Helikopter: urządzenie, typy, system sterowania, przeznaczenie

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2023-12-17 10:38

Wydarzenie z 13 stycznia 1942 r., kiedy śmigłowiec Sikorsky, przeznaczony do celów wojskowych, został wzniesiony w powietrze, można uznać za pełnoprawny start pierwszego na świecie śmigłowca, choć wojskowego. Projektant samolotów rozpoczął rozwój śmigłowców w przedrewolucyjnej Rosji, kontynuując je na emigracji w Stanach Zjednoczonych. Od tego czasu minęło dużo czasu, konstrukcja śmigłowców uległa znaczącym zmianom, ale cele wykorzystania technologii pozostały takie same.

Projekt helikoptera

We wszystkich schematach śmigłowców rozróżnia się te same główne części:

• Główny wirnik. Generuje napęd i siłę nośną oraz steruje helikopterem. Strukturalnie składa się z łopatek i tulei, która przenosi moment obrotowy z wału przekładni głównej na łopatki.
• Śruba ogonowa. Kierunkowe sterowanie śmigłowca jednowirnikowego kompensuje reaktywny moment obrotowy wirnika głównego. Jego konstrukcja obejmuje tuleję i ostrza przymocowane do wału tylnego koła zębatego.
• Płytka sterująca. Kontroluje skok cykliczny i zbiorczy wirnika głównego, przesyła sygnały z obwodu sterującego do przegubu osiowego piasty, a następnie doostrza.
• System sterowania. Śmigłowce wyposażone są w trzy niezależne systemy sterowania: kierunkowy, wzdłużno-poprzeczny oraz sterujący wspólnym skokiem śmigła. Takie systemy obejmują dźwignie w kabinie, mechanizmy gradientu siły, wahacze i przyczepność, tarczę sterującą i hydrauliczne wspomagacze.
• Transmisja. Przekazuje moc do śmigieł i urządzeń pomocniczych z silników. Liczba i rozmieszczenie silników, a także układ śmigłowca określają konstrukcję przekładni.
• Kadłub. Do niego przymocowane są główne elementy śmigłowca. Zaprojektowany, aby pomieścić pasażerów i ładunek, paliwo, sprzęt.
• Skrzydło. Generuje dodatkowy udźwig, zmniejszając obciążenie wirnika głównego i zwiększając prędkość śmigłowca. Skrzydła mogą również pomieścić sprzęt, zbiorniki paliwa i nisze do ukrycia podwozia. Wirniki w śmigłowcach poprzecznych są podtrzymywane przez skrzydło.
• Upierzenie. Zapewnia równowagę, stabilność i sterowność śmigłowca. Jest podzielony na dwa typy - pionowy lub stępkowy i poziomy lub stabilizator.
• Części do startu i lądowania helikoptera. Przeznaczony do parkowania śmigłowca, gaszący energię kinetyczną podczas lądowania i poruszania się po ziemi. Wiele helikopterów ma schowane podwozie podczas lotu.
• Silnik helikoptera. Generuje moc potrzebną do zasilania akcesoriów, napędu głównego i wirników ogonowych. Elektrownia łączy kilka silników z układami, które zapewniają ich stabilną pracę w różnych trybach.

Typy śmigłowców

Śmigłowce dzielą się na kilka typów. Każdy typ ma swoje własne cechy, mocne i słabe strony.

Śmigłowce jednowirnikowe

Najpopularniejszym typem urządzenia helikopterowego jest maszyna jednowirnikowa z wirnikiem ogonowym. Zaletą tej konstrukcji jest prostota - jedna przekładnia, jedna śruba, łatwa obsługa. Około 8-10% mocy silnika wykorzystywane jest do obsługi śmigła ogonowego podczas zawisu w powietrzu, około 3-4% - podczas lotu translacyjnego. Stosunkowo niewielka waga i prosta konstrukcja kompensują takie straty mocy. Wadą takiego urządzenia do śmigłowców jest niebezpieczeństwo zagrażające personelowi naziemnemu ze strony śmigła ogonowego.

Żirodin

Oś śmigła takich helikopterów, kompensująca moment obrotowy, jest skierowana wzdłuż lotu. Ta konstrukcja pozwala na tworzenie ciągu bez uciekania się do użycia głównego wirnika. Zwiększa to jego wydajność, ponieważ nie ma potrzeby pochylania go do przodu. Śruba kompensująca moment obrotowy wirnika głównego umieszczona jest w taki sposób, aby nie tworzyć oporu i nie zwiększać mocy dostarczanej na śrubę kompensującą.

Helikopter odrzutowy

Urządzenie tego modelu to prosty sposób na rozwiązanie problemu momentu obrotowego. Jest generowany przez silniki umieszczone na końcach łopatek, ale nie jest przenoszony przez wał. Na kadłub przenoszony jest tylko moment tarcia łożysk.

Silniki odrzutowe wytwarzają ciąg odrzutowy. Ten typ wirnika ma prostą konstrukcję, co jest jego zaletą;jedną z wad jest wysokie zużycie paliwa.

Śmigłowiec koncentryczny

Dwie śruby współosiowego helikoptera, umieszczone jedna nad drugą i obracające się w przeciwnych kierunkach, tłumią moment przenoszony na kadłub. Jedynym wymaganiem dla śrub jest ten sam moment dokręcania.

Śmigłowce współosiowe są mniejsze od jednowirnikowych rozmiarów, ale moment obrotowy nie jest kompensowany przez moc, co jest możliwe dzięki konstrukcji śmigłowców.

Śmigłowce z wirnikiem poprzecznym

Zaletą takiego helikoptera jest zmniejszenie mocy potrzebnej do poruszania się do przodu. Jest to szczególnie ważne w przypadku śmigłowców wielosilnikowych, które muszą nadal poruszać się w kierunku poziomym z wyłączonym silnikiem.

Wadą takich maszyn jest wysoka odporność ze względu na czołowy opór konstrukcji, na której spoczywają wirniki. Usprawnienie i zmniejszenie konstrukcji zwiększa masę śmigłowca.

Śmigłowiec z poprzecznym wirnikiem ma bardziej złożoną przekładnię i większe wymiary, chociaż ma na nie wpływ stopień nakładania się wirników. Jednym z największych i najcięższych śmigłowców tej konstrukcji jest Mi-12.

Helikopter z wirnikiem przednim

Pojemny kadłub i możliwość przesunięcia środka ciężkości to zalety tego projektu śmigłowca. Ładunek jest rozdzielany między wirniki. Skomplikowana skrzynia biegów i jej duża waga to główne wady śmigłowców z poprzeczkąlokalizacja śrub.

Drugą wadą jest zmniejszona wydajność śmigieł, ponieważ strumienie ich pracy przecinają się. W locie do przodu utrata jakości jest zmniejszona ze względu na fakt, że tylne śmigło znajduje się wyżej niż przednie. Ile ostrzy ma helikopter tej konstrukcji? Średnica śruby i liczba łopatek mogą się różnić w celu poprawy obsługi i stabilności maszyny.

Śmigłowce wielowirnikowe

Projekty śmigłowców wielowirnikowych opracowywane przez konstruktorów samolotów polegały na tworzeniu ciężkich modeli maszyn. Dzięki kilku głównym wirnikom sterowanie jest uproszczone, ponieważ śmigłowiec można obracać wokół dowolnej z trzech osi poprzez zwiększenie ciągu konkretnego śmigła. Schemat wielowirnikowy ciężkich helikopterów pozwala na utrzymanie średnicy śrub w określonych granicach.