Helikoptéra: zariadenie, typy, riadiaci systém, účel

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Naposledy zmenené: 2023-12-17 10:39

Udalosť z 13. januára 1942, kedy bol vztýčený vrtuľník Sikorsky určený na vojenské účely do vzduchu, možno považovať za plnohodnotný štart prvého vrtuľníka na svete, aj keď vojenského. Konštruktér lietadiel začal s vývojom vrtuľníkov v predrevolučnom Rusku, pokračoval v nich v exile v Spojených štátoch. Odvtedy ubehlo veľa času, konštrukcia vrtuľníkov prešla výraznými zmenami, no ciele využitia techniky zostali rovnaké.

Konštrukcia vrtuľníka

Vo všetkých schémach vrtuľníkov sa rozlišujú rovnaké hlavné časti:

• Hlavný rotor. Generuje pohon a zdvih a riadi helikoptéru. Konštrukčne sa skladá z lopatiek a puzdra, ktoré prenáša krútiaci moment z hriadeľa hlavnej prevodovky na lopatky.
• Koncová skrutka. Smerové riadenie jednorotorového vrtuľníka kompenzuje jalový krútiaci moment hlavného rotora. Jeho konštrukcia obsahuje puzdro a lopatky pripojené k hriadeľu zadného kolesa.
• Doska čeľuste. Riadi cyklický a kolektívny sklon hlavného rotora, prenáša signály z riadiaceho obvodu do axiálneho závesu náboja a potom dočepele.
• Riadiaci systém. Vrtuľníky sú vybavené tromi nezávislými riadiacimi systémami: smerovým, pozdĺžno-priečnym a riadiacim spoločné stúpanie vrtule. Medzi takéto systémy patria páky v kabíne, mechanizmy silového gradientu, vahadlá a trakcia, kotúč cykliky a hydraulické posilňovače.
• Prenos. Prenáša výkon na vrtule a pomocné zariadenia z motorov. Počet a umiestnenie motorov, ako aj usporiadanie vrtuľníka určujú konštrukciu prevodovky.
• Trup. Na ňom sú pripevnené hlavné komponenty vrtuľníka. Navrhnuté pre cestujúcich a náklad, palivo, vybavenie.
• Krídlo. Vytvára dodatočný zdvih, znižuje zaťaženie hlavného rotora a zvyšuje rýchlosť vrtuľníka. Do krídel sa zmestí aj vybavenie, palivové nádrže a výklenky na ukrytie podvozku. Rotory v priečnych vrtuľníkoch sú podopreté krídlom.
• Perie. Poskytuje rovnováhu, stabilitu a ovládateľnosť vrtuľníka. Delí sa na dva typy – vertikálny, čiže kýlový, a horizontálny, čiže stabilizátor.
• Časti na vzlet a pristátie vrtuľníka. Určené na parkovanie vrtuľníka, hasenie kinetickej energie pri pristávaní a pohybe na zemi. Mnoho vrtuľníkov má za letu zasunutý podvozok.
• Motor vrtuľníka. Generuje energiu potrebnú na napájanie príslušenstva, hlavného pohonu a chvostových rotorov. Elektráreň kombinuje niekoľko motorov so systémami, ktoré zabezpečujú ich stabilnú prevádzku v rôznych režimoch.

Typy vrtuľníkov

Helikoptéry sa delia na niekoľko typov. Každý typ má svoje vlastné charakteristiky, silné a slabé stránky.

Jednorotorové vrtuľníky

Najbežnejším typom vrtuľníkového zariadenia je jednorotorový stroj s chvostovým rotorom. Výhoda tohto prevedenia spočíva v jednoduchosti – jeden prevod, jedna skrutka, jednoduché ovládanie. Asi 8-10% výkonu motora sa spotrebuje na ovládanie chvostového rotora počas vznášania sa vo vzduchu, asi 3-4% - počas translačného letu. Relatívne nízka hmotnosť a jednoduchý dizajn kompenzujú takéto straty energie. Nevýhodou takéhoto zariadenia pre vrtuľníky je nebezpečenstvo, ktoré ohrozuje pozemný personál od chvostového rotora.

Zhirodin

Os vrtule takýchto vrtuľníkov, kompenzujúca krútiaci moment, smeruje pozdĺž letu. Tento dizajn vám umožňuje vytvárať ťah bez použitia hlavného rotora. To zvyšuje jeho účinnosť, pretože nie je potrebné ho nakláňať dopredu. Skrutka na kompenzáciu krútiaceho momentu hlavného rotora je umiestnená tak, aby nevytvárala odpor a nezvyšovala výkon dodávaný do kompenzačnej skrutky.

Jet vrtuľník

Zariadenie tohto modelu predstavuje jednoduchý spôsob, ako vyriešiť problém s krútiacim momentom. Je generovaný motormi umiestnenými na konci lopatiek, ale nie je prenášaný cez hriadeľ. Na trup sa prenáša iba moment trenia ložísk.

Prúdové motory vytvárajú prúdový ťah. Tento typ rotora má jednoduchú konštrukciu, čo je jeho výhodou;medzi nevýhody patrí vysoká spotreba paliva.

Koaxiálny vrtuľník

Dve skrutky koaxiálneho vrtuľníka, umiestnené nad sebou a otáčajúce sa v opačných smeroch, tlmia moment prenášaný na trup lietadla. Jedinou požiadavkou na skrutky je rovnaký krútiaci moment.

Koaxiálne vrtuľníky sú svojou veľkosťou horšie ako jednorotorové, ale krútiaci moment nie je kompenzovaný výkonom, čo je možné vďaka konštrukcii vrtuľníkov.

Vrtuľníky s priečnym rotorom

Výhoda takéhoto vrtuľníka spočíva v znížení výkonu potrebnej na pohyb vpred. Toto je obzvlášť dôležité pri viacmotorových vrtuľníkoch, ktoré sa musia s vypnutým motorom pohybovať v horizontálnom smere.

Nevýhodou takýchto strojov je vysoký odpor spôsobený čelným odporom konštrukcie, na ktorej spočívajú rotory. Zefektívnenie a zmenšenie konštrukcie zvyšuje hmotnosť vrtuľníka.

Vrtuľník s priečnym rotorom má zložitejší prevod a väčšie rozmery, aj keď sú ovplyvnené mierou prekrytia rotora. Jeden z najväčších a najťažších vrtuľníkov tejto konštrukcie je Mi-12.

Vrtuľník s predným rotorom

Priestranný trup a schopnosť posunúť ťažisko sú výhody tohto dizajnu vrtuľníka. Užitočné zaťaženie je rozdelené medzi rotory. Zložitý prevod a jeho veľká hmotnosť sú hlavnými nevýhodami vrtuľníkov s priečnymumiestnenie skrutiek.

Druhou nevýhodou je znížená účinnosť vrtúľ, keďže prúdy ich práce sa pretínajú. Pri doprednom lete je strata kvality znížená vďaka tomu, že zadná vrtuľa je umiestnená vyššie ako predná. Koľko lopatiek má vrtuľník tejto konštrukcie? Priemer vrtule a počet listov sa môžu líšiť, aby sa zlepšila manipulácia so strojom a stabilita.

Viacrotorové vrtuľníky

Projekty viacrotorových vrtuľníkov vyvinuté leteckými konštruktérmi zahŕňali vytvorenie ťažkých modelov strojov. Vďaka niekoľkým hlavným rotorom je ovládanie zjednodušené, keďže vrtuľník sa môže otáčať okolo ktorejkoľvek z troch osí zvýšením ťahu konkrétnej vrtule. Viacrotorová schéma ťažkých vrtuľníkov vám umožňuje udržať priemer skrutiek v určitých medziach.