Autorotatsiooni Teadus: Juhend Algajale

Insenerimaailmas on tegemist masinate valmistamisega, mis suudavad töötada ka kõige keerulisemates olukordades.

Autorotatsioon on helikopterite jaoks väga oluline manööver, mis võib tähendada erinevust elu ja surma vahel.

Mis on autorotatsioon, kuidas see toimib ja miks see helikopteripilootidele ja inseneridele nii oluline on, selgitan selles blogipostituses.

Niisiis, olge valmis õppima helikopteriga lendamise ühe kõige olulisema osa kohta.

Autorotatsiooni sissejuhatus inseneriteaduses

Ametlik määratlus:

1. Pöörlemine ümber keha mis tahes telje, mis on sümmeetriline ja avatud ühtlasele õhuvoolule ning mida säilitavad ainult aerodünaamilised momendid. 2. Seiskunud sümmeetrilise õhutiiva pöörlemine paralleelselt tuule suunaga.

Autorotatsioon on lennuliik, mille käigus helikopteri või muu pöörleva tiivaga lennuki pearootorisüsteem pöördub ilma mootori jõuallikata.

See sarnaneb autogüro tööpõhimõtetega.

Kui mootor või sabarootor lakkab töötamast, kasutatakse seda meetodit sageli kopteri kiireks maandumiseks. Kuid seda saab kasutada ka keerisrõngast väljumiseks ja treeningvahendina, kui piloot õpib lendama.

Kuidas automaatrotatsioon töötab

Autorotatsiooni ajal ühendab piloot mootori pearootorisüsteemist lahti. See võimaldab õhuvoolul ülespoole juhtida rootori labasid üksi.

Autorotatsiooni pöörete arvu juhtimiseks muudab piloot autorotatsiooniala suurust sõidetava ja seiskumisala suhtes.

Lisateabe saamiseks külastage seda lehte:

ardupilot

Autorotatsiooni aerodünaamika

Autorotatsioon on helikopteri lennul väga oluline hädaabiprotseduur. See laseb kopteri pearootoril liikuda ainult õhurõhu, mitte mootori tõttu.

Autorotatsiooni mõjutavad muutujad

Peamised asjad, mis mõjutavad autorotatsiooni toimimist, on järgmised:

• Tiheduskõrgus: Suure tihedusega kõrgustel, kus õhk on vähem tihe, on laskumine kiirem.
• Brutokaal: suurema kaaluga helikopterid kukuvad kiiremini.
• Õhukiirus: Piloodil on lennukiirusel autorotatsiooni ajal kõige suurem kontroll laskumiskiiruse üle.

Nii nagu tavalisel lennul, paneb tsükliline kõrguse juhtimine lennuki kiiremini või aeglasemalt liikuma.

Autorotatiivsed laskumised väga madalal või väga suurel õhukiirusel on ohtlikumad kui laskumised minimaalse laskumiskiirusega.

• Rootori pöörlemiskiirus: kui rootori pöörlemiskiirus suureneb, väheneb laskumiskiirus.

Autorotatsiooni sõidupiirkond

Autorotatsiooni ajal on juhtimispiirkond või autorotatiivne piirkond tavaliselt vahemikus 25–70% tera raadiusest. Siin tekivad jõud, mis terasid pööravad.

Selles piirkonnas on kogu aerodünaamilise jõu suhtes nurk.

Põletiku maandumine ja energia neeldumine

Autorotatsioonilt maandumisel kasutatakse pöörlevatesse labadesse salvestatud kineetilist energiat ja lennuki edasiliikumist, et aeglustada laskumiskiirust ja teha pehme maandumine.

Suurem laskumiskiirus tähendab, et helikopteri peatamiseks on vaja rohkem rootori energiat kui madalamat kiirust.

Manöövrid autorotatsioonis

Kui lennuki võimsus kaob, peab piloot tegema kolm olulist asja:

• Autorotatsioon: see manööver hõlmab üleminekut tavaliselt mootoriga lennult püsivale autorotatsioonile.
• Püsiv autorotatsioon: ühtlase autorotatsiooni ajal peavad ainuüksi mootori aerodünaamilised jõud andma nulli pöördemomendi.

Kuna lennuk läheb alla, voolab õhk läbi pearootori üles. Selle teeb lihtsamaks ka labade kuju.

Pearootor on hammasratastega ühendatud sabarootoriga, nii et tavalisel lennul juhib pearootor sabarootorit.

Kuid püsiseisundi autorotatiivse laskumise ajal, kui mootor kaotab võimsuse ja pöördemoment langeb nulli, lakkab sabarootor töötamast pöördemomendivastase seadmena, kuna see saab pöördemomendi pearootorisüsteemist ülekandesüsteemi kaudu.

• Põleti maandumine: selles manöövris kasutatakse pöörlevaid labasid ja lennuki edasiliikumist, et aeglustada laskumiskiirust ja teha pehmet maandumist.
• Touch-Down – sõiduk maandub õrnalt, kasutades rootoripeasse jäänud energiat.

Lennukäsiraamatu õhukiiruse piirang automaatseks pöörlemiseks

Autorotatsioonil on kiirus, millest kõrgemal ulatuvad rootori taga lohisevad rootorilabade osad mööda labade ulatust nii kaugele, et rootor hakkab kõvasti aeglustuma.

Tavaliselt kirjutatakse see õhukiirus lennukäsiraamatus autorotatsiooniks lubatud maksimaalse õhukiirusena.

Helikopteri autorotatsioonimanööver

Põhiline autorotatsioon ja selle neli osa

Põhilisel autorotatsioonil on neli osa:

• Glide: selle osa ajal on kopter stabiilses autorotatiivses laskumises ning piloot muudab lennutrajektoori kopterit pöörates või õhukiirust muutes.
• Põletus: selles osas aeglustatakse laskumiskiirust, kasutades pöörlevatesse labadesse salvestatud kineetilist energiat ja tasapinna edasiliikumist.
• Maandumine või võimsuse taastamine: viimases osas maandub kopter pehmelt või annab piloot sellele võimsuse tagasi tõusmiseks.

Praktiline rakendus ja täiustatud autorotatsioonid

Autorotatsioonitreeningu kasutamine reaalses maailmas sarnaneb sellega, mida teevad piloodid, kui nad harjutavad sundmaandumist ilma vooluta.

Täpselt nagu lennukis, tuleb kopteri piloot ümberringi alustamiseks teha ainult toite sisselülitamine. Kuid väga oluline on olla täpne ja teada, kuidas kopterit autorotatsioonis liigutada.

Rootori pöörete arvu juhtimise kollektiivne

Helikopterite piloodid peavad teadma, kuidas kasutada kollektiivi rootorite kiiruse juhtimiseks pöördel toimuvate väljalülitamise autorotatsioonide ajal.

Kollektiivi üles tõstmisel tõuseb rootori pöörete arv ja allapoole liigutades pöörded langevad.

Ohutuspiirangud ja riskid

Treeningu ajal autorotatsioonide tegemisega kaasnevad riskid.

Autorotatsiooni viimases osas võib kopteri kineetiline energia lõppeda, mistõttu polsterdusefekt on vähene või puudub üldse.

See võib viia raske maandumiseni, mis kahjustab kopterit.

Lennuki kõrguse ja kiiruse diagramm näitab meile, milline on kõige ohutum viis seda manöövrit teha.

Autorotatsiooni modelleerimine ja simuleerimine

Arvutite simulatsioonid ja mudelid on muutunud populaarseks viisiks helikopterite autorotatsiooni jõudluse uurimiseks ja parandamiseks.

Arvutisimulatsioonide abil saab välja selgitada, kuidas erinevad helikopteri konstruktsioonid või rootori labade kujundid mõjutavad seda, kui hästi kopter suudab iseseisvalt lennata.

Teadlased on valmistanud ja katsetanud simulaatoris ka mitmeid piloodi näpunäiteid, mis hõlbustavad piloodil helikopteri juhtimist, kui see ise pöörleb.

Autorotatsiooni ajal määratletakse diskreetsete ja pidevate näpunäidete komplekt, mis aitavad piloodil teada, mis toimub ja mida teha.

Arvutisimulatsiooni modelleerimise eelised

Arvutisimulatsiooni modelleerimine on kasulik, kui reaalses süsteemis muudatuste tegemine on raske, kulukas või pole lihtsalt hea mõte.

See kasutab arvutitarkvara reaalse või kavandatava süsteemi modelleerimiseks ning disainerid, programmijuhid, analüütikud ja insenerid kasutavad seda "mis-kui-juhtumi" juhtumistsenaariumide mõistmiseks ja hindamiseks.

Näiteks kümnete uute autode avariimise asemel kasutavad autofirmad arvutisimulatsioone, et testida oma uusi sõidukeid.

Arvutisimulatsiooni modelleerimise piirangud

Üldiselt on arvutimudelite üks probleeme see, et nad ei saa täpselt arvesse võtta kõiki tegureid, mis võivad süsteemi toimimist mõjutada.

See kehtib eriti siis, kui püütakse mõista keerulisi aerodünaamilisi nähtusi, näiteks seda, kuidas kopter saab ise pöörata.

Teine asi, mida tuleb vaadata, on see, kuidas arvutisimulatsioonid mõjutavad üldsust. Seega võib modelleerimise ja simulatsiooni kasutamine ilma ettevaatlikkuseta viia valede järeldusteni.

Simuleeritud süsteemi kehtivuse hindamisel tuleb arvesse võtta mõningaid reegleid, näiteks välja selgitada, kus kaitsesüsteem ei tööta õigesti.

Lõppkokkuvõttes on arvutisimulatsioonidel palju eeliseid, kuid neil on ka probleeme, mis tuleb enne järelduste tegemist hoolikalt läbi mõelda.

Näited autorotatsioonist maailmas

Autorotatsiooni tegelikud näited näitavad, kui oluline on helikopteripilootidel teada, kuidas seda manöövrit hädaolukorras teha.

Robinson Heli Downi autorotatsioon

Robinson Heli Down Autorotation on viis, kuidas helikopter saab ohutult maanduda, kui selle mootor lakkab töötamast.

Robinsoni helikopteripiloodid kasutavad seda sageli oma väljaõppe osana ja järgmised sammud:

• Piloot peab esmalt aru saama, et mootor on seiskunud ja seejärel alustama kohe autorotatsioonimanöövrit, langetades kollektiivi ja minnes autorotatsiooniga laskumisele.
• Ohutu maandumistsooni jõudmiseks peab piloot seejärel määrama ühtlase laskumiskiiruse ja hoidma pöörlemise ajal rootorite kiirust ühtlasena.
• Laskumise ajal peaks piloot jälgima õhukiirust ja rootori pööreid minutis ning kasutama tsüklilist sammu juhtimist, et teha vajadusel muudatusi, säilitades samal ajal lennuki kontrolli.
• Kui kopter jõuab maapinnale lähedale, peaks piloot selle külili keerama, et pehmendada maandumist ja aeglustada laskumiskiirust.

Autorotatsioon droonides

Autorotatsioon on kasulik mitte ainult täissuuruses helikopterite, vaid ka kaugjuhitavate helikopterite ja droonide puhul.

Autorotatsiooni idee pole muutunud: pearootor pöördub pigem seetõttu, et õhk liigub läbi selle üles, mitte sellepärast, et mootor seda pöörab.

Autorotatsioon kaugjuhitavates helikopterites ja droonides

Enamik kollektiivse kaugjuhtimisega (RC) helikoptereid suudavad ka automaatselt automaatseda, kui mootor kustub või mootor mingil põhjusel ei tööta.

Selleks, et kopter saaks teha autorotatsioone, peab pearootori võlli saama ülejäänud ajami- või käiguosast välja võtta.

Mõned väikesed droonid võivad kasutada väikest elektrimootorit, et hoida rootori pöörlemise ajal autorotatsiooni ajal samal kiirusel, samas kui teised võivad rootori sama kiiruse hoidmiseks tugineda ainult õhujõududele.

Kaugjuhitavate helikopterite ja droonide puhul on eduka autorotatsiooniga maandumise võti hoida rootori kiirus konstantsena ning kasutada õhusõiduki laskumise ja edasiliikumise kiiruse reguleerimiseks kalde-, tsükli- ja kollektiivjuhte.

Kaugjuhitavate helikopterite ja droonide puhul on autorotatsiooniga maandumiste parim viis harjutada turvalisel, avatud alal, eemal inimestest, hoonetest ja muudest takistustest ning oskuste paranedes manöövreid järk-järgult raskemaks muuta.

Samuti on oluline hoida lennukit heas vormis ning teha regulaarseid hooldusi ja ülevaatusi, et veenduda selle töös. Piloodid peaksid järgima kõiki kaugjuhitava õhusõiduki kasutamise seadusi ja reegleid.

Autopiloot VECTOR, mille valmistas UAV Navigation, on üks väheseid autopiloote, mis suudavad iseseisvalt täielikult pöörata.

Et autorotatsioonis hästi õppida, on oluline neid sageli turvalises kohas harjutada.

Eduka autorotatsiooniga maandumise võti on ajastus ja teadmine, millal oma laskumist ja edasiliikumist aeglustada, kasutades tagumist tsüklilist käsku, rakendades positiivset kollektiivset sammu ja seejärel tasandades õhusõiduki vahetult enne maandumist tsüklilise ettepoole suunatud tsükliga, et õrnalt maanduda.

Samuti on oluline valida hea maandumiskoht ning jõuda sellele õige nurga ja kiirusega lähedale.

Video ja viited

Nõuanne. Lülitage subtiitrite nupp sisse, kui seda vajate. Kui te ei tunne inglise keelt, valige seadete nupust "automaattõlge". Võimalik, et peate esmalt klõpsama video keelel, enne kui teie lemmikkeel muutub tõlkimiseks kättesaadavaks.

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

Kasutusjuhtumid

Kasutatakse:	Kirjeldus:
Hädamaandumine	Üks olulisemaid autorotatsiooni kasutamise viise on see, kui helikopteri mootor seiskub hädaolukorras. Kui see juhtub, saab piloot käivitada autorotatsiooni, mis võimaldab kopteril ohutult maapinnale libiseda. See käik võib päästa nii piloodi kui pardal viibivate inimeste elud.
sõjaline	Autorotatsioon on kasulik oskus sõjaväe helikopteripilootidele, kes vastutavad sõjaliste operatsioonide eest. Võitluses võib helikopter vajada kiiresti maapinnale kukkumist, et vältida vaenlase tule tabamust. Autorotatsiooni kasutades saab piloot kopteri kiiresti ja turvaliselt maanduda.
Otsimine ja päästmine	Helikoptereid kasutatakse sageli otsingu- ja päästetöödel, eriti raskesti ligipääsetavates või kaugetes piirkondades. Sellistes olukordades võib autorotatsioon aidata helikopteril ohutult ja kontrolli all maanduda isegi ebatasasel maastikul.
Põllumajandus	Autorotatsiooni saab kasutada ka põlluharimisel, eriti põllult tolmamisel.
Filmimine ja pildistamine	Helikoptereid kasutatakse filmi- ja fotograafiatööstuses sageli ülalt kaadrite tegemiseks.
Elektriliinide hooldus	Mõnikord kasutatakse helikoptereid elektriliinide hoolduseks, näiteks katkiste liinide parandamiseks või asendamiseks. Autorotatsioon võib aidata helikopteril ohutult ja täpselt maanduda kohtades, kuhu muul viisil on raske pääseda.

Järeldus

Kokkuvõttes näitab autorotatsiooni idee, kui võimas võib olla inseneritöö ja kui loomingulised inimesed.

See annab meile enesekindlust lennata helikopterite ja muude lennukitega, teades, et kui mootor lakkab töötamast, saame siiski ohutult maapinnale tagasi liuelda.

Autorotatsioon näitab meile ka seda, et kui kompame võimaliku piire, suudame teha hämmastavaid asju.

Insenerid ja piloodid on alati ajendanud leidma uusi ja paremaid lennuviise, alates esimestest lendudest kuni kaasaegses lennunduses kasutatava tipptehnoloogiani.

Autorotatsioon on vaid üks hämmastavatest asjadest, mida saame teha, kui sellele oma mõtteid suuname.

Niisiis, järgmine kord, kui vaatate üles ja näete helikopterit lendamas, mõelge autorotatsioonile, mis teeb selle kõik võimalikuks.