og legge til kraft med gasspjeld fører til at et helikopter stiger.

gasspaken styrer den absolutte kraften som produseres av motoren som er koblet til rotoren ved hjelp av en overføring. Gassreguleringen er et vridningsgrep på den kollektive kontrollen. RPM-kontroll er kritisk for riktig drift av flere grunner. Helikopterrotorer er konstruert for å operere ved et bestemt RPM. Hvis RPM er for lav, rask nedstigning med makt, kjent som settling med makt kan resultere. Hvis TURTALLET er for høyt, kan det oppstå skade på hovedrotornavet fra overdreven krefter. GENERELT MÅ RPM opprettholdes innenfor en stram toleranse, vanligvis noen få prosent. I mange stempeldrevne helikoptre må piloten styre motoren og rotorens OMDREININGER. Piloten manipulerer gasspjeldet for å opprettholde rotorens TURTALL og regulerer derfor effekten av dra på rotorsystemet. Turbin motor helikoptre, og noen stempel helikoptre, bruke servo-feedback loop i sine motor kontroller for å opprettholde rotoren RPM og lindrer piloten av rutine ansvar for den oppgaven.

den sykliske endrer banen til bladene syklisk, slik at heisen varierer over rotorskivens plan. Slik får piloten flyet til å vippe, og helikopteret beveger seg. Den sykliske styres vanligvis av pinnen foran piloten.

når et helikopter beveger seg fremover, beveger rotorbladene på den ene siden seg med rotorspisshastighet pluss flyets hastighet og kalles det fremrykkende bladet. Som bladet svinger til den andre siden av helikopteret, den beveger seg på rotoren tips hastighet minus fly hastighet og kalles retreating bladet. For å kompensere for den ekstra heisen på det fremrykkende bladet og den reduserte heisen på retreating blade— lift er en funksjon av en airfoils angrepsvinkel og dens relative lufthastighet-er angrepsvinkelen til bladene regulert av geometrien til rotorbladets kontrollsystem og mekanismer som gjør at bladene kan klappe opp og ned. Dette faktum med å fremme og trekke tilbake blader definerer hastighetsbegrensningene til helikopteret.

hvis angrepsvinkelen til en vinge, inkludert rotorbladene, er for høy, separerer luftstrømmen over vingen og forårsaker øyeblikkelig tap av løft og økning i dra. Denne tilstanden kalles aerodynamisk stall. På et helikopter kan dette skje på tre måter.

1. når helikopterhastigheten øker, nærmer de fremrykkende bladene lydens hastighet og genererer sjokkbølger som forstyrrer luftstrømmen over bladet og forårsaker tap av løft.
2. etter hvert som helikopterhastighetene øker, opplever retreating-bladet lavere relative lufthastigheter, og kontrollene kompenserer med høyere angrepsvinkel. Med en lav nok relativ airspeed og en høy nok angrepsvinkel, er aerodynamisk stall uunngåelig. Dette kalles retreating blade stall.
3. enhver lav rotor RPM fly tilstand ledsaget av økende kollektiv pitch søknad vil føre aerodynamisk stall.

Helikoptre er drevet fly, men de kan fortsatt fly uten strøm ved å bruke momentum i rotorene og bruke nedadgående bevegelse for å tvinge luft gjennom rotorene. Rotorene fungerer som en «vindmølle» og snu. Denne teknikken er kjent som autorotasjon, og vil gi helikopterpersonalet noen dyrebare sekunder for raskt å finne et landingssted hvis motoren svikter.

Helikoptre er alltid utformet slik at selv om motorene mislykkes, vil autorotasjon drive halerotoren eller dreiemomentdifferansen. Helikoptre beholder alle flykontroller når de ikke er drevet.

et veldig særegent trekk ved syklisk er at heisen er laget for å skje 90 grader av rotasjon før vipperetningen. Dette skyldes at når man prøver å vippe et spinnende objekt (som en rotor), beveger den seg vinkelrett på kraftens retning. Dette kalles «gyroskopisk presesjon». Så kontrollkrefter på rotoren roteres 90 grader før ønsket bevegelse. For eksempel krever fremoverbevegelse mindre løft på forsiden av disken og mer løft på baksiden av disken, slik at piloten skyver den sykliske fremover. Helikopterets kontrollkoblinger roterer pitchingskreftene 90 grader bakover mot rotorspinnet, for å skyve på sidene av rotoren i stedet for foran og bak.

det tok oppfinnere mange år å gjenkjenne presesjon, og å lære å ordne syklisk kontrollsystem for å overvinne den.

Begrensninger av rotary-wing flight

den mest åpenbare begrensningen av helikopteret er dens sakte fart. Den nåværende rekorden er rundt 400 km / t satt Av Westland Lynx. Det er flere grunner til at et helikopter ikke kan fly så fort som et fast vingefly.

• når helikopteret er i ro, beveger rotorens ytre tips seg med en hastighet bestemt av bladets lengde og RPM. I et bevegelig helikopter avhenger bladets hastighet i forhold til luften av helikopterets hastighet, så vel som på rotasjonshastigheten. Lufthastigheten til det fremovergående rotorbladet er mye høyere enn selve helikopteret. Det er mulig for dette bladet å overskride lydens hastighet, og dermed produsere betydelig økt dra og vibrasjon. Det er teoretisk mulig å ha spiralrotorer, som i prinsippet ligner vinger med variabel tonehøyde, som kan overstige lydens hastighet, men ingen kjente materialer er lette nok, sterke nok og fleksible nok til å konstruere dem.
• De fleste rotorer er ikke stive. Fordi det fremrykkende bladet har høyere airspeed enn retreating bladet, vil et perfekt stivt blad generere mer løft på den siden og tippe flyet over. Som følge av dette er rotorbladene designet for å» klappe » – løfte og vri på en slik måte at det fremrykkende bladet klapper opp og utvikler en mindre angrepsvinkel, og dermed produserer mindre løft enn et stivt blad ville. Omvendt, retreating bladet klaffer ned, utvikler en høyere angrepsvinkel, og genererer mer løft. Ved høye hastigheter er kraften på rotorene slik at de» klapper » for mye og retreatingbladet kan nå for høyt en vinkel og stall. I noen design er navet stivt. Bladene er laget av kompositter som kan bøye uten å bryte. Helt stive rotorer eksisterer og skaper svært responsive helikoptre. I de fleste slike design er heisen variert syklisk og i henhold til helikopterets hastighet. Justeringen er enten ved å justere bladets angrepsvinkel, eller ved motordrevne vakuumanordninger som suger luft inn i bladene, justerer heisen.

• Rotorhead design er en begrensende faktor pa mange helikoptre. Lav-Eller negativ-G-situasjoner som oppstår i et halvstivt system, vil resultere i at bladet flakser ned til det treffer halebommen eller annen flyskrog, etterfulgt av rotorseparasjon og katastrofalt terrengpåvirkning.

• Helikoptre er utsatt for potensielt katastrofale vortex ring effekter. I disse forårsaker den nedadgående vinden fra rotoren en sirkulær hvirvel som dannes rundt rotoren. Hvis denne ringen forsterkes av terreng, vind, regn eller sjøsprøyt, kan helikopteret miste nok løft til å slå seg ned med kraft og slå bakken.

i løpet av de siste årene av det 20.århundre designere begynte å jobbe med helikopter støyreduksjon. Urbane samfunn har ofte uttrykt stor motvilje mot støyende fly, og politi-og passasjerhelikoptre kan være upopulære. Redesignene fulgte nedleggelsen av noen byheliporter og regjeringens tiltak for å begrense flyruter i nasjonalparker og andre steder av naturlig skjønnhet.

Helikoptre vibrerer. Et ujustert helikopter kan lett vibrere så mye at det vil riste seg fra hverandre. For å redusere vibrasjon har alle helikoptre rotorjusteringer for høyde og tonehøyde. De fleste har også vibrasjonsdempere for høyde og tonehøyde. Noen bruker også mekaniske tilbakemeldingssystemer for å fornemme og motvirke vibrasjon. Vanligvis bruker tilbakemeldingssystemet en masse som en «stabil referanse», og en kobling fra massen driver en klaff for å justere rotorens angrepsvinkel for å motvirke vibrasjonen. Justering er vanskelig delvis fordi måling av vibrasjonen er vanskelig. Det vanligste justeringsmålesystemet er å bruke en stroboskopisk blitslampe, og observere malte markeringer eller fargede reflektorer på undersiden av rotorbladene. Det tradisjonelle lavteknologiske systemet er å montere farget kritt på rotortipsene, og se hvordan de markerer et laken.

Landing

på et skip

et helo dekk er en helikopterdekk på dekket av et skip, vanligvis plassert på akterenden og alltid klar av hindringer som ville vise seg farlig for et helikopter landing. I Den AMERIKANSKE Marinen er det vanligvis og riktig referert til som flight deck. Shipboard landing for noen helikoptre er assistert om bruk av en hale ned enhet som innebærer vedlegg av en kabel til en sonde på bunnen av flyet før landing. Spenningen opprettholdes på kabelen som helikopteret går ned som hjelper piloten med nøyaktig posisjonering av flyet på dekk; en gang på dekk låsbjelker lukke på sonden, låse flyet til flight deck. Denne enheten ble pionerer Av Royal Canadian Navy og ble kalt «Beartrap». USA. Navy implementering av denne enheten, basert På Beartrap, kalles» RAST » system (For Recovery Assist, Secure og Traverse) og er en integrert del AV LAMPER MK III (SH-60B) våpen system.

farer ved helikopterflyvning

som med alle bevegelige kjøretøy kan drift utenfor sikre regimer føre til tap av kontroll, strukturell skade eller dødsfall. For helikoptre er farene spesielt akutte siden de flyr i relativt lav høyde, med lite tid til å reagere på en plutselig hendelse. Følgende er en liste over noen av de potensielle farene:

• Retreating blade stall
• Settling med strøm
• Jordresonans
• lav-G-tilstand
• Drift innenfor det skyggefulle området av høydehastighetsdiagrammet

Hver av disse tilstandene er potensielt dødelig, Og gjenoppretting er kanskje ikke mulig. Av denne grunn krever god lostasje drift innenfor sikre flygeregimer og unngå farlige forhold for enhver pris.

Helikoptermodeller og identifikasjon

ved identifisering av konvensjonelle helikoptre under flyvningen er det nyttig å vite at rotoren til et fransk, russisk, Sovjetisk eller ukrainsk designet helikopter roterer mot klokken, mens det for et helikopter bygget i Italia, STORBRITANNIA eller USA roterer med klokken (se liste over helikoptermodeller).

Noen selskaper, spesielt Schweizer I USA, utvikler fjernstyrte varianter av lette helikoptre for bruk i fremtidige slagmarker.

Hybrid typer som kombinerer funksjoner av helikoptre og fast vinge design inkluderer den eksperimentelle Fairey Rotodyne av 1950-tallet Og Bell Boeing Osprey, som er på bestilling AV US Marine Corps og er den første masseproduserte tilt-rotor fly til å gå inn tjeneste.

et helikopter bør ikke forveksles med en autogyro, som er en historisk forgjenger av helikopteret som får løft fra en unpowered rotor.

noen vanlige kallenavn for helikoptre er «copter», «chopper», «whirlybird», «helo» (vanlige AMERIKANSKE helikoptre). Navy bruk) eller «parafin budgie» (sistnevnte begrep blir mest brukt I DEN BRITISKE offshore oljeindustrien).

• Mal:amerikansk patent : «Fly, spesielt fly av direkte heis amfibier type og midler for bygging og drift av samme»
• historie av helikoptre (http://centennialofflight.com/history/helicopter.html)
• Side som inneholder et bilde Av En Kinesisk flygende topp (http://www.aerospaceweb.org/design/helicopter/history.shtml)
• Helikopterutvikling tidlig i det 20. århundre (http://www.centennialofflight.gov/essay/Rotary/early_20th_century/HE2.htm)
• beskrivelse av et helikopter (http://www.centennialofflight.gov/essay/Dictionary/helicopter/DI27.htm)

Lister Over Fly / Flyprodusenter | flymotorer / flymotorprodusenter

Flyplasser | Flyselskaper | luftstyrker | fly våpen | Missiler / tidslinje av luftfart