hovedrotor

den enorme roterende rotor er det mest bemærkelsesværdige træk ved enhver helikopter, men ingen helikopter kan klare sig med kun en rotor. Hvorfor? Når en kraft (kaldet en handling) får noget til at bevæge sig, får en anden kraft, lige så stor (kaldet en reaktion), noget andet til at bevæge sig i den modsatte retning; handling og reaktion er lige og modsat er en anden måde at sætte det på. Asa helikopter rotor spinder rundt (handlingen), hele kroppen af fartøjet har tendens til at roterenoget langsommere i den modsatte retning (reaktionen). Til venstre for sine egne enheder ville dette drejningsmoment (drejekraft) gøre ahelicopter helt ukontrollabel, så vi er nødt til at modvirke det på en eller anden måde med det, der kaldes modmoment (en drejekraft i modsat retning). En løsning er at have en anden stor rotorspinning den anden vej. Nogle gange er dette monteret påsamme mast som den første rotor (et design kaldet en koaksial rotor);nogle gange, som i de store militære Chinook helikoptere, er der enstor rotor i hver ende af fartøjet (et design kaldet en tandem rotor).

foto: Tandem rotor: denne militære Boeing CH-47 Chinook har en rotor foran og en bagpå, og de drejer i modsatte retninger for at annullere hinandens drejningsmoment.Foto af Tamara Vaughn med tilladelse fra US Navy.

bladene på en helikopters hovedrotor kommer ind i tre grundlæggende slags, der tillader stigende bevægelsesmængder, når de spinder rundt: de kaldes stive, halvstive og fuldt ud articulated.As navnet antyder, at stive knive er fastgjort til rotorhub (det “hjul”, som knivene er fastgjort øverst på spinning rotormast) ved en drejelig forbindelse kaldet afeathering hængsel (eller pitch hængsel). Dette tillader demat” fjer ” (drejelig som de roterer, hvilket, som vi vil opdage om et øjeblik, er, hvordan en helicoptersteers). Halvstive knive har det samme fjederhængsel, men dehar også et spændende hængsel (eller flappende hængsel), der lader dem klappe op og ned. Fuldt artikulerede knive kan fjer og klappe, og de har også en tredjehinge (et trækhængsel), der giver dem mulighed for at bevæge sig lidt foran (“bly”) eller bagved(“lag”) deres normale position. Hver af disse bladtyper har fordele og ulemper.

Tail rotor

foto: halen rotor af en søhøg helikopter. Halerotoren drives af en drivaksel, der løber tilbage frahovedmotorerne parallelt med helikopterens krop. Hvis du ser nøje, vil du se, at rotorens knive kan vippes af piloten, når de drejer rundt, hvilket genererer mere eller mindre skubbekraft og giver helikopteren mulighed for at rotere på stedet, når den svæver. Billede af James R. Evans med tilladelse fra US Navy.

bortset fra at tilføje en anden stor rotor, er en anden måde at modvirke drejningsmomentet fra hovedrotoren ved at bruge en lille,sidelæns pegende propel kaldet en halerotor, drevet af adriveskaft fra motoren, der løber gennem fartøjets haleende.Nogle gange er halerotoren af sikkerhedsmæssige årsager bygget lige indehalen (et design kaldet en fenestron eller fan-tail). Et andet alternativ erkaldet en NOTARKRUS (“ingen halerotor”), der bruger luftstråle, fyret gennem en udluftning på halen, for at modvirke hovedrotormomentet i stedet. Hvis en helikopter har et enkelt hovedrotorblad, skal det have en halerotor, fenestron eller NOTAR, eller det kan ikke flyve sikkert; tilsvarende gør enhver skade på halerotoren—som f.eks. De fleste helikoptere har en lodret halefinne (pylon), der også hjælper med at modvirke noget af drejningsmomentet fra hovedrotoren.

Hvordan virker en helikopter svæve og styre?

en helikopters rotorer er geniale tingtillade det at svæve i luften eller styre i enhver retning. Piloten har fem grundlæggende bevægelses-og styrekontroller: to håndtag kaldet denkollektive og cykliske tonehøjde, en gashåndtag og to fodpedaler. De flestemanøvrere, som en pilot udfører, involverer et komplekst samspil mellem disse forskellige kontroller, hvorfor flyvning af en helikopter kræver sådan dygtighed og koncentration.

svævende

når de begynder at dreje rundt, genererer luftfolierne påmotorbladene løft,der overvinder fartøjets vægt og skubber det op i luften. Hvis elevatoren er større end vægten,klatrer helikopteren; hvis den er mindre end vægten, falder helikopteren. Når elevatoren og vægten er nøjagtigt ens, helikopterenoverhænger i luften. Piloten kan få rotorbladene til at generere mereeller mindre løft ved hjælp af en kontrol kaldet kollektiv tonehøjde (eller”kollektiv”), som øger eller formindsker vinklen (“tonehøjde”), som alle knivene laver til den modgående luft, når de drejer rundt. Fortakeoff skal knivene lave en stejl vinkel for at generere maksimal løft.

illustrationer: hvordan en helikopter svæver og styrer: Top tegning: Den kollektive tonehøjdekontrol ændrer vinklen (eller tonehøjden) på hver af rotorbladene med samme mængde på samme tid (grønne pile)—med andre ord kollektivt. Hvis knivene laver en stejlere vinkel, genererer de mere løft, så hele fartøjet bevæger sig lige opad (orange pil). Bundtegning: den cykliske tonehøjdekontrol ændrer vinklen på selektive rotorblade, når de drejer, så (i dette tilfælde) hvilket blad der er til venstre producerer altid lidt mere løft, mens det modsatte blad (vist her til højre) altid producerer lidt mindre løft. Det betyder, at der produceres mere lift på venstre side af helikopteren, så den samlede lift (orange pil) vippes til højre og styrer hele helikopteren i den retning.

hvordan sker det? Som vi allerede har set, er hovedrotoren forbundet til navet øverst på masten ved at samle hængsel, der gør det muligt for hvert blad at dreje, når det drejer, så det gør en stejlere eller lavere vinkel til den modgående luft. Bladehar korte lodrette stænger (pitch links) fastgjort til dem, derer forbundet til en roterende metalskive kaldet en svingplade, abit lavere ned masten. Denne svingplade glider på lejer omkring asekund, lignende plade direkte nedenunder, der ikke roterer. Når piloten bevæger kollektivet en vej, bevæger begge svingplader sig opad og skubber op på banen, der vipper rotorbladene til en dybere vinkel. Flytning af kollektivet den anden vej bevæger svingpladerne ned igen, trækker på tonehøjdeledene og vipper bladenetil en lavere vinkel.

i slutningen af kollektivet er der en gasspjældforbundet af et kabel til motoren. Dette er som acceleratoren af acar eller gashåndtaget på en motorcykel, hvilket øger eller formindsker motorens hastighed, så rotoren gør mere eller mindre løft.

styring

rotorerne giver også styringen til ahelikopter ved at gøre mere løft på den ene side end den anden. De gør dette ved at dreje frem og tilbage (fjerning), når de roterer, så for eksempel gør de en stejlere vinkel, når de er på venstre side af fartøjet, end når de er til højre. Det betyder, at de genererer mere løft på venstre side, vipper fartøjet til højre og styrer det i den retning. Piloten styrer sådan ved hjælp af et andet håndtag kaldet dencykliske tonehøjde (også kendt som “cyklisk pind” eller bare”cyklisk”), svarende til et joystick, der får knivene til at dreje rundt, når de cykler rundt. Den geniale svingplademekanisme oversætterpilotens bevægelser til passende bevægelser af rotorbladene.Antag, at piloten vil flyve til højre. Først bevæger hun cyklikken til højre, og et system med tilsluttede håndtag får de to svingplader til at vippe til højre også. Dette får rotorbladene til at vippe til en stejl vinkel, når de er til venstre og en lav vinkel, når de er til højre, så rotoren producerer mere løft på venstre side og styrer fartøjet til højre.

illustrationer: hvordan svingpladen styrer en helikopter. I midten kan du se en forenklet visning af svingplademekanismen. Der er to skiver øverst på rotormasten, en øverste (rød), der roterer på kuglelejer (orange) omkring en nederste (blå), der slet ikke roterer. Fire pitch links (grøn) forbinder den øverste plade til rotorbladene. Antag nu, at du vil flyve til højre. Du vipper cyklikken i den retning. Det vipper begge plader til højre. Når rotorbladene roterer, tvinger de vippede svingplader pitchforbindelserne op, når de er til venstre og ned, når de er til højre. Det får hvert rotorblad til at vippe til en stejlere vinkel, når det er til venstre og en lavere vinkel, når det er til højre. Dette giver mere løft til venstre og styrer helikopteren til højre.

piloten kan også styre næsen på en helikopteri en bestemt retning ved hjælp af et par fodkontroller, kendt somantitorkepedaler, som ændrer tonehøjden på halerotorbladene, så de laver mere eller mindre sidelæns tryk end i normallige flyvning. Det får hele fartøjet til at rotere langsomt med ureteller mod uret, så det går i en anden retning.På tandem – rotorhelikoptere som Chinook,som ikke har nogen halerotor, vipper fodpedalerne svingpladerne til for-og bagrotorerne på modsatte måder og styrer fartøjet i overensstemmelse hermed.