هلیکوپتر: دستگاه، انواع، سیستم کنترل، هدف

2024 نویسنده: Howard Calhoun | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2023-12-17 10:25

رویداد 13 ژانویه 1942، زمانی که بالگرد سیکورسکی که برای اهداف نظامی در نظر گرفته شده بود، به هوا بلند شد، می توان آن را پرتاب تمام عیار اولین بالگرد جهان، هرچند نظامی، دانست. این طراح هواپیما توسعه هلیکوپترها را در روسیه قبل از انقلاب آغاز کرد و آنها را در تبعید در ایالات متحده ادامه داد. از آن زمان، زمان زیادی می گذرد، طراحی هلیکوپترها دستخوش تغییرات قابل توجهی شده است، اما اهداف استفاده از فناوری ثابت مانده است.

طراحی هلیکوپتر

در همه طرح‌های هلیکوپتر، بخش‌های اصلی یکسان متمایز می‌شوند:

• روتور اصلی. تولید نیروی محرکه و بالابر و کنترل هلیکوپتر. از نظر ساختاری، از تیغه ها و یک بوش تشکیل شده است که گشتاور را از محور اصلی گیربکس به تیغه ها منتقل می کند.
• پیچ دم. کنترل جهت دار هلیکوپتر تک روتور، گشتاور واکنشی روتور اصلی را جبران می کند. طراحی آن شامل یک بوش و تیغه های متصل به شفت چرخ دنده دم است.
• Swashplate. گام چرخه ای و جمعی روتور اصلی را کنترل می کند، سیگنال ها را از مدار کنترل به لولا محوری هاب و سپس بهتیغه ها.
• سیستم کنترل. هلیکوپترها مجهز به سه سیستم کنترل مستقل هستند: جهتی، طولی- عرضی و کنترل گام مشترک پروانه. چنین سیستم‌هایی عبارتند از اهرم‌های داخل کابین، مکانیسم‌های گرادیان نیرو، راکرها و کشش، صفحه سواشینگ و تقویت‌کننده‌های هیدرولیک.
• انتقال. نیرو را از موتورها به ملخ ها و وسایل کمکی منتقل می کند. تعداد و محل قرارگیری موتورها و همچنین چیدمان هلیکوپتر طراحی گیربکس را تعیین می کند.
• بدنه. اجزای اصلی هلیکوپتر به آن متصل است. طراحی شده برای جا دادن مسافران و محموله، سوخت، تجهیزات.
• بال. بالابر اضافی ایجاد می کند، بار روی روتور اصلی را کاهش می دهد و سرعت هلیکوپتر را افزایش می دهد. بال ها همچنین می توانند تجهیزات، مخازن سوخت و طاقچه هایی را برای پنهان کردن شاسی در خود جای دهند. روتورها در هلیکوپترهای عرضی توسط بال پشتیبانی می شوند.
• پر و بال. تعادل، ثبات و کنترل هلیکوپتر را فراهم می کند. این به دو نوع تقسیم می شود - عمودی، یا کیل، و افقی، یا تثبیت کننده.
• قطعات برخاست و فرود هلیکوپتر. طراحی شده برای پارک کردن هلیکوپتر، خاموش کردن انرژی جنبشی در هنگام فرود و حرکت بر روی زمین. بسیاری از هلیکوپترها دارای ارابه فرود در حین پرواز هستند.
• موتور هلیکوپتر. نیروی مورد نیاز برای تغذیه لوازم جانبی، محرک اصلی و روتورهای دم را تولید می کند. نیروگاه چندین موتور را با سیستم هایی ترکیب می کند که عملکرد پایدار آنها را در حالت های مختلف تضمین می کند.

انواع هلیکوپتر

هلیکوپترها به چند نوع تقسیم می شوند. هر نوع ویژگی ها، نقاط قوت و ضعف خاص خود را دارد.

بالگردهای تک روتور

متداول ترین نوع دستگاه هلیکوپتر، دستگاه تک روتور با روتور دم است. مزیت این طراحی در سادگی نهفته است - یک انتقال، یک پیچ، عملیات آسان. حدود 8-10٪ از قدرت موتور برای کار کردن روتور دم هنگام شناور در هوا استفاده می شود، حدود 3-4٪ - در طول پرواز انتقالی. وزن نسبتاً سبک و طراحی ساده چنین تلفاتی را جبران می کند. عیب چنین وسیله ای برای هلیکوپترها خطری است که پرسنل زمینی را از روتور دم تهدید می کند.

ژیرودین

محور ملخ چنین هلیکوپترهایی برای جبران گشتاور در طول پرواز هدایت می شود. این طراحی به شما امکان می دهد بدون استفاده از روتور اصلی نیروی رانش ایجاد کنید. این کارایی آن را افزایش می دهد، زیرا نیازی به کج کردن آن به جلو نیست. پیچ جبران کننده گشتاور روتور اصلی به گونه ای قرار می گیرد که باعث ایجاد کشش و افزایش توان تامین شده به پیچ جبران کننده نشود.

هلیکوپتر جت

دستگاه این مدل راه آسانی برای حل مشکل گشتاور است. توسط موتورهای واقع در انتهای تیغه ها تولید می شود، اما از طریق شفت منتقل نمی شود. فقط لحظه اصطکاک بلبرینگ ها به بدنه منتقل می شود.

موتورهای جت نیروی رانش جت ایجاد می کنند. این نوع روتور ساختار ساده ای دارد که مزیت آن است.از جمله معایب مصرف سوخت بالاست.

بالگرد کواکسیال

دو پیچ هلیکوپتر کواکسیال که یکی بالای دیگری قرار دارند و در جهت مخالف می چرخند، لحظه انتقال به بدنه را کاهش می دهند. تنها مورد نیاز برای پیچ ها همان گشتاور است.

هلیکوپترهای کواکسیال از نظر اندازه از هلیکوپترهای تک روتور پایین‌تر هستند، اما گشتاور با قدرت جبران نمی‌شود که به دلیل طراحی هلیکوپترها امکان‌پذیر است.

هلیکوپترهای روتور عرضی

مزیت چنین هلیکوپتری در کاهش قدرت لازم برای حرکت رو به جلو نهفته است. این امر به ویژه در هلیکوپترهای چند موتوره که باید با توقف موتور در جهت افقی به حرکت خود ادامه دهند بسیار مهم است.

عیب اینگونه ماشین ها مقاومت بالا به دلیل مقاومت جلویی سازه ای است که روتورها روی آن قرار می گیرند. ساده‌سازی و کوچک‌سازی ساختار، وزن هلیکوپتر را افزایش می‌دهد.

هلیکوپتر روتور عرضی دارای انتقال پیچیده تر و ابعاد بزرگتر است، اگرچه آنها تحت تأثیر درجه همپوشانی روتور قرار دارند. یکی از بزرگترین و سنگین ترین هلیکوپترهای این طرح Mi-12 است.

بالگرد روتور جلو

بدنه جادار و قابلیت جابجایی مرکز ثقل از مزایای طراحی این هلیکوپتر است. محموله بین روتورها توزیع می شود. گیربکس پیچیده و وزن زیاد آن از معایب اصلی هلیکوپترهای عرضی استمحل پیچ ها.

عیب دوم کاهش راندمان پروانه ها است، زیرا جت های کار آنها متقاطع می شود. در پرواز جلو به دلیل قرار گرفتن ملخ عقب بالاتر از جلو، افت کیفیت کاهش می یابد. یک هلیکوپتر با این طرح چند پره دارد؟ قطر پروانه و تعداد پره‌ها ممکن است برای بهبود عملکرد و پایداری دستگاه متفاوت باشد.

بالگردهای چند روتور

پروژه های هلیکوپترهای چند روتور توسعه یافته توسط طراحان هواپیما شامل ساخت مدل های سنگین ماشین آلات بود. با توجه به چندین روتور اصلی، کنترل ساده شده است، زیرا هلیکوپتر می تواند حول هر یک از سه محور با افزایش نیروی رانش یک ملخ خاص بچرخد. طرح مولتی روتور هلیکوپترهای سنگین به شما امکان می دهد قطر پیچ ها را در محدوده خاصی نگه دارید.