Nauka O Autorotaciji: Vodič Za Početnike

U svijetu inženjerstva, sve je u izradi mašina koje mogu raditi i u najtežim situacijama.

Autorotacija je vrlo važan manevar za helikoptere koji može značiti razliku između života i smrti.

Objasniću šta je autorotacija, kako funkcioniše i zašto je toliko važna za pilote helikoptera i inženjere u ovom blog postu.

Dakle, pripremite se za učenje o jednom od najvažnijih dijelova letenja helikopterom.

Uvod u autorotaciju u inženjerstvu

Formalna definicija:

1. Rotacija oko bilo koje ose tijela koja je simetrična i izložena jednoličnoj struji zraka i održavana samo aerodinamičkim momentima. 2. Rotacija zaustavljenog simetričnog aeroprofila paralelno sa smjerom vjetra.

Autorotacija je vrsta leta u kojoj se sistem glavnog rotora helikoptera ili drugog rotacionog aviona okreće bez pokretanja motora.

Ovo je slično načinu na koji autožiro radi.

Kada motor ili repni rotor prestanu da rade, ova metoda se često koristi za brzo sletanje helikoptera. Ali može se koristiti i za izlazak iz vorteks prstena i kao alat za obuku kada pilot uči kako da leti.

Kako funkcionira autorotacija

Tokom autorotacije, pilot odvaja motor od sistema glavnog rotora. Ovo omogućava uzlaznom protoku vazduha da pokreće samo lopatice rotora.

Za kontrolu obrtaja autorotacije, pilot mijenja veličinu područja autorotacije u odnosu na pogonsko područje i područje zastoja.

Za više detalja posjetite ovu stranicu:

ardupilot

Aerodinamika autorotacije

Autorotacija je veoma važna hitna procedura u helikopterskom letu. Omogućava da se glavni rotor helikoptera kreće samo zbog pritiska vazduha, a ne zbog motora.

Varijable koje utječu na autorotaciju

Glavne stvari koje utiču na to kako dobro funkcionira autorotacija su:

• Visina gustine: Na visinama velike gustine, gdje je zrak manje gust, brzina spuštanja će biti brža.
• Bruto težina: Helikopteri veće težine padaju brže.
• Zračna brzina: Pilot ima najveću kontrolu nad brzinom spuštanja tokom autorotacije kroz brzinu.

Baš kao i kod normalnog leta, ciklička kontrola nagiba čini da avion ide brže ili sporije.

Autorotativna spuštanja pri vrlo malim ili vrlo velikim brzinama su opasnija od onih pri minimalnoj brzini spuštanja.

• Brzina rotacije rotora: Kako se brzina rotacije rotora povećava, brzina spuštanja opada.

Vozačka regija autorotacije

Tokom autorotacije, područje pokretanja ili autorotativno područje je obično između 25 i 70% radijusa lopatice. Ovdje se stvaraju sile koje okreću oštrice.

Postoji ugao prema ukupnoj aerodinamičkoj sili u ovoj oblasti.

Slijetanje baklje i apsorpcija energije

Prilikom slijetanja iz autorotacije, kinetička energija pohranjena u rotirajućim lopaticama i kretanje aviona naprijed koriste se za usporavanje spuštanja i meko sletanje.

Veća brzina spuštanja znači da je za zaustavljanje helikoptera potrebno više energije rotora nego niža brzina.

Manevri u autorotaciji

Kada avion izgubi snagu, pilot mora uraditi tri važne stvari:

• Autorotacija: Ovaj manevar pokriva promjenu od normalnog pogonskog leta do stabilne autorotacije.
• Stalna autorotacija: Tokom stabilne autorotacije, same aerodinamičke sile motora moraju rezultirati nultim neto obrtnim momentom.

Pošto se avion spušta, vazduh struji gore kroz glavni rotor. Oblik oštrica to također olakšava.

Glavni rotor je zupčanicima povezan sa repnim rotorom, tako da u normalnom letu glavni rotor pokreće repni rotor.

Ali tokom stabilnog autorotativnog spuštanja, kada motor izgubi snagu i obrtni moment padne na nulu, zadnji rotor prestaje da radi kao uređaj protiv obrtnog momenta jer dobija obrtni moment od sistema glavnog rotora kroz sistem prenosa.

• Slijetanje s raketom: U ovom manevru, lopatice koje se okreću i kretanje aviona naprijed se koriste za usporavanje spuštanja i meko slijetanje.
• Touch-Down - Vozilo se lagano slijeće koristeći energiju preostalu u glavi rotora.

Ručno ograničenje brzine leta za autorotaciju

U autorotaciji će postojati brzina iznad koje će se dijelovi lopatica rotora koji se vuku iza rotora protezati tako daleko duž raspona lopatica da će rotor početi dosta usporavati.

Ova brzina se obično upisuje kao maksimalna dozvoljena brzina za autorotaciju u priručniku za letenje.

Manevar autorotacije helikoptera

Osnovna autorotacija i njena četiri sekcije

Postoje četiri dijela osnovne autorotacije:

• Klizanje: Tokom ovog dijela, helikopter je u stabilnom autorotativnom spuštanju, a pilot mijenja putanju leta okretanjem helikoptera ili promjenom brzine.
• Flare: U ovom dijelu, brzina spuštanja se usporava korištenjem kinetičke energije pohranjene u rotirajućim lopaticama i kretanjem aviona naprijed.
• Slijetanje ili vraćanje snage: U posljednjem dijelu, helikopter ili lagano slijeće ili mu pilot daje snagu da se vrati.

Praktična primjena i napredne autorotacije

Stvarna upotreba treninga autorotacije slična je onome što piloti rade kada vježbaju prisilno slijetanje bez snage.

Baš kao u avionu, sve što pilot helikoptera treba da uradi da bi započeo obilazak je da se ponovo uključi. Ali veoma je važno da budete tačni i da znate kako da pomerite helikopter kada je u autorotaciji.

Kolektiv za kontrolu broja obrtaja rotora

Piloti helikoptera moraju znati kako koristiti kolektiv za kontrolu brzine rotora tokom autorotacije isključivanja u zaokretu.

Kada se kolektiv pomakne prema gore, broj okretaja rotora raste, a kada se pomakne prema dolje, broj okretaja se smanjuje.

Sigurnosne granice i rizici

Postoje rizici koji sa sobom nose autorotacije tokom treninga.

U posljednjem dijelu autorotacije, kinetička energija helikoptera može ponestati, ostavljajući ga s malo ili nimalo efekta amortizacije

To bi moglo dovesti do tvrdog slijetanja koje bi oštetilo helikopter.

Dijagram visine i brzine aviona nam govori koji je najsigurniji način da izvedemo ovaj manevar.

Modeliranje i simulacija autorotacije

Simulacije i modeli na kompjuterima postali su popularni načini proučavanja i poboljšanja performansi autorotacije u helikopterima.

Kompjuterske simulacije se mogu koristiti da se utvrdi kako različiti dizajni helikoptera ili oblici lopatica rotora utiču na to koliko dobro helikopter može samostalno letjeti.

Istraživači su također napravili i testirali u simulatoru brojne pilotske znakove koji će pilotu olakšati kontrolu helikoptera kada se sam rotira.

Tokom autorotacije, definira se skup diskretnih i kontinuiranih znakova koji pomažu pilotu da zna šta se dešava i šta da radi.

Prednosti kompjuterskog simulacionog modeliranja

Kompjutersko simulacijsko modeliranje je korisno kada je unošenje promjena u stvarni sistem teško, skupo ili jednostavno nije dobra ideja.

Koristi kompjuterski softver za modeliranje stvarnog ili predloženog sistema, a dizajneri, menadžeri programa, analitičari i inženjeri ga koriste za razumijevanje i procjenu scenarija "šta ako".

Na primjer, umjesto da stvarno sruše desetine novih automobila, automobilske kompanije koriste kompjuterske simulacije da testiraju svoje nove linije vozila.

Ograničenja kompjuterskog simulacionog modeliranja

Uopšteno govoreći, jedan od problema sa kompjuterskim modelima je to što oni ne mogu tačno da uzmu u obzir sve faktore koji mogu uticati na to kako sistem funkcioniše.

Ovo je posebno tačno kada pokušavate da razumete komplikovane aerodinamičke fenomene, kao što je kako se helikopter može sam okrenuti.

Još jedna stvar koju treba razmotriti je kako kompjuterske simulacije utiču na širu javnost. Dakle, korištenje modeliranja i simulacije bez opreza može dovesti do pogrešnih zaključaka.

Neka pravila, poput otkrivanja gdje odbrambeni sistem ne radi kako treba, moraju se uzeti u obzir kada se procjenjuje valjanost bilo kojeg simuliranog sistema.

Na kraju krajeva, kompjuterske simulacije imaju mnoge prednosti, ali imaju i neke probleme o kojima je potrebno pažljivo razmisliti prije nego što se donesu bilo kakvi zaključci.

Primjeri autorotacije iz stvarnog svijeta

Primjeri autorotacije iz stvarnog svijeta pokazuju koliko je važno da piloti helikoptera znaju kako izvesti ovaj manevar u slučaju nužde.

Robinson Heli Down Autorotation

Robinson Heli Down Autorotation je način da helikopter bezbedno sleti ako njegov motor prestane da radi.

Piloti helikoptera Robinson ga često koriste kao dio svoje obuke, a evo koraka:

• Pilot prvo mora shvatiti da je motor prestao raditi, a zatim odmah započeti autorotacijski manevar spuštanjem kolektiva i prelaskom u spuštanje s autorotacijom.
• Da bi stigao u bezbednu zonu za sletanje, pilot tada mora da podesi stabilnu brzinu spuštanja i da zadrži konstantnu brzinu rotora dok se okreće.
• Tokom spuštanja, pilot treba da pazi na brzinu vazduha i broj obrtaja rotora i da koristi cikličku kontrolu nagiba da izvrši promene po potrebi, a da zadrži kontrolu nad avionom.
• Kada se helikopter približi zemlji, pilot treba da ga okrene u stranu kako bi ublažio slijetanje i usporio brzinu spuštanja.

Autorotacija u dronovima

Autorotacija je korisna ne samo za helikoptere pune veličine, već i za helikoptere na daljinsko upravljanje i dronove.

Ideja autorotacije se nije promijenila: glavni rotor se okreće zato što se zrak kreće kroz njega, a ne zato što ga motor okreće.

Autorotacija u helikopterima i dronovima na daljinsko upravljanje

Većina helikoptera s daljinskim upravljanjem (RC) s kolektivnim nagibom također može automatski ako se motor ugasi ili motor prestane raditi iz nekog razloga.

Da bi helikopter mogao vršiti autorotacije, osovina glavnog rotora mora biti u mogućnosti da se izvadi iz ostatka pogona ili sklopa zupčanika.

Neki mali dronovi mogu koristiti mali električni motor kako bi se rotor vrtio istom brzinom tokom autorotacije, dok se drugi mogu oslanjati samo na sile zraka kako bi se rotor vrtio istom brzinom.

Za helikoptere i bespilotne letjelice na daljinsko upravljanje, ključ uspješnog sletanja s autorotacijom je održavanje konstantne brzine rotora i korištenje komandi nagiba, cikličkih i zajedničkih kontrola za kontrolu spuštanja i brzine naprijed zrakoplova.

Za helikoptere i bespilotne letjelice na daljinsko upravljanje, najbolji način za sletanje s autorotacijom je vježbanje na sigurnom, otvorenom području daleko od ljudi, zgrada i drugih prepreka, te postepeno otežavanje manevara kako se vaše vještine poboljšavaju.

Takođe, važno je održavati avion u dobrom stanju i redovno održavati i pregledati kako biste bili sigurni da dobro radi. Piloti treba da poštuju sve zakone i pravila o tome kako upravljati avionom na daljinsko upravljanje.

VECTOR autopilot, koji je napravio UAV Navigation, jedan je od malog broja autopilota koji se mogu potpuno rotirati sami.

Da biste bili dobri u autorotacijama, važno je da ih često vježbate na sigurnom mjestu.

Ključ uspješnog slijetanja s autorotacijom je tajming i znati kada usporiti spuštanje i brzinu naprijed tako što ćete upaliti stražnju cikličku komandu, primjenom pozitivnog kolektivnog nagiba, a zatim izravnati avion neposredno prije dodirivanja s naprijed cikličnom za lagano sletanje.

Također je važno odabrati dobro mjesto za sletanje i približiti mu se pod pravim uglom i brzinom.

Video i reference

Savjet: Uključite dugme za titl ako vam je potrebno. Odaberite "automatski prijevod" u gumbu za podešavanja, ako niste upoznati sa engleskim jezikom. Možda ćete morati prvo kliknuti na jezik videozapisa prije nego što vaš omiljeni jezik postane dostupan za prijevod.

https://en.wikipedia.org/wiki/Autorotation

Slučajevi upotrebe

Koristi se u:	Opis:
Hitno sletanje	Jedan od najvažnijih načina na koji se koristi autorotacija je kada motor helikoptera prestane raditi u slučaju nužde. Kada se to dogodi, pilot može započeti autorotaciju, što omogućava helikopteru da sigurno klizi na tlo. Ovaj potez može spasiti živote i pilota i ljudi na brodu.
Vojska	Autorotacija je korisna vještina za pilote vojnih helikoptera koji su zaduženi za vojne operacije. U borbi, helikopter će možda morati brzo da se spusti na zemlju kako ne bi bio pogođen neprijateljskom vatrom. Koristeći autorotaciju, pilot može brzo i sigurno spustiti helikopter.
Traganje i spašavanje	Helikopteri se često koriste za traganje i spašavanje, posebno u teško dostupnim ili udaljenim područjima. U ovakvim situacijama, autorotacija može pomoći helikopteru da sigurno i kontroliše sleti, čak i na neravnom terenu.
Poljoprivreda	Autorotacija se takođe može koristiti u poljoprivredi, posebno pri zaprašivanju useva.
Snimanje i fotografisanje	Helikopteri se često koriste za snimanje snimaka odozgo u filmskoj i fotografskoj industriji.
Održavanje dalekovoda	Ponekad se helikopteri koriste za održavanje na dalekovodima, poput popravljanja ili zamjene pokvarenih vodova. Autorotacija može pomoći da helikopter sigurno i precizno sleti na mjesta do kojih je teško doći na bilo koji drugi način.

Zaključak

U zaključku, ideja autorotacije pokazuje koliko inženjering može biti moćan i koliko kreativni ljudi mogu biti.

Daje nam samopouzdanje da letimo helikopterima i drugim avionima, znajući da ako motor prestane da radi, i dalje možemo bezbedno kliziti nazad na zemlju.

Autorotacija nam takođe pokazuje da kada pomerimo granice mogućeg, možemo da uradimo neverovatne stvari.

Inženjeri i piloti su oduvijek bili vođeni da pronađu nove i bolje načine letenja, od kada su ljudi prvi put letjeli do najsavremenije tehnologije koja se koristi u modernoj avijaciji.

Autorotacija je samo jedna od nevjerovatnih stvari koje možemo učiniti kada se posvetimo tome.

Dakle, sljedeći put kada pogledate gore i vidite helikopter kako leti, razmislite o autorotaciji, podvigu inženjerstva koji sve to čini mogućim.