pääroottori

valtava pyörivä roottori on minkä tahansa helikopterin suurin yksittäinen ominaisuus, mutta yksikään kopteri ei pärjää vain yhdellä roottorilla. Miksi? Fysiikan perusperiaate, jota kutsutaan Newtonin kolmanneksi liikelaiksi, kertoo, että kun jokin voima (jota kutsutaan toiminnaksi)saa jonkin liikkumaan, toinen yhtä suuri voima (jota kutsutaan reaktioksi) saa jonkin muun liikkumaan vastakkaiseen suuntaan; Aktio ja reaktio ovat yhtä suuret ja vastakkainen on toinen tapa ilmaista asia. Asa helikopterin roottori pyörii ympäri (toiminta), koko aluksen runko pyrkii kiertämään jotain hitaammin vastakkaiseen suuntaan (reaktio). Vasemmalle omiin laitteisiin, tämä vääntömomentti (kääntymisvoima) tekisi ahelicopter täysin hallitsematon, joten meidän on kumota se inome tavalla, mitä kutsutaan vastamomentti (kääntymisvoima theopposite suuntaan). Yksi ratkaisu on saada toinen suuri rotorspinning toiseen suuntaan. Joskus tämä on asennettu sama masto kuin ensimmäinen roottori (design kutsutaan koaksiaalinen roottori);joskus, kuten valtava sotilaallinen Chinook helikopterit, on alarge roottori molemmissa päissä aluksen (suunnittelu kutsutaan tandem roottori).

kuva: Tandem-roottori: tässä sotilasboeing CH-47 Chinookissa on yksi roottori edessä ja yksi takana ja ne pyörivät vastakkaisiin suuntiin kumotakseen toistensa vääntömomentin.Kuva: Tamara Vaughn US Navyn luvalla.

helikopterin pääroottorin lapoja on kolmeaperuslajia, jotka mahdollistavat yhä suuremman määrän liikettä liikkuessaan: niitä kutsutaan jäykiksi, puolijäykiksi ja täysin articulated.As nimi viittaa siihen, jäykät terät on kiinnitetty lujasti rotorhub (”pyörä”, johon terät on kiinnitetty yläreunassa thespinning roottorin masto) kääntyvä liitäntä kutsutaan afeathering sarana (tai pikisarana). Tämä antaa heille mahdollisuuden ”höyhen” (kääntyvä, koska ne pyörivät, joka, kuten me huomaamme hetken, on miten helikopterivaihtimet). Puolijäykissä terissä on sama höyhenenevä sarana, mutta niissä on myös huojuva sarana (tai lepattava sarana), jonka avulla ne läppä ylös ja alas. Täyssärmäiset terät voivat sulata ja läpätä, ja niissä on myös kolmossärmä (vetosarana), jonka avulla ne voivat liikkua hieman edellä (”lyijy”) tai takana(”lag”) niiden normaaliasennossa. Jokaisella näistä terätyypeistä on etuja ja haittoja.

Pyrstöroottori

kuva: Seahawk-helikopterin Pyrstöroottori. Pyrstöroottoria ohjaa päämoottoreista taaksepäin kulkeva vetoakseli, joka on samansuuntainen helikopterin rungon kanssa. Jos katsot tarkkaan, näet, että lentäjä voi kallistaa roottorin lapoja niiden pyöriessä ympäri, mikä tuottaa enemmän tai vähemmän työntövoimaa ja antaa helikopterille kyvyn pyöriä paikan päällä leijuessaan. Kuva: James R. Evans US Navyn luvalla.

toisen suuren roottorin lisäämisen lisäksi toinen tapa torjua pääroottorin vääntömomentti on käyttää pientä sivuttain osoittavaa potkuria, jota kutsutaan pyrstöroottoriksi ja jonka voimanlähteenä on aluksen peräpään läpi kulkeva moottorista lähtevä tuulikaapeli.Joskus, turvallisuussyistä, Pyrstöroottori on rakennettu oikealle sisällehäntä (muotoilu kutsutaan fenestron tai tuuletin-tail). Toinen vaihtoehto on nimeltään NOTAR® (”no tail roottori”), joka käyttää ajet ilmaa, ampui läpi tuuletusaukko hännän, vastapainoksi pääroottorin vääntömomentti sijaan. Jos helikopterissa on yksi pääroottorin lapa,siinä on oltava Pyrstöroottori, fenestron tai NOTAR tai se ei voi lentää turvallisesti; vastaavasti pyrstöroottorin vauriot—kuten lintuhyökkäys tai ohjusisku—tekevät kopterista vaarallisen hallitsemattoman ja yleensä se kaatuu melko nopeasti sen jälkeen. Useimmissa helikoptereissa on pystysuora pyrstöevä (pylon), joka auttaa myös torjumaan osan pääroottorin vääntömomentista.

miten helikopteri leijuu ja ohjaa?

helikopterin roottorit ovat nerokkaita asioita, joiden avulla se voi leijua ilmassa tai ohjata mihin suuntaan tahansa. Ohjaajassa on viisi perusliike-ja ohjausjärjestelmää: kaksi käsivivua, joita kutsutaan kollektiiviseksi ja sykliseksi äänenkorkeudeksi, kaasuläppä ja kaksi jalkapoljinta. Useimmat lentäjän suorittamat tehtävät liittyvät monimutkaiseen vuorovaikutukseen näiden eri valvontajärjestelmien välillä, minkä vuoksi helikopterin lennättäminen vaatii paljon taitoa ja keskittymistä.

leijuvat

kun ne alkavat pyöriä ympäriinsä, moottorien lapojen ilmaventtiilit tuottavat nostetta,joka ylittää aluksen painon työntäen sen ilmaan. Jos hissi on suurempi kuin paino,helikopteri nousee; jos se on pienempi kuin paino, helikopteri hälyttää. Kun hissi ja paino ovat täsmälleen yhtä suuret, helikopteri liikkuu ilmassa. Ohjaaja voi saada roottorin lavat tuottamaan enemmän tai vähemmän nostetta käyttämällä kollektiivista sävelkorkeutta (tai”kollektiivista”), joka lisää tai pienentää kulmaa (”sävelkorkeutta”), jonka kaikki lavat tekevät vastaantulevaan ilmaan pyöriessään ympäri. Fortakeoff, terät täytyy tehdä jyrkkä kulma tuottaa maksiminopeus.

Artwork: How a helicopter leijuu ja ohjaa: Top drawing: Kollektiivinen sävelkorkeudensäätö muuttaa kunkin roottorin terän kulmaa (tai sävelkorkeutta) saman verran samanaikaisesti (vihreät nuolet)—toisin sanoen kollektiivisesti. Jos terät tekevät jyrkemmän kulman, ne tuottavat enemmän nostetta, joten koko alus liikkuu suoraan ylöspäin (oranssi nuoli). Pohjapiirros: syklinen jakosäätö muuttaa selektiivisten roottorin lapojen kulmaa niiden pyöriessä, joten (tässä tapauksessa) kumpi terä on vasemmalla, tuottaa aina hieman enemmän nostetta, kun taas vastakkainen terä (kuvassa oikealla) tuottaa aina hieman vähemmän nostetta. Tämä tarkoittaa, että helikopterin vasemmalle puolelle syntyy enemmän nostoa, joten kokonaishissi (oranssi nuoli) kallistuu oikealle ohjaten koko helikopteria siihen suuntaan.

miten se tapahtuu? Kuten olemme jo nähneet, pääroottori on kytketty maston yläosassa olevaan napaan saranalla, joka mahdollistaa jokaisen terän kääntymisen pyöriessään, joten se tekee jyrkemmän tai matalamman kulman vastaantulevaan ilmaan. Bladeshave lyhyt pystysuora tangot (piki linkkejä) kiinnitetty niihin thatare kytketty pyörivä metalli levy kutsutaan swash levy, abit alempi alas masto. Tämä swash levy liukuu Laakerit noin asecond, samanlainen levy suoraan alla, joka ei pyöri. Kun ohjaaja liikuttaa kollektiivista yhteen suuntaan, molemmat swash-levyt liikkuvat eteenpäin työntäen ylöspäin kentällä olevia linkkejä, jotka kallistelevat roottorin lapoja asteeper-kulmaan. Kollektiivin siirtäminen toiseen suuntaan siirtää swashplates takaisin alas, vetämällä piki linkkejä ja kallistamalla bladesto matalampi kulma.

kollektiivin päässä on kuristin, joka on kytketty vaijerilla moottoriin. Tämä on kuin acarin kaasupoljin tai moottoripyörän kaasu, joka lisää tai vähentää moottorin nopeutta niin, että roottori tekee enemmän tai vähemmän nostoa.

ohjaus

roottorit toimivat myös ahelicopterin ohjauksena tekemällä toisella puolella enemmän nostoa kuin toisella. He tekevät tämän kääntymällä edestakaisin (höyhenillä) pyöriessään, joten esimerkiksi he tekevät jyrkemmän kulman ollessaan aluksen vasemmalla puolella kuin oikealla. Se tarkoittaa, että ne tuottavat enemmän nostetta vasemmalle, kallistaen alusta oikealle ja ohjaten sitä siinä suunnassa. Ohjaaja ohjaa näin käyttäen toista vipua nimeltä thecyclic pitch (tunnetaan myös nimellä ”cyclic stick” tai vain”cyclic”), joka on samanlainen kuin joystick, joka tekee terät kääntyvät, kun ne pyörivät ympäri. Nerokas swash-levymekanismi kääntää lentäjän liikkeet sopiviksi roottorin lapojen liikkeiksi.Oletetaan, että lentäjä haluaa lentää oikealle. Ensimmäinen, hän siirtää syklinen oikealle,ja järjestelmä kytketty vivut saa kaksi swash levyt kallistaa oikealle. Tämä saa roottorin lavat kallistumaan jyrkkään kulmaan, kun ne ovat vasemmalla, ja matalaan kulmaan, kun ne ovat oikealla, joten roottori tuottaa enemmän nostetta vasemmalla puolella ohjaten alusta oikealle.

kuvitus: miten swash-levy ohjaa helikopteria. Keskellä, näet yksinkertaistettu näkymä swash levy mekanismi. Roottorimaston yläosassa on kaksi levyä, joista ylempi (punainen) pyörii kuulalaakereilla (oranssi) alemman (sininen) ympärillä, joka ei pyöri lainkaan. Neljä sävelkorkeuslinkkiä (vihreä) yhdistävät ylemmän swash-levyn roottorin lapoihin. Oletetaan, että haluat lentää oikealle. Pyörää kallistetaan siihen suuntaan. Se kallistaa molemmat lautaset oikealle. Kun roottorin lavat pyörivät, kallistetut swash-levyt pakottavat pikilinkit ylös, kun ne ovat vasemmalla ja alas, kun ne ovat oikealla. Se saa jokaisen roottorin lavan kallistumaan jyrkempään kulmaan, kun se on vasemmalla ja matalampaan kulmaan, kun se on oikealla. Näin saadaan enemmän nostetta vasemmalle, ohjaamalla kopteri oikealle.

lentäjä voi myös ohjata helikopterin nokkaa tiettyyn suuntaan käyttämällä jalkaohjaimia, joita kutsutaan antitorque-polkimiksi, jotka muuttavat pyrstön roottorilevyjen korkeutta niin, että ne tekevät enemmän tai vähemmän sivuttaissuuntaista työntövoimaa kuin normaalilennossa. Se saa koko aluksen pyörimään hitaasti kelloikkuna tai vastapäivään, joten se suuntaa eri suuntaan.Chinookin kaltaisissa tandem-roottorihelikoptereissa,joissa ei ole pyrstöroottoria, jalkapolkimet kallistavat etu-ja takapyörien swashplateja vastakkaisilla tavoilla ohjaten alusta sen mukaisesti.