wirnik główny

ogromny wirnik wirnika jest najbardziej zauważalną cechą każdego śmigłowca, ale żaden śmigłowiec nie poradzi sobie z jednym wirnikiem. Dlaczego? Podstawowa zasada fizyki zwana trzecim prawem ruchu Newtona mówi nam, że kiedy siła (zwana działaniem)sprawia, że coś się porusza, inna siła,tak duża (zwana reakcją), sprawia, że coś innego porusza się w przeciwnym kierunku; działanie i reakcja są równe, a przeciwieństwo jest innym sposobem ujęcia tego. Wirnik śmigłowca obraca się wokół (akcja), całe ciało jednostki ma tendencję do obracania się wolniej w przeciwnym kierunku (reakcja). Ten moment obrotowy (Siła skrętu) powodowałby całkowite niekontrolowanie prędkości obrotowej, więc musimy przeciwdziałać temu w pewien sposób za pomocą tzw. kontra-momentu obrotowego (siły skrętu w kierunku przeciwnym). Jednym z rozwiązań jest posiadanie drugiego dużego wirnika w drugą stronę. Czasami jest on montowany na tym samym maszcie jako pierwszy wirnik (konstrukcja zwana wirnikiem koncentrycznym);czasami, jak w ogromnych wojskowych śmigłowcach Chinook, na obu końcach jednostki znajduje się Duży wirnik (konstrukcja zwana wirnikiem tandemowym).

Zdjęcie: Tandem rotor: ten wojskowy Boeing CH-47 Chinook ma jeden wirnik z przodu i jeden z tyłu i obracają się w przeciwnych kierunkach, aby anulować moment obrotowy drugiego.Zdjęcie Tamary Vaughn dzięki uprzejmości US Navy.

łopaty głównego wirnika śmigłowca są trzy podstawowe rodzaje, które umożliwiają zwiększenie ilości ruchu jako sworznia wokół: są nazywane sztywnymi, półsztywnymi i całkowicie articulated.As nazwa wskazuje, że sztywne ostrza są mocno przymocowane do rotorhub („koła”, do którego ostrza są przymocowane na górze masztu wirnika wirnika) za pomocą obrotowego połączenia zwanego zawiasem palnym (lub zawiasem skoku). Pozwala im to na „pióro”(obracają się, gdy się obracają, co, jak odkryjemy za chwilę, jest jak helikopter). Półsztywne ostrza mają ten sam zawias piórkowy, ale mają również zawias ząbkujący (lub trzepoczący), który pozwala im klapać w górę iw dół. Fullyarticulated ostrza mogą pióro i klapa, a także mają trzeci zawias (przeciągnij zawias), który pozwala im poruszać się nieco przed („prowadzić”) lub za („lag”) ich normalnej pozycji. Każdy z tych typów ostrzy ma zalety i wady.

wirnik ogonowy

Zdjęcie: wirnik ogonowy śmigłowca Seahawk. Wirnik ogonowy napędzany jest przez wał napędowy biegnący z powrotem od silników głównych, równolegle do korpusu śmigłowca. Jeśli przyjrzysz się dokładnie, zobaczysz, że łopaty wirnika mogą być przechylane przez pilota podczas obracania się, co generuje mniej lub więcej siłę pchającą i daje helikopterowi możliwość obracania się w miejscu, gdy się unosi. Zdjęcie autorstwa Jamesa R. Evansa dzięki uprzejmości US Navy.

oprócz dodania drugiego dużego wirnika, innym sposobem przeciwdziałania momentowi obrotowemu z głównego wirnika jest użycie małego,skierowanego bokiem śmigła zwanego wirnikiem ogonowym, napędzanego przez wał napędowy silnika, który biegnie przez tylny koniec jednostki.Czasami, ze względów bezpieczeństwa, wirnik ogonowy jest zbudowany dokładnie wewnątrz ogona (konstrukcja zwana fenestronem lub ogonem wachlarzowym). Inną alternatywą jest nazywany NOTAR® („no tail rotor”), który wykorzystuje strumień powietrza, wystrzeliwany przez odpowietrznik na ogonie, aby przeciwdziałać momentowi obrotowemu głównego silnika. Jeśli śmigłowiec ma pojedynczy śmigłowiec główny,musi mieć śmigło ogonowe, fenestron lub NOTAR lub nie może latać bezpiecznie; podobnie, wszelkie uszkodzenia wirnika ogonowego—takie jak uderzenie ptaka lub uderzenie pociskiem-sprawiają, że śmigłowiec jest niebezpiecznie niekontrolowany i zwykle powoduje, że szybko się rozbija. Większość śmigłowców ma pionową płetwę ogonową (pylon), która pomaga również przeciwdziałać częściom momentu obrotowego z wirnika głównego.

jak helikopter zawisa i steruje?

wirniki śmigłowca to pomysłowe rzeczy, które pozwalają mu unosić się w powietrzu lub sterować w dowolnym kierunku. Pilot posiada pięć podstawowych elementów sterowania ruchem i sterowaniem: dwie dźwignie ręczne zwane skokiem kolektorowym i cyklicznym, przepustnicę oraz dwa pedały nożne. Większość manewrów wykonywanych przez pilota wiąże się ze złożoną interakcją między tymi różnymi sterownikami, dlatego latanie helikopterem wymaga takich umiejętności i koncentracji.

unosząc się

gdy zaczynają się obracać, płaty powietrzne na łopatach silnika generują podnośnik,który pokonuje ciężar jednostki, wypychając ją w powietrze. Jeśli podnośnik jest większy od ciężaru,śmigłowiec wspina się; jeśli jest mniejszy od ciężaru, śmigłowiec upada. Kiedy winda i ciężar są dokładnie równe, helikopter unosi się w powietrzu. Pilot może sprawić, że łopaty wirnika generują więcejlub mniej podnoszenia za pomocą sterowania zwanego zbiorczym skokiem (lub”zbiorczym”), który zwiększa lub zmniejsza kąt („skokiem”), który wszystkie łopaty powodują do nadjeżdżającego powietrza, gdy się obracają. Fortakeoff, ostrza muszą wykonać stromy kąt, aby wygenerować maksymalny skok.

grafika: jak helikopter zawisa i steruje: rysunek Górny: Wspólna Kontrola skoku zmienia kąt (lub skok) każdego z łopatek wirnika o tę samą ilość w tym samym czasie (zielone strzałki)—innymi słowy, łącznie. Jeśli ostrza zrobić stromy kąt, generują one więcej podnoszenia więc cały statek porusza się prosto w górę (pomarańczowa strzałka). Rysunek dolny: cykliczna regulacja skoku zmienia kąt selektywnych łopatek wirnika podczas ich wirowania, tak więc (w tym przypadku) dowolne ostrze po lewej stronie zawsze powoduje nieco większy udźwig, podczas gdy przeciwne ostrze (pokazane tutaj po prawej) zawsze powoduje nieco mniejszy udźwig. Oznacza to, że po lewej stronie śmigłowca produkowana jest większa ilość podnośników, więc całkowita podnośnik (pomarańczowa strzałka) jest przechylona w prawo, kierując cały śmigłowiec w tym kierunku.

Jak to się dzieje? Jak już widzieliśmy, główny wirnik jest połączony z piastą na górze masztu za pomocą zawiasu, który umożliwia obracanie każdego ostrza podczas obracania się, dzięki czemu ma bardziej stromy lub płytszy kąt w stosunku do nadjeżdżającego powietrza. Ostrza mają przymocowane do nich krótkie pionowe pręty (ogniwa skoku), które są połączone z obracającym się metalowym krążkiem zwanym tarczą tarczową, umieszczoną niżej masztu. Ta tarcza ślizga się na łożyskach około sekundy, podobna Płyta bezpośrednio pod spodem, która się nie obraca. Gdy pilot przesuwa kolektyw w jedną stronę, obie tarcze wahacza poruszają się ku górze, popychając do góry linki, które przechylają łopaty wirnika do większego kąta. Przesunięcie kolektywu w drugą stronę przesuwa tarczki z powrotem w dół, pociągając za linki skoku i przechylając ostrza o płytszy kąt.

na końcu kolektywu jest przepustnica połączona kablem z silnikiem. Jest to jak akcelerator acar lub przepustnica motocykla, zwiększając lub zmniejszając prędkość obrotową silnika, dzięki czemu wirnik wykonuje mniej lub bardziej podnoszenie.

Układ kierowniczy

wirniki zapewniają również układ kierowniczy dla śmigłowca, wykonując więcej podnoszenia z jednej strony niż z drugiej. Robią to, obracając się tam iz powrotem (wtapiając się) podczas obracania, więc na przykład mają większy kąt, gdy są po lewej stronie jednostki, niż gdy są po prawej. Oznacza to, że generują więcej podnoszenia Naft, przechylając statek w prawo i kierując go w tym kierunku. Sterniki sterowe takie jak ten używają drugiej dźwigni zwanej skokiem cyklicznym (znanej również jako „kij cykliczny” lub po prostu”cykliczny”), podobnej do joysticka, który sprawia, że łopaty obracają się, wokół których obracają się. Pomysłowy mechanizm tarczy tarczowej przekłada ruchy pilota na odpowiednie ruchy łopatek wirnika.Załóżmy, że pilot chce polecieć w prawo. Po pierwsze, przesuwa cykliczny w prawo, a system połączonych dźwigni sprawia, że dwie tarcze przechylają się w prawo. To sprawia, że łopaty wirnika przechylają się pod stromym kątem, gdy są po lewej stronie i pod płytkim kątem, gdy są po prawej stronie, więc wirnik wytwarza większy podnośnik po lewej stronie, kierując jednostkę w prawo.

Artwork: How the swash plate steers a helicopter. Na środku widać uproszczony widok mechanizmu tarczy tarczowej. Na górze masztu wirnika znajdują się dwie tarcze, górna (czerwona), która obraca się na łożyskach kulkowych (pomarańczowa) wokół dolnej (niebieska), która w ogóle się nie obraca. Cztery łączniki skoku (zielone) łączą górną płytę tarczy z łopatami wirnika. Teraz Załóżmy, że chcesz polecieć w prawo. Przechylasz cykl w tym kierunku. To przechyla obie płytki w prawo. Gdy łopaty wirnika obracają się, przechylone tarcze skośne wymuszają połączenie Skoku w górę, gdy są po lewej stronie, a w dół, gdy są po prawej. To sprawia, że każda łopata wirnika pochyla się pod bardziej stromym kątem, gdy jest po lewej stronie i płytszym kątem, gdy jest po prawej stronie. Powoduje to większy podnośnik po lewej stronie, kierując chopper w prawo.

pilot może również sterować nosem śmigłowca w określonym kierunku za pomocą pary pedałów nożnych, znanych jako pedały antytorowe, które zmieniają skok wirników ogonowych, dzięki czemu wytwarzają mniej lub bardziej boczny ciąg niż w normalnym locie. To sprawia, że cały statek obraca się powoli zgodnie z ruchem wskazówek zegara lub przeciwnie do ruchu wskazówek zegara, więc kieruje się w innym kierunku.Na śmigłowcach z rotorem tandemowym, takich jak Chinook,które nie mają wirnika ogonowego, pedały nożne przechylają tarcze przednich i tylnych wirników w przeciwny sposób, kierując odpowiednio jednostką.