Helikopter: eszköz, típusok, vezérlőrendszer, cél

2024 Szerző: Howard Calhoun | [email protected]. Utoljára módosítva: 2023-12-17 10:30

Az 1942. január 13-i esemény, amikor a katonai célokra szánt Sikorsky helikoptert a levegőbe emelték, a világ első, bár katonai helikopterének teljes értékű kilövésének tekinthető. A repülőgép-tervező a forradalom előtti Oroszországban kezdte meg a helikopterek fejlesztését, majd az Egyesült Államokba való száműzetésben folytatta őket. Azóta sok idő telt el, a helikopterek kialakítása jelentős változásokon ment keresztül, de a technológia felhasználásának céljai változatlanok.

Helikopter tervezés

A helikopterek minden konstrukciójában ugyanazok a fő részek különböztethetők meg:

• Főrotor. Meghajtást és emelést generál, és vezérli a helikoptert. Szerkezetileg pengékből és egy perselyből áll, amely a nyomatékot a fő sebességváltó tengelyétől a lapátok felé továbbítja.
• Farkcsavar. Az egyrotoros helikopter irányszabályozása kompenzálja a főrotor reaktív nyomatékát. Kialakítása tartalmaz egy perselyt és a hátsó fogaskerék tengelyéhez erősített pengéket.
• Swashplate. Szabályozza a főrotor ciklikus és kollektív menetemelkedését, jeleket továbbít a vezérlőáramkörtől az agy axiális csuklójához, majd apengék.
• Vezérlőrendszer. A helikopterek három független vezérlőrendszerrel vannak felszerelve: irányított, hosszanti-keresztirányú és a légcsavar közös dőlésszögét szabályozó. Az ilyen rendszerek közé tartoznak a fülkében lévő karok, az erőemelkedési mechanizmusok, a billenők és a vonóerő, a lengőlemez és a hidraulikus nyomásfokozók.
• Sebességváltó. Erőt ad át a légcsavaroknak és a segédberendezéseknek a hajtóművekről. A hajtóművek száma és elhelyezése, valamint a helikopter elrendezése határozza meg a sebességváltó kialakítását.
• Törzs. A helikopter fő alkatrészei hozzá vannak rögzítve. Utasok és rakomány, üzemanyag, felszerelés elhelyezésére tervezték.
• Szárny. További emelést generál, csökkentve a főrotor terhelését és növelve a helikopter sebességét. A szárnyakon felszerelések, üzemanyagtartályok és az alváz elrejtésére szolgáló fülkék is elhelyezhetők. A keresztirányú helikopterek rotorjait a szárny támogatja.
• Tollazat. Biztosítja a helikopter egyensúlyát, stabilitását és irányíthatóságát. Két típusra osztható: függőleges vagy gerincre és vízszintesre vagy stabilizátorra.
• Helikopter fel- és leszállási részei. Helikopter parkolására tervezték, leszállás és földi mozgás közbeni mozgási energia kioltására. Sok helikopter futóműve be van húzva repülés közben.
• Helikopter motor. A tartozékok, a főhajtás és a farokrotorok táplálásához szükséges energiát állítja elő. Az erőmű több motort kombinál olyan rendszerekkel, amelyek biztosítják azok stabil működését különböző üzemmódokban.

Helikoptertípusok

A helikoptereket több típusra osztják. Mindegyik típusnak megvannak a maga sajátosságai, erősségei és gyengeségei.

Egyrotoros helikopterek

A helikopterek legelterjedtebb típusa az egyrotoros, farokrotorral rendelkező gép. Ennek a kialakításnak az előnye az egyszerűségben rejlik - egy sebességváltó, egy csavar, könnyű kezelhetőség. A motor teljesítményének körülbelül 8-10%-a a farokrotor működtetésére szolgál a levegőben lebegve, körülbelül 3-4%-a - transzlációs repülés közben. A viszonylag könnyű súly és az egyszerű kialakítás kompenzálja az ilyen teljesítményveszteségeket. Egy ilyen helikopteres eszköz hátránya az a veszély, amely a földi személyzetet fenyegeti a farokrotor miatt.

Zhirodin

Az ilyen helikopterek légcsavartengelye a forgatónyomatékot kompenzálva a repülés mentén van irányítva. Ez a kialakítás lehetővé teszi tolóerő létrehozását a fő rotor használata nélkül. Ez növeli a hatékonyságát, mivel nem kell előre dönteni. A főrotor nyomaték-kiegyenlítő csavarja úgy van elhelyezve, hogy ne okozzon ellenállást, és ne növelje a kiegyenlítőcsavar teljesítményét.

Repülőgép-helikopter

Ennek a modellnek az eszköze egyszerű módja a nyomatékprobléma megoldásának. A pengék végén található motorok állítják elő, de nem a tengelyen keresztül továbbítják. Csak a csapágyak súrlódási nyomatéka kerül át a törzsre.

A sugárhajtóművek tolóerőt hoznak létre. Az ilyen típusú rotor egyszerű felépítésű, ami az előnye;a hátrányok között szerepel a magas üzemanyag-fogyasztás.

Koaxiális helikopter

Egy koaxiális helikopter két csavarja, amelyek egymás felett helyezkednek el, és ellentétes irányban forognak, csillapítja a törzsre átvitt nyomatékot. A csavarokra vonatkozó egyetlen követelmény ugyanaz a nyomaték.

A koaxiális helikopterek méretükben elmaradnak az egyrotorosokétól, de a nyomatékot nem kompenzálja a teljesítmény, ami a helikopterek kialakítása miatt lehetséges.

Keresztirányú rotoros helikopterek

Egy ilyen helikopter előnye az előrehaladáshoz szükséges teljesítmény csökkenése. Ez különösen fontos több hajtóműves helikoptereknél, amelyeknek leállított hajtóművel is vízszintes irányban kell mozogniuk.

Az ilyen gépek hátránya a nagy ellenállás a szerkezet elülső ellenállása miatt, amelyen a rotorok támaszkodnak. A szerkezet áramvonalasítása és leépítése növeli a helikopter tömegét.

A keresztrotoros helikopter bonyolultabb erőátvitellel és nagyobb méretekkel rendelkezik, bár ezeket befolyásolja a rotor átfedésének mértéke. Az egyik legnagyobb és legnehezebb ilyen típusú helikopter a Mi-12.

Előrotoros helikopter

A tágas törzs és a tömegközéppont eltolási képessége ennek a helikopternek az előnyei. A hasznos teher megoszlik a rotorok között. A keresztirányú helikopterek fő hátránya a bonyolult erőátvitel és a nagy tömega csavarok helye.

A második hátrány a légcsavarok csökkent hatásfoka, mivel munkájuk sugárei keresztezik egymást. Előrerepülésnél a minőségi veszteség csökken, mivel a hátsó légcsavar magasabban helyezkedik el, mint az első. Hány pengéje van egy ilyen kialakítású helikopternek? A propeller átmérője és a lapátok száma változhat a gép kezelhetőségének és stabilitásának javítása érdekében.

Többrotoros helikopterek

A repülőgép-tervezők által kifejlesztett többrotoros helikopterek projektjei során nehéz gépmodelleket készítettek. A több főrotornak köszönhetően a vezérlés leegyszerűsödik, hiszen a helikopter egy adott légcsavar tolóerejének növelésével a három tengely bármelyike körül forgatható. A nehéz helikopterek többrotoros rendszere lehetővé teszi, hogy a csavarok átmérőjét bizonyos határokon belül tartsa.