Autorotacijos Mokslas: Vadovas Pradedančiajam

Inžinerijos pasaulyje svarbiausia sukurti mašinas, kurios gali veikti net sudėtingiausiose situacijose.

Autorotacija yra labai svarbus sraigtasparnių manevras, galintis reikšti skirtumą tarp gyvybės ir mirties.

Šiame tinklaraščio įraše paaiškinsiu, kas yra autorotacija, kaip ji veikia ir kodėl ji tokia svarbi sraigtasparnių pilotams ir inžinieriams.

Taigi, pasiruoškite sužinoti apie vieną iš svarbiausių skrydžio sraigtasparniu dalių.

Autorotacijos įvadas inžinerijoje

Oficialus apibrėžimas:

1. Sukimosi apie bet kurią kūno ašį, kuri yra simetriška ir veikiama tolygiu oro srautu ir palaikoma tik aerodinaminių momentų. 2. Sustingusio simetriško aerodinaminio profilio sukimasis lygiagrečiai vėjo krypčiai.

Autorotacija – tai skrydžio tipas, kai sraigtasparnio ar kito sukamojo sparno orlaivio pagrindinė rotorių sistema sukasi be variklio.

Tai panašu į tai, kaip veikia autogiroskopas.

Kai variklis arba uodeginis rotorius nustoja veikti, šis metodas dažnai naudojamas greitam sraigtasparnio nusileidimui. Tačiau jis taip pat gali būti naudojamas išlipti iš sūkurio žiedo ir kaip mokymo priemonė, kai pilotas mokosi skraidyti.

Kaip veikia autorotacija

Autorotacijos metu pilotas atjungia variklį nuo pagrindinio rotoriaus sistemos. Tai leidžia aukštyn kylančiam oro srautui varyti vien rotoriaus mentes.

Norėdamas valdyti autorotacijos RPM, pilotas keičia autorotacijos srities dydį, palyginti su važiuojamomis ir sustojimo zonomis.

Norėdami gauti daugiau informacijos, apsilankykite šiame puslapyje:

ardupilot

Autorotacijos aerodinamika

Autorotacija yra labai svarbi skubi procedūra skrendant sraigtasparniu. Jis leidžia pagrindiniam sraigtasparnio rotoriui judėti tik dėl oro slėgio, o ne dėl variklio.

Kintamieji, įtakojantys autorotaciją

Pagrindiniai dalykai, turintys įtakos autorotacijos veikimui, yra šie:

• Tankio aukštis: didelio tankio aukščiuose, kur oras mažiau tankus, nusileidimo greitis bus greitesnis.
• Bendras svoris: didesnio svorio sraigtasparniai krenta greičiau.
• Oro greitis: pilotas gali geriausiai valdyti nusileidimo greitį autorotacijos metu per oro greitį.

Kaip ir įprasto skrydžio metu, ciklinis žingsnio valdymas leidžia lėktuvui skristi greičiau arba lėčiau.

Autorotaciniai nusileidimai labai mažu arba labai dideliu oro greičiu yra pavojingesni nei tie, kurie atliekami esant minimaliam nusileidimo oro greičiui.

• Rotoriaus sukimosi greitis: Didėjant rotoriaus sukimosi greičiui, nusileidimo greitis mažėja.

Autorotacijos vairavimo regionas

Autorotacijos metu vairavimo sritis arba autoratacinė sritis paprastai yra nuo 25 iki 70 % ašmenų spindulio. Čia sukuriamos jėgos, kurios suka ašmenis.

Šioje srityje yra kampas į bendrą aerodinaminę jėgą.

Blykstės nusileidimas ir energijos sugėrimas

Nusileidus iš autorotacijos, besisukančiose ašmenyse sukaupta kinetinė energija ir lėktuvo judėjimas į priekį panaudojami siekiant sulėtinti nusileidimo greitį ir atlikti minkštą nusileidimą.

Didesnis nusileidimo greitis reiškia, kad sraigtasparniui sustabdyti reikia daugiau rotoriaus energijos nei mažesnio greičio.

Manevrai autorotacijoje

Kai lėktuvas praranda galią, pilotas turi atlikti tris svarbius dalykus:

• Autorotacija: šis manevras apima perėjimą nuo įprasto skrydžio su varikliu prie pastovios autorotacijos.
• Pastovus autorotacija: Pastovios autorotacijos metu vien tik variklio aerodinaminės jėgos turi lemti nulinį grynąjį sukimo momentą.

Kadangi lėktuvas leidžiasi žemyn, oras teka aukštyn per pagrindinį rotorių. Tai palengvina ir ašmenų forma.

Pagrindinis rotorius yra sujungtas su uodeginiu rotoriumi krumpliaračiais, todėl įprasto skrydžio metu pagrindinis rotorius varo uodegos rotorių.

Tačiau esant pastoviam autorotaciniam nusileidimui, kai variklis praranda galią ir sukimo momentas nukrenta iki nulio, uodegos rotorius nustoja veikti kaip anti-sukimo momento įtaisas, nes jis gauna sukimo momentą iš pagrindinės rotoriaus sistemos per perdavimo sistemą.

• Nusileidimas pliūpsniu: atliekant šį manevrą besisukančios geležtės ir lėktuvo judėjimas į priekį yra naudojami siekiant sulėtinti nusileidimo greitį ir atlikti švelnų nusileidimą.
• Prisilietimas – transporto priemonė švelniai nusileidžiama naudojant rotoriaus galvutėje likusią energiją.

Skrydžio rankinis oro greičio apribojimas automatiniam rotacijai

Autorotacijoje bus greitis, kurį viršijus rotoriaus menčių dalys, kurios velkasi už rotoriaus, išilgai ašmenų tarpatramio išsities taip toli, kad rotorius pradės labai lėtėti.

Skrydžio vadove šis oro greitis paprastai rašomas kaip maksimalus oro greitis, leidžiamas autorotacijai.

Sraigtasparnio autorotacijos manevras

Pagrindinė autorotacija ir keturi jos skyriai

Yra keturios pagrindinės autorotacijos dalys:

• Sklandymas: šios dalies metu sraigtasparnis yra stabiliame autorotaciniame nusileidime, o pilotas keičia skrydžio trajektoriją sukdamas sraigtasparnį arba keisdamas oro greitį.
• Blykstė: šioje atkarpoje nusileidimo greitis sulėtinamas naudojant kinetinę energiją, sukauptą besisukančiose mentėse, ir plokštumos judėjimą į priekį.
• Nusileidimas arba galios atkūrimas: paskutinėje dalyje sraigtasparnis arba švelniai nusileidžia, arba pilotas suteikia jam galią vėl pakilti.

Praktinis pritaikymas ir pažangios autorotacijos

Autorotacijos mokymas realiame pasaulyje yra panašus į tai, ką daro pilotai, kai jie praktikuoja priverstinį nusileidimą be maitinimo.

Kaip ir lėktuve, viskas, ką sraigtasparnio pilotas turi padaryti, kad pradėtų skristi, yra vėl įjungti maitinimą. Tačiau labai svarbu būti tiksliam ir žinoti, kaip pajudinti sraigtasparnį, kai jis yra autorotacijos režimu.

Rotoriaus RPM valdymo kolektyvas

Sraigtasparnių pilotai turi žinoti, kaip naudoti kolektyvą, kad valdytų rotorių greitį išjungimo autorotacijos metu posūkyje.

Kai kolektyvas pakeliamas aukštyn, rotoriaus apsisukimai pakyla, o pajudėjus žemyn – mažėja.

Saugos ribos ir rizika

Yra rizika, kuri kyla atliekant autorotaciją treniruotės metu.

Paskutinėje autorotacijos dalyje sraigtasparnio kinetinė energija gali išsekti, todėl amortizacinis efektas bus nedidelis arba jo nebus.

Tai gali lemti sunkų nusileidimą ir sugadinti sraigtasparnį.

Orlaivio aukščio ir greičio diagrama parodo, koks yra saugiausias būdas atlikti šį manevrą.

Autorotacijos modeliavimas ir modeliavimas

Modeliavimas ir modeliai kompiuteriuose tapo populiariais būdais tirti ir pagerinti sraigtasparnių autorotacijos veikimą.

Kompiuterinis modeliavimas gali būti naudojamas siekiant išsiaiškinti, kaip skirtingos sraigtasparnio konstrukcijos ar rotoriaus mentės turi įtakos sraigtasparnio gebėjimui skristi savarankiškai.

Tyrėjai taip pat sukūrė ir treniruoklyje išbandė daugybę piloto signalų, kurie padės pilotui lengviau valdyti sraigtasparnį, kai jis sukasi pats.

Autorotacijos metu apibrėžiamas diskrečių ir nuolatinių signalų rinkinys, padedantis pilotui žinoti, kas vyksta ir ką daryti.

Kompiuterinio modeliavimo privalumai

Kompiuterinis modeliavimas yra naudingas, kai keisti realią sistemą sunku, brangu arba tiesiog nėra gera idėja.

Ji naudoja kompiuterinę programinę įrangą, kad modeliuotų tikrą ar siūlomą sistemą, o dizaineriai, programų vadovai, analitikai ir inžinieriai ją naudoja norėdami suprasti ir įvertinti „kas būtų, jei“ atvejų scenarijus.

Pavyzdžiui, užuot iš tikrųjų sudaužusios daugybę naujų automobilių, automobilių įmonės naudoja kompiuterinį modeliavimą, kad išbandytų savo naujas transporto priemonių linijas.

Kompiuterinio modeliavimo modeliavimo apribojimai

Apskritai viena iš kompiuterių modelių problemų yra ta, kad jie negali tiksliai atsižvelgti į visus veiksnius, galinčius turėti įtakos sistemos veikimui.

Tai ypač aktualu, kai bandoma suprasti sudėtingus aerodinaminius reiškinius, pavyzdžiui, kaip sraigtasparnis gali apsisukti pats.

Kitas dalykas, į kurį reikia atkreipti dėmesį, yra tai, kaip kompiuterinis modeliavimas veikia plačiąją visuomenę. Taigi, neatsargiai naudojant modeliavimą ir modeliavimą, gali būti padarytos klaidingos išvados.

Sprendžiant apie bet kokios imituojamos sistemos galiojimą, reikia atsižvelgti į kai kurias taisykles, pvz., išsiaiškinti, kur gynybos sistema neveikia tinkamai.

Galų gale, kompiuterinis modeliavimas turi daug privalumų, tačiau jie taip pat turi tam tikrų problemų, kurias reikia gerai apgalvoti prieš darant kokias nors išvadas.

Realūs autorotacijos pavyzdžiai

Realūs autorotacijos pavyzdžiai rodo, kaip svarbu, kad sraigtasparnių pilotai žinotų, kaip atlikti šį manevrą nelaimės atveju.

Robinson Heli Down autorotacija

Robinson Heli Down Autorotation yra būdas saugiai nusileisti sraigtasparniui, jei jo variklis nustoja veikti.

„Robinson“ sraigtasparnio pilotai dažnai tai naudoja kaip savo mokymo dalį, o štai žingsniai:

• Pilotas pirmiausia turi suvokti, kad variklis nustojo veikti, o tada iš karto pradėti autorotacijos manevrą, nuleisdamas kolektyvą ir leisdamasis į autorotacijos nusileidimą.
• Norėdamas patekti į saugią tūpimo zoną, pilotas turi nustatyti pastovų nusileidimo greitį ir sukdamasis išlaikyti pastovų rotorių greitį.
• Nusileidimo metu pilotas turėtų stebėti oro greitį ir rotoriaus apsisukimus bei naudoti ciklinį žingsnio valdymą, kad prireikus atliktų pakeitimus, išlaikydamas lėktuvo valdymą.
• Kai sraigtasparnis priartėja prie žemės, pilotas turėtų pasukti jį į šoną, kad sušvelnintų tūpimą ir sulėtintų jo nusileidimo greitį.

Autorotacija dronuose

Autorotacija naudinga ne tik pilno dydžio sraigtasparniams, bet ir nuotoliniu būdu valdomiems sraigtasparniams, dronams.

Autorotacijos idėja nepasikeitė: pagrindinis rotorius sukasi dėl to, kad oras per jį juda aukštyn, o ne dėl to, kad jį suka variklis.

Autorotacija nuotoliniu būdu valdomuose sraigtasparniuose ir dronuose

Dauguma nuotoliniu būdu valdomų (RC) sraigtasparnių taip pat gali automatiškai įsijungti, jei variklis užgęsta arba variklis dėl kokios nors priežasties nustoja veikti.

Kad sraigtasparnis galėtų atlikti autorotaciją, pagrindinį rotoriaus veleną reikia išimti iš likusios pavaros arba pavaros mazgo.

Kai kurie maži dronai gali naudoti nedidelį elektros variklį, kad rotorius suktųsi tuo pačiu greičiu autorotacijos metu, o kiti gali pasikliauti tik oro jėgomis, kad rotorius suktųsi tokiu pat greičiu.

Nuotoliniu būdu valdomų sraigtasparnių ir bepiločių orlaivių sraigtasparnių ir bepiločių orlaivių sėkmingo nusileidimo raktas yra išlaikyti pastovų rotoriaus greitį ir naudoti žingsninį, ciklinį ir kolektyvinį valdymą orlaivio nusileidimo ir važiavimo greičiui valdyti.

Nuotoliniu būdu valdomiems sraigtasparniams ir bepiločiams orlaiviams geriausias būdas nusileisti autorotacijos būdu yra treniruotis saugioje, atviroje vietoje, toliau nuo žmonių, pastatų ir kitų kliūčių, o tobulėjant įgūdžiams manevrus palaipsniui apsunkinti.

Be to, svarbu, kad lėktuvas būtų geros būklės ir reguliariai atliktų techninę priežiūrą bei patikrinimus, kad įsitikintumėte, jog jis gerai veikia. Pilotai turėtų laikytis visų įstatymų ir taisyklių, kaip valdyti nuotoliniu būdu valdomus orlaivius.

VECTOR autopilotas, kurį sukūrė UAV Navigation, yra vienas iš nedaugelio autopilotų, galinčių visiškai suktis savarankiškai.

Norint gerai atlikti autorotacijas, svarbu jas dažnai praktikuoti saugioje vietoje.

Sėkmingo autorotacinės tūpimo raktas yra laikas ir žinojimas, kada sulėtinti nusileidimo ir važiavimo greitį, naudojant ciklinę komandą iš galo, taikant teigiamą bendrąjį žingsnį ir išlyginant orlaivį prieš pat prisilietimą cikliniu režimu į priekį, kad švelniai nusileistumėte.

Taip pat svarbu pasirinkti gerą vietą nusileisti ir priartėti prie jos tinkamu kampu bei greičiu.

Vaizdo įrašas ir nuorodos

Patarimas: jei reikia, įjunkite antraštės mygtuką. Jei nesate susipažinę su anglų kalba, nustatymų mygtuke pasirinkite „automatinis vertimas“. Gali tekti pirmiausia spustelėti vaizdo įrašo kalbą, kad jūsų mėgstamiausia kalba taptų prieinama versti.

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

Naudojimo atvejai

Naudojamas:	Apibūdinimas:
Avarinis nusileidimas	Vienas iš svarbiausių autorotacijos panaudojimo būdų, kai sraigtasparnio variklis nustoja veikti avariniu atveju. Kai taip nutinka, pilotas gali pradėti autorotaciją, kuri leidžia sraigtasparniui saugiai nuslysti ant žemės. Šis žingsnis gali išgelbėti ir piloto, ir laive esančių žmonių gyvybes.
Karinis	Autorotacija yra naudingas įgūdis karinių sraigtasparnių pilotams, atsakingiems už karines operacijas. Mūšyje sraigtasparniui gali tekti greitai nukristi ant žemės, kad nenukentėtų priešo ugnis. Naudodamas autorotaciją, pilotas gali greitai ir saugiai nusileisti sraigtasparnį.
Paieškos ir gelbėjimo	Sraigtasparniai dažnai naudojami paieškai ir gelbėjimui, ypač sunkiai pasiekiamose ar atokiose vietose. Tokiose situacijose autorotacija gali padėti sraigtasparniui saugiai ir kontroliuojamai nutūpti net ir nelygioje vietovėje.
Žemdirbystė	Autorotacija gali būti naudojama ir ūkininkaujant, ypač dulkinant pasėlius.
Filmavimas ir fotografavimas	Sraigtasparniai dažnai naudojami fotografuoti iš viršaus kino ir fotografijos pramonėje.
Elektros linijų priežiūra	Kartais sraigtasparniai naudojami elektros linijų techninei priežiūrai atlikti, pavyzdžiui, sutvarkyti ar pakeisti nutrūkusias linijas. Autorotacija gali padėti sraigtasparniui saugiai ir tiksliai nusileisti vietose, į kurias sunku patekti kitu būdu.

Išvada

Apibendrinant, autorotacijos idėja parodo, kokia galinga gali būti inžinerija ir kokie kūrybingi gali būti žmonės.

Tai suteikia mums pasitikėjimo skraidyti sraigtasparniais ir kitais lėktuvais, žinant, kad varikliui nustojus veikti, vis tiek galime saugiai nuslysti atgal į žemę.

Autorotacija mums taip pat parodo, kad peržengę to, kas įmanoma, ribas galime padaryti nuostabių dalykų.

Inžinieriai ir pilotai visada buvo skatinami ieškoti naujų ir geresnių skrydžio būdų – nuo ​​pirmųjų žmonių skrydžio iki pažangiausių šiuolaikinėje aviacijoje naudojamų technologijų.

Autorotacija yra tik vienas iš nuostabių dalykų, kuriuos galime padaryti, kai tam sutelkiame savo mintis.

Taigi, kai kitą kartą pažvelgsite į viršų ir pamatysite skrendantį sraigtasparnį, pagalvokite apie autorotaciją – inžinerijos žygdarbį, dėl kurio visa tai įmanoma.