Helikoptéra: zařízení, typy, řídicí systém, účel

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Naposledy změněno: 2023-12-17 10:22

Událost z 13. ledna 1942, kdy byl do vzduchu vzlétnut vrtulník Sikorsky určený pro vojenské účely, lze považovat za plnohodnotný start prvního vrtulníku na světě, byť vojenského. Letecký konstruktér zahájil vývoj vrtulníků v předrevolučním Rusku, pokračoval v nich v exilu ve Spojených státech. Od té doby uplynulo hodně času, konstrukce vrtulníků prošla výraznými změnami, ale cíle využití technologie zůstaly stejné.

Design vrtulníku

Ve všech schématech vrtulníků se rozlišují stejné hlavní části:

• Hlavní rotor. Generuje pohon a zdvih a řídí vrtulník. Konstrukčně se skládá z lopatek a pouzdra, které přenáší točivý moment z hřídele hlavní převodovky na lopatky.
• Ocasní šroub. Směrové řízení jednorotorového vrtulníku kompenzuje jalový moment hlavního rotoru. Jeho konstrukce zahrnuje pouzdro a lopatky připojené k hřídeli ocasního kola.
• Tlačítko. Řídí cyklické a společné stoupání hlavního rotoru, přenáší signály z řídicího obvodu do axiálního závěsu náboje a poté dočepele.
• Řídící systém. Vrtulníky jsou vybaveny třemi nezávislými řídícími systémy: směrovým, podélně-příčným a řídícím společné stoupání vrtule. Mezi takové systémy patří páky v kabině, mechanismy silového gradientu, vahadla a trakce, kotouč cykliky a hydraulické posilovače.
• Přenos. Přenáší výkon na vrtule a pomocná zařízení z motorů. Počet a umístění motorů, stejně jako uspořádání vrtulníku určují konstrukci převodovky.
• Trup. Jsou k němu připevněny hlavní součásti vrtulníku. Navrženo pro cestující a náklad, palivo, vybavení.
• Křídlo. Vytváří dodatečný vztlak, snižuje zatížení hlavního rotoru a zvyšuje rychlost vrtulníku. Do křídel se také vejde vybavení, palivové nádrže a výklenky pro ukrytí podvozku. Rotory v příčných helikoptérách jsou neseny křídlem.
• Peří. Poskytuje rovnováhu, stabilitu a ovladatelnost vrtulníku. Dělí se na dva typy – vertikální neboli kýl a horizontální neboli stabilizátor.
• Součásti pro vzlet a přistání vrtulníku. Určeno pro parkování vrtulníku, hašení kinetické energie při přistání a pohybu na zemi. Mnoho vrtulníků má za letu zatažený podvozek.
• Motor vrtulníku. Generuje energii potřebnou k napájení příslušenství, hlavního pohonu a ocasních rotorů. Elektrárna kombinuje několik motorů se systémy, které zajišťují jejich stabilní provoz v různých režimech.

Typy vrtulníků

Helikoptéry se dělí na několik typů. Každý typ má své vlastní vlastnosti, silné a slabé stránky.

Jednorotorové vrtulníky

Nejběžnějším typem vrtulníkového zařízení je jednorotorový stroj s ocasním rotorem. Výhoda tohoto provedení spočívá v jednoduchosti – jeden převod, jeden šroub, snadné ovládání. Asi 8-10% výkonu motoru se spotřebuje na provoz ocasního rotoru při vznášení se ve vzduchu, asi 3-4% - při translačním letu. Relativně nízká hmotnost a jednoduchá konstrukce kompenzují takové ztráty výkonu. Nevýhodou takového zařízení pro vrtulníky je nebezpečí, které hrozí pozemnímu personálu od ocasního rotoru.

Zhirodin

Osa vrtule těchto vrtulníků, kompenzující točivý moment, směřuje podél letu. Tato konstrukce umožňuje vytvářet tah bez použití hlavního rotoru. To zvyšuje jeho účinnost, protože není nutné jej naklánět dopředu. Šroub pro kompenzaci točivého momentu hlavního rotoru je umístěn tak, aby nevytvářel odpor a nezvyšoval výkon dodávaný do kompenzačního šroubu.

Jet vrtulník

Zařízení tohoto modelu je snadný způsob, jak vyřešit problém s točivým momentem. Je generován motory umístěnými na konci lopatek, ale není přenášen přes hřídel. Na trup se přenáší pouze moment tření ložisek.

Proudové motory vytvářejí proudový tah. Tento typ rotoru má jednoduchou konstrukci, což je jeho výhoda;mezi nevýhody patří vysoká spotřeba paliva.

Koaxiální vrtulník

Dva šrouby koaxiálního vrtulníku umístěné nad sebou a otáčející se v opačných směrech tlumí moment přenášený na trup. Jediným požadavkem na šrouby je stejný utahovací moment.

Koaxiální vrtulníky jsou velikostí horší než jednorotorové, ale točivý moment není kompenzován výkonem, což je možné díky konstrukci vrtulníků.

Vrtulníky s příčným rotorem

Výhoda takového vrtulníku spočívá ve snížení výkonu potřebného pro pohyb vpřed. To je zvláště důležité u vícemotorových vrtulníků, které se musí i nadále pohybovat v horizontálním směru se zastaveným motorem.

Nevýhodou takových strojů je vysoký odpor způsobený čelním odporem konstrukce, na které rotory spočívají. Zefektivnění a zmenšení konstrukce zvyšuje hmotnost vrtulníku.

Vrtulník s příčným rotorem má složitější převod a větší rozměry, i když jsou ovlivněny mírou překrytí rotorů. Jeden z největších a nejtěžších vrtulníků této konstrukce je Mi-12.

Vrtulník s předním rotorem

Prostorný trup a možnost posunu těžiště jsou přednostmi této konstrukce vrtulníku. Užitečné zatížení je rozděleno mezi rotory. Složitá převodovka a její velká hmotnost jsou hlavními nevýhodami vrtulníků s příčnouumístění šroubů.

Druhou nevýhodou je snížená účinnost vrtulí, protože proudy jejich práce se protínají. Při dopředném letu se snižuje kvalitativní ztráta díky tomu, že zadní vrtule je umístěna výše než přední. Kolik listů má vrtulník této konstrukce? Průměr vrtule a počet listů se mohou lišit, aby se zlepšila manipulace a stabilita stroje.

Vícerotorové vrtulníky

Projekty vícerotorových vrtulníků vyvinuté leteckými konstruktéry zahrnovaly vytvoření těžkých modelů strojů. Díky několika hlavním rotorům je ovládání zjednodušeno, protože vrtulník lze otáčet kolem kterékoli ze tří os zvýšením tahu konkrétní vrtule. Vícerotorové schéma těžkých vrtulníků umožňuje udržet průměr šroubů v určitých mezích.