Inženierzinātņu pasaulē viss ir saistīts ar mašīnu izgatavošanu, kas var darboties pat vissarežģītākajās situācijās.
Autorotācija ir ļoti svarīgs manevrs helikopteriem, kas var nozīmēt atšķirību starp dzīvību un nāvi.
Šajā emuāra ierakstā es paskaidrošu, kas ir autorotācija, kā tā darbojas un kāpēc tā ir tik svarīga helikopteru pilotiem un inženieriem.
Tāpēc sagatavojieties uzzināt par vienu no vissvarīgākajām helikoptera lidošanas daļām.
Ievads autorotācijā inženierzinātnēs
Formālā definīcija:
1. Rotācija ap jebkuru ķermeņa asi, kas ir simetriska un pakļauta vienmērīgai gaisa plūsmai un tiek uzturēta tikai ar aerodinamiskiem momentiem. 2. Apturēta simetriska aerodinamiskā spārna rotācija paralēli vēja virzienam.
Autorotācija ir lidojuma veids, kurā helikoptera vai cita gaisa kuģa ar rotējošu spārnu galvenā rotoru sistēma griežas bez dzinēja darbināšanas.
Tas ir līdzīgi tam, kā darbojas autožiro.
Kad dzinējs vai astes rotors pārstāj darboties, šo metodi bieži izmanto, lai ātri nosēdinātu helikopteru. Taču to var izmantot arī, lai izkļūtu no virpuļa gredzena un kā treniņu līdzeklis, kad pilots mācās lidot.
Kā darbojas automātiskā rotācija
Autorotācijas laikā pilots atvieno dzinēju no galvenā rotora sistēmas. Tas ļauj gaisa plūsmai virzīt tikai rotora lāpstiņas.
Lai kontrolētu autorotācijas apgriezienus, pilots maina autorotācijas apgabala lielumu attiecībā pret braucamo un apstāšanās laukumu.
Lai iegūtu sīkāku informāciju, apmeklējiet šo lapu:
Autorotācijas aerodinamika
Autorotācija ir ļoti svarīga ārkārtas procedūra helikoptera lidojumā. Tas ļauj helikoptera galvenajam rotoram kustēties tikai gaisa spiediena, nevis dzinēja dēļ.
Mainīgie, kas ietekmē automātisko rotāciju
Galvenās lietas, kas ietekmē autorotācijas darbību, ir:
- Blīvuma augstums: augsta blīvuma augstumos, kur gaiss ir mazāk blīvs, nolaišanās ātrums būs ātrāks.
- Bruto svars: Helikopteri ar lielāku svaru krīt ātrāk.
- Gaisa ātrums: pilotam ir vislielākā kontrole pār nolaišanās ātrumu autorotācijas laikā ar gaisa ātrumu.
Tāpat kā parastā lidojumā, cikliskā leņķa kontrole liek lidmašīnai iet ātrāk vai lēnāk.
Autorotatīvās nolaišanās ar ļoti mazu vai ļoti lielu gaisa ātrumu ir bīstamākas nekā tās, kas tiek veiktas ar minimālo nolaišanās ātrumu.
- Rotora rotācijas ātrums: palielinoties rotora rotācijas ātrumam, samazinās nolaišanās ātrums.
Autorotācijas braukšanas reģions
Autorotācijas laikā braukšanas apgabals vai autorotācijas apgabals parasti ir no 25 līdz 70% no asmens rādiusa. Šeit tiek radīti spēki, kas griež asmeņus.
Šajā zonā ir leņķis pret kopējo aerodinamisko spēku.
Uzliesmojumu nosēšanās un enerģijas absorbcija
Nolaižoties no autorotācijas, rotējošajos asmeņos uzkrātā kinētiskā enerģija un plaknes kustība uz priekšu tiek izmantota, lai palēninātu nolaišanās ātrumu un veiktu mīkstu nosēšanos.
Lielāks nolaišanās ātrums nozīmē, ka helikoptera apstādināšanai ir nepieciešams vairāk rotora enerģijas nekā mazāks ātrums.
Manevri autorotācijā
Kad lidmašīna zaudē jaudu, pilotam ir jāveic trīs svarīgas lietas:
- Autorotācija: šis manevrs aptver pāreju no parastā lidojuma ar dzinēju uz vienmērīgu autorotāciju.
- Vienmērīga autorotācija: vienmērīgas autorotācijas laikā dzinēja aerodinamiskajiem spēkiem vien ir jārada nulle neto griezes moments.
Tā kā lidmašīna iet uz leju, gaiss plūst uz augšu caur galveno rotoru. Arī asmeņu forma to atvieglo.
Galvenais rotors ir savienots ar astes rotoru ar zobratiem, tāpēc parastā lidojumā galvenais rotors virza astes rotoru.
Bet līdzsvara stāvokļa autorotīvās nolaišanās laikā, kad dzinējs zaudē jaudu un griezes moments nokrītas līdz nullei, astes rotors pārstāj darboties kā pretgriezes ierīce, jo tas saņem griezes momentu no galvenā rotora sistēmas caur transmisijas sistēmu.
- Nosēšanās ar uzliesmojumu: šajā manevrā rotējošie asmeņi un lidmašīnas kustība uz priekšu tiek izmantoti, lai palēninātu nolaišanās ātrumu un veiktu mīkstu nosēšanos.
- Pieskāriens - transportlīdzeklis tiek maigi nosēdināts, izmantojot enerģiju, kas paliek rotora galvā.
Lidojuma rokasgrāmatas gaisa ātruma ierobežojums automātiskai rotācijai
Autorotācijā būs ātrums, virs kura rotora lāpstiņu daļas, kas velkas aiz rotora, pa lāpstiņu laidumu izstiepsies tik tālu, ka rotors sāks ļoti palēnināties.
Šis gaisa ātrums parasti tiek rakstīts kā maksimālais gaisa ātrums, kas atļauts lidojuma rokasgrāmatā autorotācijai.
Helikoptera autorotācijas manevrs
Pamata autorotācija un tās četras sadaļas
Pamata autorotācijai ir četras daļas:
- Slīdēšana: šīs daļas laikā helikopters atrodas stabilā autorotīvā nolaišanās stāvoklī, un pilots maina lidojuma trajektoriju, pagriežot helikopteru vai mainot gaisa ātrumu.
- Uzliesmojums: šajā sadaļā nolaišanās ātrums tiek palēnināts, izmantojot rotējošajos asmeņos uzkrāto kinētisko enerģiju un plaknes kustību uz priekšu.
- Nosēšanās vai jaudas atjaunošana: pēdējā daļā helikopters vai nu klusi nolaižas, vai arī pilots dod tam spēku, lai tas varētu piecelties.
Praktisks pielietojums un uzlabotas autorotācijas
Autorotācijas apmācības izmantošana reālajā pasaulē ir līdzīga tam, ko dara piloti, kad viņi praktizē piespiedu nosēšanos bez strāvas.
Tāpat kā lidmašīnā, viss, kas helikoptera pilotam ir jādara, lai sāktu lidojumu, ir atkal ieslēgta jauda. Bet ir ļoti svarīgi būt precīzam un zināt, kā pārvietot helikopteru, kad tas atrodas autorotācijā.
Rotora apgriezienu skaita kontrolei
Helikopteru pilotiem ir jāzina, kā izmantot kolektīvu, lai kontrolētu rotoru ātrumu izslēgšanas autorotācijas laikā pagriezienā.
Kad kolektīvs tiek pārvietots uz augšu, rotora apgriezieni paaugstinās, un, kad tas tiek pārvietots uz leju, apgriezieni samazinās.
Drošības ierobežojumi un riski
Veicot autorotāciju treniņa laikā, pastāv riski.
Pēdējā autorotācijas daļā helikoptera kinētiskā enerģija var izsīkt, atstājot tam nelielu amortizācijas efektu vai bez tā.
Tas var izraisīt smagu nosēšanos, kas sabojās helikopteru.
Gaisa kuģa augstuma un ātruma diagramma parāda, kāds ir drošākais veids, kā veikt šo manevru.
Autorotācijas modelēšana un simulācija
Simulācijas un modeļi datoros ir kļuvuši populāri veidi, kā pētīt un uzlabot autorotācijas veiktspēju helikopteros.
Datorsimulācijas var izmantot, lai noskaidrotu, kā dažādas helikoptera konstrukcijas vai rotora lāpstiņu formas ietekmē to, cik labi helikopters spēj lidot pats.
Pētnieki ir arī izgatavojuši un izmēģinājuši simulatorā vairākus pilota signālus, kas ļaus pilotam vieglāk vadīt helikopteru, kad tas griežas pats.
Autorotācijas laikā tiek definēts diskrētu un nepārtrauktu signālu kopums, lai palīdzētu pilotam zināt, kas notiek un kas jādara.
Datorsimulācijas modelēšanas priekšrocības
Datorsimulācijas modelēšana ir noderīga, ja izmaiņu veikšana reālajā sistēmā ir sarežģīta, dārga vai vienkārši nav laba ideja.
Tas izmanto datoru programmatūru, lai modelētu reālu vai ierosinātu sistēmu, un dizaineri, programmu vadītāji, analītiķi un inženieri to izmanto, lai izprastu un novērtētu "kā būtu, ja" gadījumu scenārijus.
Piemēram, tā vietā, lai faktiski sadurtos ar desmitiem jaunu automašīnu, automašīnu uzņēmumi izmanto datorsimulācijas, lai pārbaudītu savas jaunās transportlīdzekļu līnijas.
Datorsimulācijas modelēšanas ierobežojumi
Kopumā viena no datoru modeļu problēmām ir tā, ka tajos nevar precīzi ņemt vērā visus faktorus, kas varētu ietekmēt sistēmas darbību.
Tas jo īpaši attiecas uz gadījumiem, kad mēģina izprast sarežģītas aerodinamiskas parādības, piemēram, kā helikopters var griezties pats.
Vēl viena lieta, kas jāaplūko, ir tas, kā datorsimulācijas ietekmē plašu sabiedrību. Tātad, izmantojot modelēšanu un simulāciju bez piesardzības, var izdarīt nepareizus secinājumus.
Spriežot par jebkuras simulētas sistēmas derīgumu, ir jāņem vērā daži noteikumi, piemēram, lai noskaidrotu, kur aizsardzības sistēma nedarbojas pareizi.
Galu galā datorsimulācijām ir daudz priekšrocību, taču tām ir arī dažas problēmas, kas rūpīgi jāpārdomā, pirms tiek izdarīti kādi secinājumi.
Autorotācijas reāli piemēri
Reāli autorotācijas piemēri parāda, cik svarīgi ir helikopteru pilotiem zināt, kā veikt šo manevru avārijas gadījumā.
Robinson Heli Down autorotācija
Robinson Heli Down Autorotation ir veids, kā helikopters var droši nolaisties, ja tā dzinējs pārstāj darboties.
Robinsona helikoptera piloti to bieži izmanto kā daļu no apmācības, un šeit ir norādītas šādas darbības:
- Pilotam vispirms jāsaprot, ka dzinējs ir apstājies, un tad uzreiz jāsāk autorotācijas manevrs, nolaižot kolektīvu un dodoties autorotācijas nobraucienā.
- Lai nokļūtu drošā nosēšanās zonā, pilotam pēc tam jāiestata vienmērīgs nolaišanās ātrums un jāsaglabā vienmērīgs rotoru ātrums pagrieziena laikā.
- Nolaišanās laikā pilotam jāseko gaisa ātrumam un rotora apgriezieniem minūtē un jāizmanto cikliskā soļa vadība, lai pēc vajadzības veiktu izmaiņas, vienlaikus saglabājot kontroli pār lidmašīnu.
- Kad helikopters pietuvojas zemei, pilotam tas jāpagriež uz sāniem, lai mīkstinātu nosēšanos un palēninātu tā nolaišanās ātrumu.
Autorotācija dronos
Autorotācija ir noderīga ne tikai pilna izmēra helikopteriem, bet arī tālvadības helikopteriem un droniem.
Autorotācijas ideja nav mainījusies: galvenais rotors griežas tāpēc, ka gaiss pārvietojas pa to uz augšu, nevis tāpēc, ka dzinējs to griež.
Autorotācija tālvadības helikopteros un bezpilota lidaparātos
Lielākā daļa kolektīvo tālvadības (RC) helikopteru var arī automātiski, ja dzinējs nodziest vai motors kāda iemesla dēļ pārstāj darboties.
Lai helikopters varētu veikt autorotācijas, galvenā rotora vārpstu ir jābūt iespējai izņemt no pārējā piedziņas vai zobrata bloka.
Dažos mazos dronos var izmantot nelielu elektromotoru, lai rotors grieztos tādā pašā ātrumā autorotācijas laikā, savukārt citi var paļauties tikai uz gaisa spēkiem, lai rotors grieztos tādā pašā ātrumā.
Tālvadības helikopteriem un bezpilota lidaparātiem veiksmīgas autorotācijas nosēšanās atslēga ir nemainīga rotora ātruma saglabāšana un piķa, cikliskās un kolektīvās vadības ierīces, lai kontrolētu gaisa kuģa nolaišanos un kustības ātrumu.
Ar tālvadības helikopteriem un droniem labākais veids, kā veikt autorotācijas nosēšanos, ir trenēties drošā, atklātā vietā prom no cilvēkiem, ēkām un citiem šķēršļiem un pakāpeniski apgrūtināt manevrus, pilnveidojoties jūsu prasmēm.
Tāpat ir svarīgi uzturēt lidmašīnu labā formā un regulāri veikt apkopi un pārbaudes, lai pārliecinātos, ka tā darbojas labi. Pilotiem jāievēro visi likumi un noteikumi par tālvadības lidmašīnu vadīšanu.
VECTOR autopilots, ko izgatavoja UAV Navigation, ir viens no nedaudzajiem autopilotiem, kas var pilnībā griezties pats par sevi.
Lai labi apgūtu autorotācijas, ir svarīgi tās bieži praktizēt drošā vietā.
Veiksmīgas autorotācijas nosēšanās atslēga ir laika noteikšana un apziņa, kad palēnināt nolaišanos un ātrumu uz priekšu, uzliesmojot ar aizmugurējo ciklisko komandu, piemērojot pozitīvu kolektīvo soli un pēc tam izlīdzinot lidmašīnu tieši pirms pieskāriena ar ciklisku virzienu uz priekšu, lai viegli nolaistos.
Svarīgi ir arī izvēlēties labu nolaišanās vietu un pietuvoties tai pareizā leņķī un ātrumā.
Video un atsauces
Padoms. Ja nepieciešams, ieslēdziet parakstu pogu. Iestatījumu pogā izvēlieties “automātiskais tulkojums”, ja nezināt angļu valodu. Iespējams, vispirms būs jānoklikšķina uz videoklipa valodas, pirms jūsu iecienītākā valoda kļūst pieejama tulkošanai.
https://en.wikipedia.org/wiki/Autorotation
Lietošanas gadījumi
| Izmanto: | Apraksts: |
|---|---|
| Avārijas nosēšanās | Viens no svarīgākajiem veidiem, kā tiek izmantota autorotācija, ir helikoptera dzinēja darbība avārijas gadījumā. Kad tas notiek, pilots var sākt autorotāciju, kas ļauj helikopteram droši noslīdēt uz zemes. Šis solis var glābt gan pilota, gan uz kuģa esošo cilvēku dzīvības. |
| Militārais | Autorotācija ir noderīga prasme militāro helikopteru pilotiem, kuri ir atbildīgi par militārajām operācijām. Cīņā helikopteram var būt nepieciešams ātri nokrist zemē, lai izvairītos no ienaidnieka uguns trieciena. Izmantojot autorotāciju, pilots var ātri un droši nolaist helikopteru. |
| Meklēšana un glābšana | Helikopteri bieži tiek izmantoti meklēšanai un glābšanai, īpaši grūti sasniedzamās vai attālās vietās. Šādās situācijās autorotācija var palīdzēt helikopteram droši un kontrolēti nolaisties pat nelīdzenā reljefā. |
| Lauksaimniecība | Autorotāciju var izmantot arī lauksaimniecībā, it īpaši, noputējot labību. |
| Filmēšana un fotografēšana | Helikopteri bieži tiek izmantoti, lai uzņemtu kadrus no augšas filmu un fotogrāfijas nozarē. |
| Elektropārvades līniju apkope | Dažreiz helikopterus izmanto, lai veiktu elektropārvades līniju apkopi, piemēram, salabotu vai nomainītu pārrautas līnijas. Autorotācija var palīdzēt helikopteram droši un precīzi nolaisties vietās, kur ir grūti nokļūt citā veidā. |
Secinājums
Noslēgumā autorotācijas ideja parāda, cik spēcīga var būt inženierija un cik radoši var būt cilvēki.
Tas dod mums pārliecību lidot ar helikopteriem un citām lidmašīnām, zinot, ka, ja dzinējs pārstāj darboties, mēs joprojām varam droši slīdēt atpakaļ uz zemes.
Autorotācija arī parāda, ka, pārkāpjot iespējamā robežas, mēs varam paveikt pārsteidzošas lietas.
Inženieri un piloti vienmēr ir bijuši spiesti atrast jaunus un labākus lidošanas veidus, sākot no pirmajām reizēm, kad cilvēki lidoja, un beidzot ar modernajām tehnoloģijām, ko izmanto mūsdienu aviācijā.
Autorotācija ir tikai viena no apbrīnojamajām lietām, ko varam darīt, ja pievēršam uzmanību tam.
Tāpēc nākamreiz, kad skatīsities augšup un redzat lidojošu helikopteru, padomājiet par autorotāciju — inženierijas varoņdarbu, kas to visu padara iespējamu.
Kopīgot…
