Ελικόπτερο: συσκευή, τύποι, σύστημα ελέγχου, σκοπός

2024 Συγγραφέας: Howard Calhoun | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2023-12-17 10:23

Το γεγονός της 13ης Ιανουαρίου 1942, όταν το ελικόπτερο Sikorsky, που προοριζόταν για στρατιωτικούς σκοπούς, ανυψώθηκε στον αέρα, μπορεί να θεωρηθεί ως πλήρης εκτόξευση του πρώτου ελικοπτέρου στον κόσμο, αν και στρατιωτικό. Ο σχεδιαστής αεροσκαφών ξεκίνησε την ανάπτυξη ελικοπτέρων στην προεπαναστατική Ρωσία, συνεχίζοντας τα στην εξορία στις Ηνωμένες Πολιτείες. Από τότε, έχει περάσει πολύς χρόνος, ο σχεδιασμός των ελικοπτέρων έχει υποστεί σημαντικές αλλαγές, αλλά οι στόχοι χρήσης της τεχνολογίας έχουν παραμείνει οι ίδιοι.

Σχέδιο ελικοπτέρου

Σε όλα τα σχήματα ελικοπτέρων διακρίνονται τα ίδια κύρια μέρη:

• Κύριος ρότορας. Δημιουργεί πρόωση και ανύψωση και ελέγχει το ελικόπτερο. Δομικά, αποτελείται από λεπίδες και ένα δακτύλιο που μεταδίδει τη ροπή από τον κύριο άξονα του κιβωτίου ταχυτήτων στα πτερύγια.
• Βίδα ουράς. Ο κατευθυντικός έλεγχος ενός ελικοπτέρου μονού ρότορα αντισταθμίζει την αντιδραστική ροπή του κύριου ρότορα. Ο σχεδιασμός του περιλαμβάνει έναν δακτύλιο και λεπίδες προσαρτημένες στον άξονα του οπίσθιου γραναζιού.
• Swashplate. Ελέγχει το κυκλικό και συλλογικό βήμα του κύριου ρότορα, μεταδίδει σήματα από το κύκλωμα ελέγχου στην αξονική άρθρωση της πλήμνης και στη συνέχεια σελεπίδες.
• Σύστημα ελέγχου. Τα ελικόπτερα είναι εξοπλισμένα με τρία ανεξάρτητα συστήματα ελέγχου: κατευθυντικό, διαμήκη-εγκάρσιο και έλεγχο του κοινού βήματος της προπέλας. Τέτοια συστήματα περιλαμβάνουν μοχλούς εντός της καμπίνας, μηχανισμούς κλίσης δύναμης, παλινδρόμηση και πρόσφυση, swashplate και υδραυλικούς ενισχυτές.
• Μετάδοση. Μεταδίδει ισχύ σε έλικες και βοηθητικά από κινητήρες. Ο αριθμός και η τοποθέτηση των κινητήρων, καθώς και η διάταξη του ελικοπτέρου καθορίζουν τη σχεδίαση του κιβωτίου ταχυτήτων.
• Άτρακτος. Τα κύρια εξαρτήματα του ελικοπτέρου είναι προσαρτημένα σε αυτό. Σχεδιασμένο για να φιλοξενεί επιβάτες και φορτίο, καύσιμα, εξοπλισμό.
• Πτέρυγα. Δημιουργεί πρόσθετη ανύψωση, μειώνοντας το φορτίο στον κύριο ρότορα και αυξάνοντας την ταχύτητα του ελικοπτέρου. Τα φτερά μπορούν επίσης να φιλοξενήσουν εξοπλισμό, δεξαμενές καυσίμου και κόγχες για να κρύψουν το σασί. Οι ρότορες στα εγκάρσια ελικόπτερα υποστηρίζονται από το φτερό.
• Φτέρωμα. Παρέχει ισορροπία, σταθερότητα και δυνατότητα ελέγχου του ελικοπτέρου. Χωρίζεται σε δύο τύπους - κάθετη, ή καρίνα, και οριζόντια, ή σταθεροποιητή.
• Μέρη απογείωσης και προσγείωσης ελικοπτέρου. Σχεδιασμένο για στάθμευση ελικοπτέρου, σβήνοντας την κινητική ενέργεια κατά την προσγείωση και την κίνηση στο έδαφος. Πολλά ελικόπτερα έχουν αποσυρθεί ο εξοπλισμός προσγείωσης κατά την πτήση.
• Μηχανή ελικοπτέρου. Παράγει την ισχύ που απαιτείται για την τροφοδοσία των εξαρτημάτων, της κύριας μετάδοσης κίνησης και των στροφείων ουράς. Το εργοστάσιο παραγωγής ενέργειας συνδυάζει πολλούς κινητήρες με συστήματα που διασφαλίζουν τη σταθερή λειτουργία τους σε διαφορετικούς τρόπους λειτουργίας.

Τύποι ελικοπτέρων

Τα ελικόπτερα χωρίζονται σε διάφορους τύπους. Κάθε τύπος έχει τα δικά του χαρακτηριστικά, πλεονεκτήματα και αδυναμίες.

Ελικόπτερα με ένα ρότορα

Ο πιο κοινός τύπος συσκευής ελικοπτέρου είναι μια μηχανή ενός ρότορα με ουραίο ρότορα. Το πλεονέκτημα αυτού του σχεδίου έγκειται στην απλότητα - μία μετάδοση, μία βίδα, εύκολη λειτουργία. Περίπου το 8-10% της ισχύος του κινητήρα χρησιμοποιείται για τη λειτουργία του ουρά ρότορα ενώ αιωρείται στον αέρα, περίπου το 3-4% - κατά τη μεταφορική πτήση. Το σχετικά μικρό βάρος και ο απλός σχεδιασμός αντισταθμίζουν τέτοιες απώλειες ισχύος. Το μειονέκτημα μιας τέτοιας συσκευής για ελικόπτερα είναι ο κίνδυνος που απειλεί το προσωπικό εδάφους από τον ουραίο ρότορα.

Zhirodin

Ο άξονας της έλικας τέτοιων ελικοπτέρων, αντισταθμίζοντας τη ροπή, κατευθύνεται κατά μήκος της πτήσης. Αυτός ο σχεδιασμός σας επιτρέπει να δημιουργήσετε ώση χωρίς να καταφύγετε στη χρήση κύριου ρότορα. Αυτό αυξάνει την απόδοσή του, αφού δεν χρειάζεται να το γέρνετε προς τα εμπρός. Η βίδα αντιστάθμισης ροπής του κύριου ρότορα είναι τοποθετημένη με τέτοιο τρόπο ώστε να μην σχηματίζει οπισθέλκουσα και να μην αυξάνει την ισχύ που παρέχεται στη βίδα αντιστάθμισης.

Jet ελικόπτερο

Η συσκευή αυτού του μοντέλου είναι ένας εύκολος τρόπος για να λύσετε το πρόβλημα της ροπής. Παράγεται από τους κινητήρες που βρίσκονται στο άκρο των λεπίδων, αλλά δεν μεταδίδεται μέσω του άξονα. Μόνο η στιγμή της τριβής των ρουλεμάν μεταδίδεται στην άτρακτο.

Οι κινητήρες αεριωθουμένων δημιουργούν ώθηση αεριωθουμένων. Αυτός ο τύπος ρότορα έχει απλή δομή, κάτι που είναι το πλεονέκτημά του.μεταξύ των μειονεκτημάτων είναι η υψηλή κατανάλωση καυσίμου.

Ομοαξονικό ελικόπτερο

Δύο βίδες ενός ομοαξονικού ελικοπτέρου, που βρίσκονται η μία πάνω από την άλλη και περιστρέφονται σε αντίθετες κατευθύνσεις, μειώνουν τη ροπή που μεταδίδεται στην άτρακτο. Η μόνη απαίτηση για τις βίδες είναι η ίδια ροπή.

Τα ομοαξονικά ελικόπτερα είναι κατώτερα σε μέγεθος από αυτά με έναν ρότορα, αλλά η ροπή δεν αντισταθμίζεται από την ισχύ, η οποία είναι δυνατή λόγω του σχεδιασμού των ελικοπτέρων.

Ελικόπτερα εγκάρσιου ρότορα

Το πλεονέκτημα ενός τέτοιου ελικοπτέρου έγκειται στη μείωση της ισχύος που απαιτείται για την κίνηση προς τα εμπρός. Αυτό είναι ιδιαίτερα σημαντικό στα πολυκινητήρια ελικόπτερα, τα οποία πρέπει να συνεχίσουν να κινούνται σε οριζόντια κατεύθυνση με τον κινητήρα σταματημένο.

Το μειονέκτημα τέτοιων μηχανών είναι η υψηλή αντίσταση λόγω της μετωπικής αντίστασης της κατασκευής στην οποία στηρίζονται οι ρότορες. Ο εξορθολογισμός και η μείωση του μεγέθους της δομής αυξάνει το βάρος του ελικοπτέρου.

Το ελικόπτερο του εγκάρσιου ρότορα έχει πιο περίπλοκη μετάδοση και μεγαλύτερες διαστάσεις, αν και επηρεάζονται από τον βαθμό επικάλυψης του ρότορα. Ένα από τα μεγαλύτερα και βαρύτερα ελικόπτερα αυτού του σχεδιασμού είναι το Mi-12.

Ελικόπτερο με εμπρός ρότορα

Μια ευρύχωρη άτρακτος και η δυνατότητα μετατόπισης του κέντρου βάρους είναι τα πλεονεκτήματα αυτού του σχεδιασμού ελικοπτέρου. Το ωφέλιμο φορτίο κατανέμεται μεταξύ των ρότορων. Η περίπλοκη μετάδοση και το μεγάλο βάρος της είναι τα κύρια μειονεκτήματα των ελικοπτέρων με εγκάρσιοθέση των βιδών.

Το δεύτερο μειονέκτημα είναι η μειωμένη απόδοση των ελίκων, καθώς τέμνονται οι πίδακες του έργου τους. Στην πτήση προς τα εμπρός, η απώλεια ποιότητας μειώνεται λόγω του γεγονότος ότι η πίσω έλικα βρίσκεται ψηλότερα από την μπροστινή. Πόσες λεπίδες έχει ένα ελικόπτερο αυτού του σχεδιασμού; Η διάμετρος της προπέλας και ο αριθμός των πτερυγίων ενδέχεται να διαφέρουν για να βελτιωθεί ο χειρισμός και η σταθερότητα του μηχανήματος.

Ελικόπτερα με πολλαπλούς ρότορες

Έργα ελικοπτέρων πολλαπλών ρότορων που αναπτύχθηκαν από σχεδιαστές αεροσκαφών περιελάμβαναν τη δημιουργία βαρέων μοντέλων μηχανών. Λόγω πολλών κύριων ρότορων, ο έλεγχος απλοποιείται, καθώς το ελικόπτερο μπορεί να περιστραφεί γύρω από οποιονδήποτε από τους τρεις άξονες αυξάνοντας την ώθηση μιας συγκεκριμένης προπέλας. Το σχέδιο πολλαπλών ρότορα των βαρέων ελικοπτέρων σάς επιτρέπει να διατηρείτε τη διάμετρο των βιδών εντός ορισμένων ορίων.