Rotore principale

L’enorme rotore rotante è la singola caratteristica più interessante di qualsiasi elicottero, ma nessun elicottero può cavarsela con un solo rotore. Perché? Un principio di base della fisica chiamato terza legge del moto di Newton ci dice che quando una forza (chiamata azione)fa muovere qualcosa, un’altra forza, altrettanto grande (chiamata reazione),fa muovere qualcos’altro nella direzione opposta; azione e reazione sono uguali e opposto è un altro modo di metterlo. Asa rotore dell’elicottero gira intorno (l’azione), l’intero corpo del mestiere tende a ruotare un po ‘ più lentamente nella direzione opposta (la reazione). A sinistra dei propri dispositivi, questa coppia (forza di rotazione) renderebbe un elicottero completamente incontrollabile, quindi dobbiamo contrastarlo in qualche modo con quella che viene chiamata controtendenza (una forza di rotazione nella direzione opposta). Una soluzione è avere un secondo grande rotorspinning nell’altro modo. A volte questo è montato sullo stesso albero del primo rotore (un disegno chiamato rotore coassiale);a volte, come negli enormi elicotteri Chinook militari, c’è un grande rotore alle due estremità del velivolo (un design chiamato rotore tandem).

Foto: Rotore tandem: Questo Boeing CH-47 Chinook militare ha un rotore nella parte anteriore e uno nella parte posteriore e girano in direzioni opposte per annullare la coppia di un altro.Foto di Tamara Vaughn per gentile concessione della US Navy.

Le pale del rotore principale di un elicottero sono disponibili in tre tipi di base che consentono una crescente quantità di movimento: sono chiamate rigide, semirigide e completamente articulated.As il nome suggerisce, le lame rigide sono saldamente attaccate al rotorhub (la” ruota ” a cui le lame sono fissate nella parte superiore dell’albero del rotore di thespinning) da un collegamento girante chiamato cerniera di afeathering (o cerniera del passo). Questo permette themto “piuma” (girevole come ruotano, che, come scopriremo in un attimo, è come un elicottero steers). Le lame semirigide hanno la stessa cerniera piumante, ma hanno anche una cerniera in bilico (o cerniera di sbattimento) che li lascia sbattere su e giù. Fullyarticulated lame possono piuma e lembo, e hanno anche un thirdhinge (una cerniera di trascinamento) che permette loro di muoversi leggermente avanti (“piombo”) o dietro (“lag”) la loro posizione normale. Ognuno di questi tipi di lama ha vantaggi e svantaggi.

Rotore di coda

Foto: Il rotore di coda di un elicottero Seahawk. Il rotore di coda è azionato da un albero motore che torna dai motori principali, paralleli al corpo dell’elicottero. Se guardi da vicino, vedrai che le pale del rotore possono essere inclinate dal pilota mentre girano, il che genera più o meno forza di spinta e dà all’elicottero la possibilità di ruotare sul posto mentre si libra. Immagine di James R. Evans per gentile concessione della US Navy.

Oltre ad aggiungere un secondo rotore di grandi dimensioni, un altro modo per contrastare la coppia dal rotore principale è utilizzando una piccola elica rivolta lateralmente chiamata rotore di coda,alimentata da adriveshaft dal motore che attraversa l’estremità di coda dell’imbarcazione.A volte, per motivi di sicurezza, il rotore di coda è costruito proprio all’internola coda (un design chiamato fenestron o fan-tail). Un’altra alternativa è chiamata NOTAR® (“no tail rotor”), che utilizza un getto d’aria, sparato attraverso uno sfiato sulla coda, per contrastare invece la coppia del rotore principale. Se un elicottero ha una singola lama del rotore principale, deve avere un rotore di coda, fenestron, o NOTAR o non può volare in modo sicuro; allo stesso modo, qualsiasi danno al rotore di coda—come un birdstrike o un missile colpito—rende un elicottero pericolosamente incontrollabile e di solito risulta in esso schiantarsi abbastanza rapidamente dopo. La maggior parte degli elicotteri havea pinna di coda verticale (pilone) che aiuta anche a contrastare someof la coppia dal rotore principale.

Come fa un elicottero a librarsi e sterzare?

I rotori di un elicottero sono cose ingegnose che consentono di librarsi a mezz’aria o sterzare in qualsiasi direzione. Il pilota hasfive movimento di base e comandi dello sterzo: due leve a mano chiamato thecollective e passo ciclico, una valvola a farfalla, e due pedali. La maggior parte delle manovre eseguite da un pilota comporta un’interazione complessa tra questi diversi controlli, motivo per cui pilotare un elicottero richiede tanta abilità e concentrazione.

In bilico

Mentre iniziano a girare, i profili alari sulle pale del motore generano un sollevamento che supera il peso dell’imbarcazione,spingendolo in aria. Se l’ascensore è maggiore del peso,l’elicottero sale; se è inferiore al peso, l’elicottero cade. Quando l’ascensore e il peso sono esattamente uguali, l’elicoptersi copre a mezz’aria. Il pilota può far sì che le pale del rotore generino più o meno portanza usando un controllo chiamato pitch collettivo (o”collettivo”), che aumenta o diminuisce l’angolo (“pitch”)che tutte le pale fanno all’aria in arrivo mentre girano intorno. Fortakeoff, le lame devono fare un angolo ripido per generare maximumlift.

Opere d’arte: Come un elicottero si libra e sterza: Disegno superiore: Il controllo del passo collettivo cambia l’angolo (o il passo) di ciascuna delle pale del rotore della stessa quantità allo stesso tempo (frecce verdi)—in altre parole, collettivamente. Se le lame fanno un angolo più ripido, generano più ascensore in modo che l’intero mestiere si muove verso l’alto (freccia arancione). Disegno in basso: Il controllo del passo ciclico cambia l’angolo delle pale del rotore selettive mentre girano, quindi (in questo caso) qualsiasi lama si trovi a sinistra produce sempre un po ‘più di portanza, mentre la lama opposta (mostrata qui a destra) produce sempre un po’ meno portanza. Ciò significa che più ascensore è prodotto sul lato sinistro dell’elicottero, quindi l’ascensore generale (freccia arancione) è inclinato a destra, sterzando l’intero elicottero in quella direzione.

Come succede? Come abbiamo già visto, il rotore principale è collegato al mozzo nella parte superiore dell’albero da una cerniera che consente a ciascuna lama di ruotare mentre gira, quindi rende un angolo più ripido o meno profondo rispetto all’aria in arrivo. Il bladeshave brevi aste verticali (pitch link) attaccato a loro thatare collegato ad un disco metallico rotante chiamato piatto oscillante, abit più in basso l’albero. Questa piastra oscillante scorre su cuscinetti intorno a un secondo, piastra simile direttamente sotto che non ruota. Whenthe pilota muove il collettivo un modo, entrambe le piastre oscillanti moveupward, spingendo verso l’alto sui collegamenti passo che inclinano le pale del rotore ad angolo asteeper. Spostare il collettivo dall’altra parte sposta le piastre oscillanti verso il basso, tirando i collegamenti del campo e inclinando le lame di un angolo meno profondo.

Alla fine del collettivo, c’è una strozzacollegato da un cavo al motore. Questo è come l’acceleratore di acar o l’acceleratore di una moto, aumentando o diminuendo la velocità del motore in modo che il rotore rende più o meno ascensore.

Sterzo

I rotori forniscono anche lo sterzo per ahelicopter facendo più ascensore su un lato rispetto agli altri. Fanno questo ruotando avanti e indietro (piumando) mentre ruotano, quindi, ad esempio, fanno un angolo più ripido quando sono sul lato sinistro dell’imbarcazione rispetto a quando sono sulla destra. Ciò significa che generano più ascensore a sinistra, inclinando l’imbarcazione verso destra e sterzandola in direzione. Il pilota sterza in questo modo usando una seconda leva chiamata passo ciclico (noto anche come “bastone ciclico” o semplicemente”ciclico”), simile a un joystick, che rende le lame girevoli. L’ingegnoso meccanismo della piastra oscillante traduce i movimenti del pilota in movimenti appropriati delle pale del rotore.Supponiamo che il pilota voglia volare a destra. In primo luogo, sposta il ciclico verso destra, e un sistema di leve collegate fa inclinare anche le due piastre oscillanti verso destra. Questo fa inclinare le pale del rotore ad un angolo ripido quando sono sulla sinistra e un angolo poco profondo quando sono sulla destra, quindi il rotore produce più sollevamento sul lato sinistro, sterzando l’imbarcazione a destra.

Artwork: Come la piastra oscillante dirige un elicottero. Al centro, è possibile vedere una vista semplificata del meccanismo della piastra oscillante. Ci sono due dischi nella parte superiore dell’albero del rotore, uno superiore (rosso) che ruota su cuscinetti a sfera (arancione) attorno a uno inferiore (blu) che non ruota affatto. I collegamenti a quattro passi (verdi) collegano la piastra oscillante superiore alle pale del rotore. Ora supponiamo di voler volare a destra. Si inclina il ciclico in quella direzione. Che inclina entrambe le piastre oscillanti verso destra. Mentre le pale del rotore ruotano, le piastre oscillanti inclinate forzano i collegamenti del passo verso l’alto quando sono a sinistra e verso il basso quando sono a destra. Ciò rende ogni inclinazione della lama del rotore ad un angolo più ripido quando è a sinistra e un angolo meno profondo quando è a destra. Questo produce più ascensore a sinistra, sterzo chopper a destra.

Il pilota può anche guidare il naso di un elicottero in una certa direzione utilizzando una coppia di comandi a pedale, noti come pedali antitorque, che cambiano il passo delle rotorblades di coda in modo da fare più o meno spinta lateralmente rispetto al normale volo dritto. Che rende l’intero mestiere ruotare lentamente clockwiseor in senso antiorario in modo che si dirige in una direzione diversa.Su elicotteri rotore tandem come il Chinook, che non hanno rotore di coda, i pedali inclinare le piastre oscillanti per i rotori anteriori e posteriori in modi opposti, steeringthe mestiere di conseguenza.