Znanost O Autorotaciji: Vodič Za Početnike

U svijetu inženjerstva sve je u izradi strojeva koji mogu raditi čak iu najtežim situacijama.

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

U ovom postu na blogu objasnit ću što je autorotacija, kako funkcionira i zašto je toliko važna za pilote i inženjere helikoptera.

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

Uvod u autorotaciju u tehnici

Formalna definicija:

1. Rotacija oko bilo koje osi tijela koje je simetrično i izloženo jednolikoj struji zraka i održavano samo aerodinamičkim momentima. 2. Rotacija zaustavljenog simetričnog aeroprofila paralelno sa smjerom vjetra.

Autorotacija je vrsta leta u kojem se glavni rotorski sustav helikoptera ili druge letjelice s rotirajućim krilima okreće bez pokretanja motora.

Ovo je slično načinu rada autožira.

Kada motor ili repni rotor prestanu raditi, ova se metoda često koristi za brzo slijetanje helikoptera. Ali također se može koristiti za izlazak iz vrtložnog prstena i kao alat za obuku kad pilot uči letjeti.

Kako funkcionira autorotacija

Tijekom autorotacije, pilot odspaja motor od sustava glavnog rotora. To omogućuje da strujanje zraka prema gore pokreće same lopatice rotora.

Kako bi kontrolirao broj okretaja u minuti autorotacije, pilot mijenja veličinu područja autorotacije u odnosu na područja vožnje i zaustavljanja.

Za više detalja posjetite ovu stranicu:

ardupilot

Aerodinamika autorotacije

Autorotacija je vrlo važna hitna procedura u letenju helikoptera. Omogućuje pomicanje glavnog rotora helikoptera samo zbog tlaka zraka, a ne zbog motora.

Varijable koje utječu na autorotaciju

Glavne stvari koje utječu na to koliko dobro funkcionira autorotacija su:

• Visina gustoće: Na visinama velike gustoće, gdje je zrak manje gustoće, brzina spuštanja bit će brža.
• Bruto težina: Helikopteri veće težine padaju brže.
• Brzina zraka: Pilot ima najveću kontrolu nad brzinom spuštanja tijekom autorotacije kroz brzinu zraka.

Baš kao u normalnom letu, ciklička kontrola nagiba čini avion bržim ili sporijim.

Autorotativna spuštanja pri vrlo malim ili vrlo velikim brzinama zraka opasnija su od onih koja se izvode pri minimalnoj brzini spuštanja.

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

Pogonsko područje autorotacije

Tijekom autorotacije, pogonsko područje ili autorotativno područje obično je između 25 i 70% polumjera lopatice. Ovdje nastaju sile koje okreću oštrice.

U ovom području nalazi se kut ukupne aerodinamičke sile.

Slijetanje s bakljom i apsorpcija energije

Prilikom slijetanja iz autorotacije, kinetička energija pohranjena u rotirajućim lopaticama i kretanje zrakoplova prema naprijed koriste se za usporavanje brzine spuštanja i meko slijetanje.

Veća brzina spuštanja znači da je za zaustavljanje helikoptera potrebna veća energija rotora nego niža brzina.

Manevri u autorotaciji

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

• Autorotacija: Ovaj manevar pokriva promjenu s normalnog leta s motorom na stabilnu autorotaciju.
• Stabilna autorotacija: Tijekom stabilne autorotacije, same aerodinamičke sile motora moraju rezultirati nultim neto momentom.

Budući da se avion spušta, zrak teče prema gore kroz glavni rotor. Oblik lopatica također olakšava ovo.

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

Ali tijekom autorotativnog spuštanja u stabilnom stanju, kada motor izgubi snagu i okretni moment padne na nulu, repni rotor prestaje raditi kao uređaj protiv okretnog momenta jer dobiva okretni moment od sustava glavnog rotora preko prijenosnog sustava.

• Flare Landing: U ovom manevru, lopatice koje se okreću i kretanje zrakoplova prema naprijed koriste se za usporavanje brzine spuštanja i meko slijetanje.
• Dodir - vozilo se lagano spušta 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 toliko produžiti duž raspona lopatica da će rotor početi jako usporavati.

Ta se brzina zraka obično piše kao najveća dopuštena brzina za autorotaciju u priručniku za letenje.

Manevar autorotacije helikoptera

Osnovna autorotacija i njezina četiri odjeljka

Postoje četiri dijela osnovne autorotacije:

• Klizanje: Tijekom ovog dijela, helikopter je u stabilnom autorotativnom spuštanju, a pilot mijenja putanju leta okretanjem helikoptera ili promjenom brzine.
• Bljesak: U ovom dijelu, brzina spuštanja je usporena korištenjem kinetičke energije pohranjene u rotirajućim lopaticama i kretanjem zrakoplova prema naprijed.
• Slijetanje ili oporavak snage: U posljednjem dijelu, helikopter ili meko sleti ili mu pilot daje snagu da se vrati.

Praktična primjena i napredne autorotacije

Korištenje treninga autorotacije u stvarnom svijetu slično je onome što piloti rade kada vježbaju prisilno slijetanje bez napajanja.

Baš kao i u zrakoplovu, sve što pilot helikoptera treba učiniti da bi krenuo u krug je ponovno uključiti napajanje. Ali vrlo je važno biti točan i znati kako pomicati helikopter kada je u autorotaciji.

Kolektiv za kontrolu broja okretaja rotora

Piloti helikoptera moraju znati koristiti kolektiv za kontrolu brzine rotora tijekom autorotacija bez napajanja u zavoju.

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

Sigurnosna ograničenja i rizici

Postoje rizici koji dolaze s izvođenjem autorotacija tijekom treninga.

U posljednjem dijelu autorotacije, kinetička energija helikoptera može nestati, ostavljajući ga s malim ili nikakvim učinkom ublažavanja

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

Dijagram ovisnosti o visini zrakoplova i brzini govori nam koji je najsigurniji način izvođenja ovog manevra.

Modeliranje i simulacija autorotacije

Simulacije i modeli na računalima postali su popularni načini za proučavanje i poboljšanje performansi autorotacije u helikopterima.

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

Istraživači su također izradili i testirali u simulatoru niz pilotskih znakova koji će pilotu olakšati upravljanje helikopterom kada se okreće sam.

Tijekom autorotacije definira se skup diskretnih i kontinuiranih znakova koji pomažu pilotu da zna što se događa i što treba učiniti.

Prednosti računalnog simulacijskog modeliranja

Računalno simulacijsko modeliranje korisno je kada je uvođenje promjena u stvarni sustav teško, skupo ili jednostavno nije dobra ideja.

Koristi računalni softver za modeliranje stvarnog ili predloženog sustava, a dizajneri, voditelji programa, analitičari i inženjeri koriste ga za razumijevanje i procjenu scenarija "što ako".

Na primjer, umjesto da zapravo slupaju desetke novih automobila, automobilske tvrtke koriste računalne simulacije za testiranje svojih novih linija vozila.

Ograničenja računalnog simulacijskog modeliranja

Općenito, jedan od problema s računalnim modelima je taj što ne mogu točno uzeti u obzir sve čimbenike koji bi mogli utjecati na to kako sustav funkcionira.

To je osobito istinito kada pokušavate razumjeti komplicirane aerodinamičke pojave, poput toga kako se helikopter može sam okrenuti.

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

Neka pravila, poput utvrđivanja gdje obrambeni sustav ne radi kako treba, moraju se uzeti u obzir pri ocjenjivanju valjanosti bilo kojeg simuliranog sustava.

Na kraju, računalne simulacije imaju mnoge prednosti, ali imaju i neke probleme o kojima treba pažljivo razmisliti prije donošenja bilo kakvih zaključaka.

Primjeri autorotacije iz stvarnog svijeta

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

Robinson Heli Down autorotacija

Robinson Heli Down Autorotation način je da helikopter sigurno sleti ako mu motor prestane raditi.

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

• Pilot prvo mora shvatiti da je motor prestao raditi i odmah zatim započeti manevar autorotacije spuštanjem kolektiva i odlaskom u autorotacijsko spuštanje.
• Kako bi stigao u sigurnu zonu slijetanja, pilot tada mora postaviti postojanu brzinu spuštanja i održavati brzinu rotora postojanom tijekom okretanja.
• Tijekom spuštanja, pilot bi trebao paziti na brzinu i broj okretaja rotora i koristiti cikličku kontrolu nagiba kako bi izvršio promjene po potrebi, a da zadrži kontrolu nad avionom.
• Kada se helikopter približi tlu, pilot ga treba okrenuti bočno 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 koja stoji iza autorotacije nije se promijenila: glavni rotor se okreće zato što zrak prolazi kroz njega, a ne zato što ga okreće motor.

Autorotacija u helikopterima i dronovima na daljinsko upravljanje

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

Kako bi helikopter radio autorotacije, osovina glavnog rotora mora se moći izvaditi iz ostatka pogona ili sklopa zupčanika.

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

Za daljinski upravljane helikoptere i bespilotne letjelice, ključ uspješnog autorotacijskog slijetanja je održavanje konstantne brzine rotora i korištenje nagiba, cikličkih i zajedničkih kontrola za kontrolu spuštanja i brzine naprijed zrakoplova.

Za helikoptere i bespilotne letjelice na daljinsko upravljanje, najbolji način za autorotacijska slijetanja je vježbanje na sigurnom, otvorenom području daleko od ljudi, zgrada i drugih prepreka, te postupno otežavati manevre kako se vaše vještine poboljšavaju.

Također, važno je održavati avion u dobrom stanju i redovito ga održavati i pregledavati kako biste bili sigurni da radi dobro. Piloti se trebaju pridržavati svih zakona i pravila o upravljanju letjelicom na daljinsko upravljanje.

Autopilot VECTOR, koji je izradila tvrtka UAV Navigation, jedan je od malog broja autopilota koji se može potpuno samostalno okretati.

Da biste postali dobri u autorotacijama, važno ih je često vježbati na sigurnom mjestu.

Ključ uspješnog autorotacijskog slijetanja je tajming i poznavanje trenutka kada treba usporiti spuštanje i brzinu prema naprijed tako što ćete ciklički kliziti unatrag, primjenom pozitivnog zajedničkog nagiba, a zatim izravnavanjem zrakoplova neposredno prije dodira s cikličkim naprijed za nježno slijetanje.

Također je važno odabrati dobro mjesto za slijetanje i približiti mu se pod pravim kutom i brzinom.

Video i reference

Savjet: Uključite tipku titlova ako vam je potrebna. Odaberite "automatski prijevod" u gumbu postavki, ako niste upoznati s engleskim jezikom. Možda ćete prvo morati kliknuti na jezik videozapisa prije nego što vaš omiljeni jezik postane dostupan za prijevod.

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

Slučajevi upotrebe

Korišteno u:	Opis:
Prisilno SLJETANJE	Jedan od najvažnijih načina na koji se koristi autorotacija je kada motor helikoptera prestane raditi u hitnim slučajevima. Kada se to dogodi, pilot može pokrenuti autorotaciju, što helikopteru omogućuje sigurno klizanje prema tlu. Ovaj potez može spasiti živote i pilota i ljudi u avionu.
Vojni	Autorotacija je korisna vještina za pilote vojnih helikoptera koji su zaduženi za vojne operacije. U borbi, helikopter će se možda morati brzo spustiti na zemlju kako bi izbjegao da ga pogodi neprijateljska vatra. Korištenjem autorotacije pilot može brzo i sigurno prizemljiti helikopter.
Potraga i spašavanje	Helikopteri se često koriste za potragu i spašavanje, osobito u teško dostupnim ili udaljenim područjima. U ovakvim situacijama, autorotacija može pomoći helikopteru da sigurno i kontrolirano sleti, čak i na neravnom terenu.
Poljoprivreda	Autorotacija se također može koristiti u poljoprivredi, posebno kod zaprašivanja usjeva.
Snimanje i fotografiranje	Helikopteri se često koriste za snimanje snimaka odozgo u filmskoj i fotografskoj industriji.
Održavanje vodova	Ponekad se helikopteri koriste za održavanje električnih vodova, poput popravljanja ili zamjene prekinutih vodova. Autorotacija može pomoći da helikopter sigurno i točno sleti na mjesta do kojih je teško doći na bilo koji drugi način.

Zaključak

Zaključno, ideja autorotacije pokazuje koliko moćno može biti inženjerstvo i koliko ljudi mogu biti kreativni.

Daje nam samopouzdanje da letimo u helikopterima i drugim zrakoplovima, znajući da, ako motor prestane raditi, još uvijek možemo sigurno kliziti natrag na tlo.

Autorotacija nam također pokazuje da kada pomaknemo granice mogućeg, možemo učiniti nevjerojatne stvari.

Inženjeri i piloti oduvijek su bili potaknuti pronalaženjem novih i boljih načina za letenje, od prvih vremena kad su ljudi letjeli do vrhunske tehnologije koja se koristi u modernom zrakoplovstvu.

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

Dakle, sljedeći put kad podignete pogled i vidite helikopter kako leti, razmislite o autorotaciji, pothvatu inženjerstva koji sve to čini mogućim.