Kas ir helikoptera aerodinamika?

Lai gan vairuma helikopteru lidojuma principi ir labi zināmi sabiedrībai attiecībā uz vertikālo pacelšanos, pacelšanos un pārvietošanos uz sāniem lidojuma laikā, tas nav helikoptera veiktspējas raksturlielumu ierobežojums. Helikoptera galveno rotora disku var noliekt jebkurā virzienā. Noliecot to uz priekšu, samazināsies lejupvērstā vilce un tiks nodrošināts impulss uz priekšu. Rotoru var arī noliekt uz helikoptera galvenā korpusa sānu vai aizmuguri, taču tas ļauj transportlīdzeklim palielināt ātrumu leņķī vai pārvietoties atpakaļgaitā.

Šī helikoptera galvenā vilces mehānisma īpašība padara izpratni par sānsveres, slīpuma un sānsveres raksturlielumiem svarīgāku helikoptera aerodinamikā, nekā tas varētu būt sākotnēji saprotams. Leņķis ir kustība pa kreisi vai pa labi, ko bieži pavada slīpums, kas ir kustība uz augšu un uz leju. Ripošana ir leņķa un slīpuma kombinācija, kad helikopters pagriežas leņķī no sava galvenā lidojuma virziena, ripojot uz augšu vai uz leju pa kreisi vai pa labi, un to visu tieši ietekmē paša rotora lāpstiņas slīpums, kā arī lidojuma lielums. asmenim tiek pievadīta jauda.

Tomēr neviens no šiem manevriem nav iespējams bez astes rotora tandēma efekta. Galvenā rotora diska leņķa un vilces kontrole tiek veikta, izmantojot rokas ciklisku vai nūju, savukārt astes rotora griešanās līmeni vai griezes momentu kontrolē ar kāju pedāļiem. Astes rotors tieši neitralizē helikoptera korpusa griešanos, kas pretējā gadījumā izgrieztos nekontrolējami, lai atbilstu galvenā rotora rotācijai. Palielinot vai samazinot astes rotora ātrumu, izmantojot kāju pedāļus, helikopters lidojuma laikā varēs mainīt virzienu, uz kuru tas ir vērsts. Visbiežāk tas tiek darīts pacelšanās un nosēšanās laikā, jo, tiklīdz transportlīdzeklim ir ievērojama kustība uz priekšu, virziena maiņa tiek veikta, izmantojot helikoptera aerodinamikas principus – sānsveres un slīpuma principu. Šī iemesla dēļ vairums helikopteru nav aprīkoti ar astes atlokiem astes galā, lai kontrolētu virzienu, jo tie nav nepieciešami.

Citi galvenie aerodinamiskie spēki, kas ietekmē helikopterus lidojuma laikā, ir translācijas pacelšanas un zemes efekti. Helikoptera rotora lāpstiņa ir līdzīga nekustīga spārna gaisa kuģa dzenskrūvei, taču tā ir plakanāka un elastīgāka, jo tā ir paredzēta, lai izspiestu gaisu no ceļa, kad tas griežas, nevis griežas caur to. Transportlīdzeklim virzoties uz priekšu un palielinot ātrumu, gaiss kļūst mazāk turbulents ap korpusu un rotoru, ļaujot radīt labāku pacēlumu, izmantojot translācijas aerodinamiku, kas rada sava veida inerci uz priekšu transportlīdzeklim.

Zemes efekts ir pretējs tam, un tas ir atbaidīšanas efekts, kas rodas, transportlīdzeklim tuvojoties zemei. Kad lejupvērstā vilce skar cietu virsmu, tā rada palielinātu virzību uz augšu, kas ir jākompensē. Tas var notikt arī lidojuma laikā, ja helikopters iet garām ēkai vai citam cietam šķērslim.

Helikoptera aerodinamikai izmantotajam galvenajam rotoram lidojuma laikā ir jāiziet dažādi konkurējoši spēki. Mūsdienu helikoptera aerodinamikā ir jāņem vērā pacēluma disimetrija, izmantojot lāpstiņas. Transportlīdzeklim virzoties uz priekšu, rotora lāpstiņa kustības laikā griežas, lai pielāgotos lielākam pacelšanas efektam, kas rodas lāpstiņas priekšpusē nekā aizmugurē, kas var izraisīt helikoptera ripošanos. Lāpstiņas tiek izmantotas, lai to kompensētu, izveidojot elastīgu rotora lāpstiņu, kas noliecas uz augšu pie priekšējās malas un uz leju pie aizmugurējās malas. Tas izlīdzina pacelšanas spēkus, un šāda elastība ir redzama stāvēšanai novietotos helikopteros, kur rotors nolaižas malā.

Helikoptera aerodinamikas sarežģītība ļauj tiem arī droši nolaisties, ja rotoram tiek zaudēta pilna jauda. Atšķirībā no populārā pieņēmuma, ka helikopters nokristu kā klints ar jaudas zudumu, transportlīdzekļa forma un joprojām griežamā rotora lāpstiņa ļauj tam ārkārtas situācijās veikt autorotācijas manevru, ko citādi sauc par planēšanu. Transportlīdzekļa nolaišanās faktiski darbina rotoru ar saglabātu vai palielinātu ātrumu, kad sajūga sistēma ir atslēgta, ļaujot rotoram brīvi griezties un nolaist transportlīdzekli ar lielāku ātrumu nekā parasti, bet drošā ātrumā.