Helikopter: enhet, typer, kontrollsystem, syfte

2024 Författare: Howard Calhoun | [email protected]. Senast ändrad: 2023-12-17 10:41

Händelsen den 13 januari 1942, då Sikorsky-helikoptern, avsedd för militära ändamål, höjdes i luften, kan betraktas som en fullfjädrad uppskjutning av världens första helikopter, om än en militär. Flygplansdesignern började utveckla helikoptrar i det förrevolutionära Ryssland och fortsatte med dem i exil i USA. Sedan dess har det gått mycket tid, designen av helikoptrar har genomgått betydande förändringar, men målen med att använda tekniken har förblivit desamma.

Helikopterdesign

I alla helikoptrar urskiljs samma huvuddelar:

• Huvudrotor. Genererar framdrivning och lyft och styr helikoptern. Strukturellt består den av blad och en bussning som överför vridmoment från huvudväxellådans axel till bladen.
• Svansskruv. Riktningsstyrningen av en enrotorshelikopter kompenserar för huvudrotorns reaktiva vridmoment. Dess design inkluderar en bussning och blad fästa på bakaxeln.
• Swashplate. Styr den cykliska och kollektiva stigningen för huvudrotorn, överför signaler från styrkretsen till navets axiella gångjärn och sedan tillblad.
• Kontrollsystem. Helikoptrar är utrustade med tre oberoende styrsystem: riktad, längsgående-tvärgående och styrande av propellerns gemensamma stigning. Sådana system inkluderar spakar i hytten, kraftgradientmekanismer, vippor och dragkraft, swashplate och hydrauliska boosters.
• Sändning. Överför kraft till propellrar och hjälpaggregat från motorer. Antalet och placeringen av motorer, samt helikopterns layout avgör transmissionens design.
• Fuselage. Helikopterns huvudkomponenter är fästa vid den. Designad för att rymma passagerare och last, bränsle, utrustning.
• Ving. Genererar ytterligare lyft, minskar belastningen på huvudrotorn och ökar hastigheten på helikoptern. Vingarna kan även rymma utrustning, bränsletankar och nischer för att dölja chassit. Rotorerna i tvärgående helikoptrar stöds av vingen.
• Plumage. Ger balans, stabilitet och kontrollerbarhet av helikoptern. Den är uppdelad i två typer - vertikal, eller köl, och horisontell, eller stabilisator.
• Helikopterstart- och landningsdelar. Designad för att parkera en helikopter, släcka kinetisk energi under landning och rörelse på marken. Många helikoptrar har landningsställ indraget under flygning.
• Helikoptermotor. Genererar kraften som behövs för att driva tillbehören, huvuddrivningen och bakrotorerna. Kraftverket kombinerar flera motorer med system som säkerställer deras stabila drift i olika lägen.

Helikoptertyper

Helikoptrar är indelade i flera typer. Varje typ har sina egna egenskaper, styrkor och svagheter.

Enrotorhelikoptrar

Den vanligaste typen av helikopteranordning är en enrotorsmaskin med en stjärtrotor. Fördelen med denna design ligger i enkelheten - en transmission, en skruv, enkel manövrering. Cirka 8-10% av motoreffekten används för att driva stjärtrotorn medan den svävar i luften, cirka 3-4% - under translationell flygning. Relativt låg vikt och enkel design kompenserar för sådana effektförluster. Nackdelen med en sådan anordning för helikoptrar är faran som hotar markpersonal från stjärtrotorn.

Zhirodin

Propelleraxeln för sådana helikoptrar, som kompenserar för vridmoment, är riktad längs flygningen. Denna design gör att du kan skapa dragkraft utan att använda en huvudrotor. Detta ökar dess effektivitet, eftersom det inte finns något behov av att luta den framåt. Huvudrotorns momentkompenserande skruv är placerad på ett sådant sätt att det inte bildar drag och ökar den effekt som tillförs kompensationsskruven.

Jethelikopter

Enheten i denna modell är ett enkelt sätt att lösa vridmomentproblemet. Den genereras av motorerna som finns i änden av bladen, men överförs inte genom axeln. Endast friktionsmomentet för lagren överförs till flygkroppen.

Jetmotorer skapar jetkraft. Denna typ av rotor har en enkel struktur, vilket är dess fördel;bland nackdelarna är hög bränsleförbrukning.

Koaxialhelikopter

Två skruvar i en koaxialhelikopter, placerade ovanför varandra och roterande i motsatta riktningar, dämpar ögonblicket som överförs till flygkroppen. Det enda kravet för skruvarna är samma vridmoment.

Koaxialhelikoptrar är sämre än enrotors helikoptrar i storlek, men vridmomentet kompenseras inte av kraften, vilket är möjligt på grund av helikoptrarnas design.

Tvärgående rotorhelikoptrar

Fördelen med en sådan helikopter ligger i minskningen av kraften som krävs för rörelse framåt. Detta är särskilt viktigt i flermotoriga helikoptrar, som måste fortsätta att röra sig i horisontell riktning med motorn avstängd.

Nackdelen med sådana maskiner är högt motstånd på grund av frontmotståndet hos strukturen som rotorerna vilar på. Effektiviseringen och neddragningen av strukturen ökar helikopterns vikt.

Den tvärgående rotorhelikoptern har en mer komplex transmission och större dimensioner, även om de påverkas av graden av rotoröverlappning. En av de största och tyngsta helikoptrarna av denna design är Mi-12.

Forward-rotor helikopter

En rymlig flygkropp och förmågan att flytta tyngdpunkten är fördelarna med denna helikopterdesign. Nyttolasten fördelas mellan rotorerna. Den komplicerade transmissionen och dess tunga vikt är de största nackdelarna med helikoptrar med tvärgåendeplacering av skruvar.

Den andra nackdelen är den minskade effektiviteten hos propellrarna, eftersom strålarna i deras arbete korsar varandra. Vid framåtflygning minskar kvalitetsförlusten på grund av att den bakre propellern är placerad högre än den främre. Hur många blad har en helikopter av denna design? Propellerdiameter och antal blad kan variera för att förbättra maskinens hantering och stabilitet.

Flerrotorhelikoptrar

Projekt av helikoptrar med flera rotorer utvecklade av flygplanskonstruktörer involverade skapandet av tunga modeller av maskiner. Tack vare flera huvudrotorer förenklas kontrollen, eftersom helikoptern kan roteras runt vilken som helst av de tre axlarna genom att öka dragkraften för en viss propeller. Multirotorschemat för tunga helikoptrar gör att du kan hålla skruvarnas diameter inom vissa gränser.