Helikopters: ierīce, veidi, vadības sistēma, mērķis

2024 Autors: Howard Calhoun | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2023-12-17 10:35

1942. gada 13. janvāra notikumu, kad gaisā tika pacelts militārām vajadzībām paredzētais helikopters Sikorsky, var uzskatīt par pilnvērtīgu pasaulē pirmā, lai arī militārā helikoptera palaišanu. Lidmašīnu konstruktors sāka helikopteru izstrādi pirmsrevolūcijas Krievijā, turpinot tos trimdā ASV. Kopš tā laika ir pagājis daudz laika, helikopteru dizains ir piedzīvojis būtiskas izmaiņas, bet tehnoloģiju izmantošanas mērķi ir palikuši nemainīgi.

Helikoptera dizains

Visās helikopteru shēmās izšķir vienas un tās pašas galvenās daļas:

• Galvenais rotors. Rada piedziņu un pacelšanu un kontrolē helikopteru. Strukturāli tas sastāv no asmeņiem un bukses, kas pārraida griezes momentu no galvenās pārnesumkārbas vārpstas uz asmeņiem.
• Astes skrūve. Viena rotoru helikoptera virziena vadība kompensē galvenā rotora reaktīvo griezes momentu. Tās dizains ietver buksi un asmeņus, kas piestiprināti pie astes zobrata vārpstas.
• Swashplate. Kontrolē galvenā rotora ciklisko un kolektīvo soli, pārraida signālus no vadības ķēdes uz rumbas aksiālo viru un pēc tam uzasmeņi.
• Vadības sistēma. Helikopteri ir aprīkoti ar trīs neatkarīgām vadības sistēmām: virziena, garenvirziena-šķērsvirziena un dzenskrūves kopīgā soļa kontroles. Šādas sistēmas ietver kabīnē esošās sviras, spēka gradienta mehānismus, sviras un vilci, sviru un hidrauliskos pastiprinātājus.
• Transmisija. Pārraida jaudu uz dzenskrūves un palīgierīcēm no dzinējiem. Dzinēju skaits un izvietojums, kā arī helikoptera izkārtojums nosaka transmisijas konstrukciju.
• Fizelāža. Tam ir piestiprinātas galvenās helikoptera sastāvdaļas. Paredzēts pasažieru un kravas, degvielas, aprīkojuma uzņemšanai.
• Spārns. Rada papildu pacēlumu, samazinot slodzi uz galveno rotoru un palielinot helikoptera ātrumu. Spārnos var ievietot arī aprīkojumu, degvielas tvertnes un nišas, lai paslēptu šasiju. Šķērsvirziena helikopteru rotorus atbalsta spārns.
• Apspalvojums. Nodrošina helikoptera līdzsvaru, stabilitāti un vadāmību. Tas ir sadalīts divos veidos - vertikālais jeb ķīlis un horizontālais jeb stabilizators.
• Helikoptera pacelšanās un nolaišanās daļas. Paredzēts helikoptera novietošanai, kinētiskās enerģijas dzēšanai nosēšanās un kustības uz zemes laikā. Daudziem helikopteriem lidojuma laikā ir ievilkta šasijas daļa.
• Helikoptera dzinējs. Rada jaudu, kas nepieciešama piederumu, galvenās piedziņas un astes rotoru darbināšanai. Spēkstacijā ir apvienoti vairāki dzinēji ar sistēmām, kas nodrošina to stabilu darbību dažādos režīmos.

Helikopteru veidi

Helikopteri tiek iedalīti vairākos veidos. Katram veidam ir savas īpašības, stiprās un vājās puses.

Viena rotoru helikopteri

Visizplatītākais helikoptera ierīču veids ir viena rotoru mašīna ar astes rotoru. Šī dizaina priekšrocība slēpjas vienkāršībā – viena transmisija, viena skrūve, vienkārša darbība. Apmēram 8-10% no dzinēja jaudas tiek izmantoti, lai darbinātu astes rotoru, lidojot gaisā, aptuveni 3-4% - translācijas lidojuma laikā. Salīdzinoši viegls svars un vienkārša konstrukcija kompensē šādus jaudas zudumus. Šādas helikopteriem paredzētās ierīces trūkums ir briesmas, kas apdraud zemes personālu no astes rotora.

Žirodins

Šādu helikopteru dzenskrūves ass, kompensējot griezes momentu, tiek virzīta pa lidojumu. Šis dizains ļauj izveidot vilci, neizmantojot galveno rotoru. Tas palielina tā efektivitāti, jo nav nepieciešams to noliekt uz priekšu. Galvenā rotora griezes momenta kompensācijas skrūve ir novietota tā, lai neradītu pretestību un nepalielinātu kompensācijas skrūvei piegādāto jaudu.

Reaktīvais helikopters

Šī modeļa ierīce ir vienkāršs veids, kā atrisināt griezes momenta problēmu. To ģenerē motori, kas atrodas lāpstiņu galā, bet netiek pārraidīti caur vārpstu. Uz fizelāžu tiek pārnests tikai gultņu berzes moments.

Reaktīvie dzinēji rada reaktīvās vilces spēku. Šim rotoru veidam ir vienkārša struktūra, kas ir tā priekšrocība;starp trūkumiem ir liels degvielas patēriņš.

Koaksiālais helikopters

Divas koaksiālā helikoptera skrūves, kas atrodas viena virs otras un griežas pretējos virzienos, slāpē momentu, kas tiek pārraidīts uz fizelāžu. Vienīgā prasība skrūvēm ir vienāds griezes moments.

Koaksiālie helikopteri pēc izmēra ir zemāki par viena rotora helikopteriem, taču griezes momentu nekompensē jauda, kas ir iespējams helikopteru konstrukcijas dēļ.

Helikopteri ar šķērsrotoru

Šāda helikoptera priekšrocība ir kustībai uz priekšu nepieciešamās jaudas samazinājums. Tas ir īpaši svarīgi vairāku dzinēju helikopteros, kuriem jāturpina kustēties horizontālā virzienā ar apturētu dzinēju.

Šādu iekārtu trūkums ir liela pretestība, ko izraisa konstrukcijas, uz kuras balstās rotori, frontālā pretestība. Struktūras racionalizēšana un izmēra samazināšana palielina helikoptera svaru.

Šērsvirziena rotoru helikopteram ir sarežģītāka transmisija un lielāki izmēri, lai gan tos ietekmē rotora pārklāšanās pakāpe. Viens no lielākajiem un smagākajiem šāda dizaina helikopteriem ir Mi-12.

Helikopters ar priekšējo rotoru

Ietilpīga fizelāža un iespēja pārvietot smaguma centru ir šī helikoptera dizaina priekšrocības. Lietderīgā slodze tiek sadalīta starp rotoriem. Sarežģītā transmisija un lielais svars ir galvenie šķērsvirziena helikopteru trūkumiskrūvju atrašanās vieta.

Otrs trūkums ir samazināta dzenskrūvju efektivitāte, jo to darba strūklas krustojas. Lidojumā uz priekšu kvalitātes zudums samazinās, jo aizmugurējais dzenskrūve atrodas augstāk par priekšējo. Cik lāpstiņu ir šāda dizaina helikopteram? Propellera diametrs un lāpstiņu skaits var atšķirties, lai uzlabotu mašīnas vadāmību un stabilitāti.

Daudzrotoru helikopteri

Lidaparātu konstruktoru izstrādātie vairāku rotoru helikopteru projekti bija saistīti ar smagu mašīnu modeļu izveidi. Vairāku galveno rotoru dēļ vadība ir vienkāršota, jo helikopteru var pagriezt ap jebkuru no trim asīm, palielinot konkrēta propellera vilci. Smago helikopteru vairāku rotoru shēma ļauj saglabāt skrūvju diametru noteiktās robežās.