Helikopter: apparaat, typen, besturingssysteem, doel

2024 Auteur: Howard Calhoun | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2023-12-17 10:36

De gebeurtenis van 13 januari 1942, toen de Sikorsky-helikopter, bedoeld voor militaire doeleinden, in de lucht werd gehesen, kan worden beschouwd als een volwaardige lancering van 's werelds eerste helikopter, zij het een militaire. De vliegtuigontwerper begon met de ontwikkeling van helikopters in het pre-revolutionaire Rusland en zette ze voort in ballingschap in de Verenigde Staten. Sindsdien is er veel tijd verstreken, het ontwerp van helikopters heeft aanzienlijke veranderingen ondergaan, maar de doelen van het gebruik van technologie zijn hetzelfde gebleven.

Helikopterontwerp

In alle schema's van helikopters worden dezelfde hoofdonderdelen onderscheiden:

• Hoofdrotor. Genereert voortstuwing en lift en bestuurt de helikopter. Structureel bestaat het uit bladen en een bus die het koppel van de hoofdversnellingsbakas naar de bladen overbrengt.
• Staartschroef. De directionele controle van een helikopter met één rotor compenseert het reactieve koppel van de hoofdrotor. Het ontwerp omvat een bus en bladen die aan de staarttandwielas zijn bevestigd.
• Swashplate. Regelt de cyclische en collectieve toonhoogte van de hoofdrotor, verzendt signalen van het stuurcircuit naar het axiale scharnier van de naaf en vervolgens naarmessen.
• Besturingssysteem. Helikopters zijn uitgerust met drie onafhankelijke controlesystemen: directioneel, longitudinaal-dwars en het regelen van de gemeenschappelijke spoed van de propeller. Dergelijke systemen omvatten hendels in de cabine, krachtgradiëntmechanismen, tuimelaars en tractie, tuimelschijf en hydraulische boosters.
• Transmissie. Brengt vermogen over naar propellers en hulpapparatuur van motoren. Het aantal en de plaatsing van motoren, evenals de lay-out van de helikopter bepalen het ontwerp van de transmissie.
• Fuselage. De hoofdcomponenten van de helikopter zijn eraan bevestigd. Ontworpen voor passagiers en vracht, brandstof, uitrusting.
• Vleugel. Genereert extra lift, vermindert de belasting van de hoofdrotor en verhoogt de snelheid van de helikopter. De vleugels bieden ook plaats aan uitrusting, brandstoftanks en nissen om het chassis te verbergen. De rotors in transversale helikopters worden ondersteund door de vleugel.
• Verenkleed. Zorgt voor balans, stabiliteit en bestuurbaarheid van de helikopter. Het is verdeeld in twee soorten - verticaal, of kiel, en horizontaal, of stabilisator.
• Helikopter start- en landingsonderdelen. Ontworpen voor het parkeren van een helikopter, het blussen van kinetische energie tijdens de landing en beweging op de grond. Bij veel helikopters is het landingsgestel ingetrokken tijdens de vlucht.
• Helikoptermotor. Genereert het vermogen dat nodig is om de accessoires, de hoofdaandrijving en de staartrotors aan te drijven. De krachtcentrale combineert verschillende motoren met systemen die zorgen voor een stabiele werking in verschillende modi.

Helikoptertypes

Helikopters zijn onderverdeeld in verschillende typen. Elk type heeft zijn eigen kenmerken, sterke en zwakke punten.

Helikopters met één rotor

Het meest voorkomende type helikopterapparaat is een machine met één rotor en een staartrotor. Het voordeel van dit ontwerp ligt in eenvoud - één transmissie, één schroef, eenvoudige bediening. Ongeveer 8-10% van het motorvermogen wordt gebruikt om de staartrotor te bedienen terwijl deze in de lucht zweeft, ongeveer 3-4% - tijdens translatievluchten. Het relatief lichte gewicht en het eenvoudige ontwerp compenseren dergelijke vermogensverliezen. Het nadeel van een dergelijk apparaat voor helikopters is het gevaar dat grondpersoneel bedreigt vanaf de staartrotor.

Zhirodin

De propelleras van dergelijke helikopters, die het koppel compenseert, is langs de vlucht gericht. Met dit ontwerp kunt u stuwkracht creëren zonder toevlucht te nemen tot het gebruik van een hoofdrotor. Dit verhoogt de efficiëntie, omdat het niet naar voren hoeft te worden gekanteld. De koppelcompenserende schroef van de hoofdrotor is zo geplaatst dat er geen weerstand ontstaat en het vermogen dat aan de compenserende schroef wordt geleverd toeneemt.

Jethelikopter

Het apparaat van dit model is een gemakkelijke manier om het koppelprobleem op te lossen. Het wordt gegenereerd door de motoren aan het uiteinde van de bladen, maar wordt niet door de as overgebracht. Alleen het wrijvingsmoment van de lagers wordt doorgegeven aan de romp.

Straalmotoren creëren jetstuwkracht. Dit type rotor heeft een eenvoudige structuur, wat het voordeel is;een van de nadelen is het hoge brandstofverbruik.

Coaxiale helikopter

Twee schroeven van een coaxiale helikopter, boven elkaar geplaatst en in tegengestelde richting draaiend, dempen het moment dat op de romp wordt overgebracht. De enige vereiste voor de schroeven is hetzelfde koppel.

Coaxiale helikopters zijn kleiner dan helikopters met één rotor, maar het koppel wordt niet gecompenseerd door het vermogen, wat mogelijk is vanwege het ontwerp van helikopters.

Dwarsrotorhelikopters

Het voordeel van zo'n helikopter ligt in de vermindering van het vermogen dat nodig is voor voorwaartse beweging. Dit is vooral belangrijk bij meermotorige helikopters, die in horizontale richting moeten blijven bewegen met uitgeschakelde motor.

Het nadeel van dergelijke machines is de hoge weerstand vanwege de frontale weerstand van de structuur waarop de rotoren rusten. Het stroomlijnen en verkleinen van de structuur verhoogt het gewicht van de helikopter.

De transversale rotorhelikopter heeft een complexere transmissie en grotere afmetingen, hoewel ze worden beïnvloed door de mate van rotoroverlapping. Een van de grootste en zwaarste helikopters van dit ontwerp is de Mi-12.

Helikopter met voorwaartse rotor

Een ruime romp en de mogelijkheid om het zwaartepunt te verplaatsen zijn de voordelen van dit helikopterontwerp. Het laadvermogen wordt verdeeld over de rotoren. De gecompliceerde transmissie en het hoge gewicht zijn de belangrijkste nadelen van helikopters met transversalelocatie van schroeven.

Het tweede nadeel is de verminderde efficiëntie van de propellers, aangezien de stralen van hun werk elkaar kruisen. Bij voorwaartse vlucht wordt het kwaliteitsverlies verminderd doordat de achterste propeller hoger is geplaatst dan de voorste. Hoeveel bladen heeft een helikopter van dit ontwerp? De propellerdiameter en het aantal bladen kunnen variëren om de machinehantering en stabiliteit te verbeteren.

Multi-rotor helikopters

Projecten van helikopters met meerdere rotors ontwikkeld door vliegtuigontwerpers omvatten het maken van zware machinemodellen. Dankzij meerdere hoofdrotors wordt de besturing vereenvoudigd, aangezien de helikopter om een van de drie assen kan worden gedraaid door de stuwkracht van een bepaalde propeller te vergroten. Dankzij het multi-rotorschema van zware helikopters kunt u de diameter van de schroeven binnen bepaalde limieten houden.