علم الدوران الذاتي: دليل المبتدئين

في عالم الهندسة ، يتعلق الأمر كله بصنع آلات يمكنها العمل حتى في أصعب المواقف.

يعد الدوران الأوتوماتيكي مناورة مهمة جدًا لطائرات الهليكوبتر يمكن أن تعني الفرق بين الحياة والموت.

سأشرح ما هو التدوير الآلي ، وكيف يعمل ، ولماذا هو مهم جدًا لطياري طائرات الهليكوبتر والمهندسين في منشور المدونة هذا.

لذا ، استعد للتعرف على أحد أهم أجزاء قيادة طائرة هليكوبتر.

مقدمة في الدوران الآلي في الهندسة

تعريف رسمي:

1. دوران حول أي محور لجسم يكون متماثلًا ومعرضًا لتيار هوائي موحد ويتم الحفاظ عليه فقط من خلال اللحظات الديناميكية الهوائية. 2. دوران جنيح متماثل متوقف موازٍ لاتجاه الريح.

الدوران الأوتوماتيكي هو نوع من الطيران يتحول فيه نظام الدوار الرئيسي لطائرة هليكوبتر أو طائرة ذات أجنحة دوارة أخرى دون أن يتم تشغيله بواسطة المحرك.

هذا مشابه لكيفية عمل autogyro.

عندما يتوقف المحرك أو الدوار الخلفي عن العمل ، غالبًا ما تستخدم هذه الطريقة للهبوط بالمروحية بسرعة. ولكن يمكن أيضًا استخدامه للخروج من حلقة دوامة وكأداة تدريب عندما يتعلم الطيار كيفية الطيران.

كيف يعمل Autorotation

أثناء الدوران التلقائي ، يقوم الطيار بفصل المحرك عن نظام الدوار الرئيسي. هذا يتيح للتدفق التصاعدي للهواء دفع ريش الدوار وحدها.

للتحكم في سرعة الدوران التلقائي في الدقيقة ، يقوم الطيار بتغيير حجم منطقة الدوران التلقائي فيما يتعلق بمناطق القيادة والمماطلة.

لمزيد من التفاصيل قم بزيارة هذه الصفحة:

ardupilot

الديناميكا الهوائية للدوران الأوتوماتيكي

يعد الدوران الأوتوماتيكي إجراءً طارئًا مهمًا جدًا في رحلة الهليكوبتر. إنه يسمح للدوار الرئيسي للطائرة بالتحرك فقط بسبب ضغط الهواء ، وليس بسبب المحرك.

المتغيرات التي تؤثر على الدوران التلقائي

الأشياء الرئيسية التي تؤثر على كيفية عمل التدوير التلقائي هي:

• ارتفاع الكثافة: في المرتفعات عالية الكثافة ، حيث يكون الهواء أقل كثافة ، يكون معدل الانحدار أسرع.
• الوزن الإجمالي: طائرات الهليكوبتر التي تحمل وزنًا أكبر تسقط بشكل أسرع.
• السرعة الجوية: يتمتع الطيار بأكبر قدر من التحكم في معدل الهبوط أثناء الدوران التلقائي من خلال السرعة الجوية.

تمامًا كما هو الحال في الرحلة العادية ، فإن التحكم الدوري في درجة الصوت يجعل الطائرة تتحرك بشكل أسرع أو أبطأ.

تعتبر عمليات النزول التلقائي عند سرعات جوية منخفضة جدًا أو عالية جدًا أكثر خطورة من تلك التي يتم إجراؤها عند الحد الأدنى من سرعة الهبوط.

• سرعة دوران الدوار: مع ارتفاع سرعة دوران الدوار ، ينخفض ​​معدل الهبوط.

منطقة القيادة للدوران الأوتوماتيكي

أثناء الدوران التلقائي ، تتراوح منطقة القيادة أو منطقة التدوير الذاتي عادةً بين 25 و 70٪ من نصف قطر الشفرة. هذا هو المكان الذي تتشكل فيه القوى التي تدير الشفرات.

توجد زاوية للقوة الديناميكية الهوائية الكلية في هذه المنطقة.

هبوط التوهج وامتصاص الطاقة

عند الهبوط من الدوران التلقائي ، يتم استخدام الطاقة الحركية المخزنة في الشفرات الدوارة والحركة الأمامية للطائرة لإبطاء معدل الهبوط والقيام بهبوط سلس.

يعني معدل الهبوط الأعلى أن هناك حاجة إلى طاقة الجزء الدوار لإيقاف طائرة هليكوبتر أكثر من معدل أقل.

مناورات في الدوران التلقائي

عندما تفقد الطائرة قوتها ، يجب على الطيار القيام بثلاثة أشياء مهمة:

• الدوران التلقائي: تغطي هذه المناورة التغيير من الطيران العادي الذي يعمل بالطاقة إلى الدوران التلقائي الثابت.
• دوران تلقائي ثابت: أثناء الدوران الأوتوماتيكي الثابت ، يجب أن تؤدي القوى الديناميكية الهوائية للمحرك وحدها إلى عدم صافي عزم الدوران.

لأن الطائرة تنخفض ، يتدفق الهواء لأعلى عبر الدوار الرئيسي. كما أن شكل الشفرات يجعل ذلك أسهل.

يتم توصيل الدوار الرئيسي بدوار الذيل بواسطة التروس ، لذلك في الرحلة العادية ، يقود الدوار الرئيسي دوار الذيل.

ولكن أثناء الهبوط التلقائي الثابت ، عندما يفقد المحرك القوة وينخفض ​​عزم الدوران إلى الصفر ، يتوقف دوار الذيل عن العمل كجهاز مضاد لعزم الدوران لأنه يحصل على عزم الدوران من نظام الدوار الرئيسي عبر نظام النقل.

• هبوط التوهج: في هذه المناورة ، يتم استخدام الشفرات الدوارة والحركة الأمامية للطائرة لإبطاء معدل الهبوط والقيام بهبوط سلس.
• Touch-Down - هبطت السيارة برفق باستخدام الطاقة المتبقية في رأس الدوار.

تحديد سرعة الطيران اليدوي للدوران الأوتوماتيكي

في حالة الدوران التلقائي ، ستكون هناك سرعة تمتد فوقها أجزاء ريش الدوار التي تسحب خلف الدوار حتى الآن على طول امتداد الشفرة بحيث يبدأ الدوار في التباطؤ كثيرًا.

تتم كتابة هذه السرعة الجوية عادةً على أنها أقصى سرعة طيران مسموح بها في دليل الطيران.

مناورة الدوران الأوتوماتيكي للمروحية

الدوران الآلي الأساسي وأقسامه الأربعة

هناك أربعة أجزاء للدوران الآلي الأساسي:

• الانزلاق: خلال هذا الجزء ، تكون المروحية في هبوط تلقائي ثابت ، ويقوم الطيار بتغيير مسار الرحلة عن طريق قلب المروحية أو تغيير السرعة الجوية.
• التوهج: في هذا القسم ، يتم إبطاء معدل الهبوط باستخدام الطاقة الحركية المخزنة في الشفرات الدوارة والحركة الأمامية للطائرة.
• الهبوط أو استعادة الطاقة: في الجزء الأخير ، إما أن تهبط المروحية بهدوء أو يمنحها الطيار القدرة على العودة.

التطبيق العملي والدورات الآلية المتقدمة

يشبه الاستخدام الفعلي لتدريب التشغيل التلقائي ما يفعله الطيارون عندما يمارسون عمليات الهبوط القسري بدون طاقة.

تمامًا كما هو الحال في الطائرة ، كل ما يتعين على قائد المروحية القيام به لبدء جولة سريعة هو إعادة الطاقة. لكن من المهم جدًا أن تكون دقيقًا وأن تعرف كيفية تحريك المروحية عندما تكون في وضع التشغيل التلقائي.

جماعي للتحكم في الدوار في الدقيقة

يحتاج طيارو طائرات الهليكوبتر إلى معرفة كيفية استخدام المجموعة للتحكم في سرعة الدوارات أثناء إيقاف التشغيل التلقائي في كل منعطف.

عندما يتم رفع المجموعة لأعلى ، يرتفع عدد دورات الدوار في الدقيقة ، وعندما يتم تحريكه لأسفل ، ينخفض ​​عدد الدورات في الدقيقة.

حدود ومخاطر السلامة

هناك مخاطر تصاحب القيام بالتدريبات التلقائية أثناء التدريب.

في الجزء الأخير من التشغيل التلقائي ، قد تنفد الطاقة الحركية للطائرة المروحية ، مما يترك تأثير توسيد ضئيل أو معدوم

هذا يمكن أن يؤدي إلى هبوط شديد يؤدي إلى إتلاف المروحية.

يخبرنا مخطط ارتفاع الطائرة مقابل السرعة عن الطريقة الأكثر أمانًا للقيام بهذه المناورة.

نمذجة ومحاكاة الدوران الآلي

أصبحت عمليات المحاكاة والنماذج على أجهزة الكمبيوتر طرقًا شائعة لدراسة وتحسين أداء التشغيل التلقائي في طائرات الهليكوبتر.

يمكن استخدام عمليات المحاكاة الحاسوبية لمعرفة كيف تؤثر التصميمات المختلفة للطائرات المروحية أو أشكال الشفرات الدوارة على مدى قدرة الطائرة الهليكوبتر على الطيران بمفردها.

قام الباحثون أيضًا بعمل واختبار في جهاز محاكاة عددًا من الإشارات التجريبية التي ستجعل من السهل على الطيار التحكم في المروحية عندما تدور من تلقاء نفسها.

أثناء الدوران التلقائي ، يتم تحديد مجموعة من الإشارات المنفصلة والمستمرة لمساعدة الطيار على معرفة ما يجري وماذا يفعل.

فوائد نمذجة المحاكاة الحاسوبية

تعد نمذجة المحاكاة الحاسوبية مفيدة عندما يكون إجراء تغييرات على النظام الحقيقي صعبًا أو مكلفًا أو ليس مجرد فكرة جيدة.

يستخدم برامج الكمبيوتر لنمذجة نظام حقيقي أو مقترح ، ويستخدمه المصممون ومديرو البرامج والمحللون والمهندسون لفهم وتقييم سيناريوهات حالة "ماذا لو".

على سبيل المثال ، بدلاً من تحطم عشرات السيارات الجديدة ، تستخدم شركات السيارات المحاكاة الحاسوبية لاختبار خطوط سياراتها الجديدة.

حدود نمذجة المحاكاة الحاسوبية

بشكل عام ، تتمثل إحدى مشكلات نماذج الكمبيوتر في أنها لا تستطيع أن تأخذ في الاعتبار بدقة جميع العوامل التي يمكن أن تؤثر على كيفية عمل النظام.

هذا صحيح بشكل خاص عند محاولة فهم الظواهر الديناميكية الهوائية المعقدة ، مثل كيف يمكن لطائرة هليكوبتر أن تنقلب من تلقاء نفسها.

شيء آخر يجب النظر إليه هو كيفية تأثير المحاكاة الحاسوبية على عامة الناس. لذا ، فإن استخدام النمذجة والمحاكاة دون توخي الحذر قد يؤدي إلى استنتاجات خاطئة.

بعض القواعد ، مثل معرفة أين لا يعمل نظام الدفاع بشكل صحيح ، يجب أن تؤخذ في الاعتبار عند الحكم على صحة أي نظام محاكاة.

في النهاية ، تتمتع المحاكاة الحاسوبية بالعديد من الفوائد ، ولكن لديها أيضًا بعض المشكلات التي يجب التفكير فيها بعناية قبل التوصل إلى أي استنتاجات.

أمثلة من العالم الحقيقي للدوران الآلي

تُظهر الأمثلة الواقعية للدوران الآلي مدى أهمية أن يعرف طيارو طائرات الهليكوبتر كيفية القيام بهذه المناورة في حالة الطوارئ.

روبنسون هيلي داون أوتوروتيون

يعد Robinson Heli Down Autorotation طريقة يمكن لطائرة هليكوبتر أن تهبط بأمان إذا توقف محركها عن العمل.

غالبًا ما يستخدمها طيارو طائرات الهليكوبتر من روبنسون كجزء من تدريبهم ، وإليك الخطوات:

• يجب أن يدرك الطيار أولاً أن المحرك قد توقف عن العمل ثم يبدأ في مناورة الدوران التلقائي على الفور عن طريق خفض المجموعة والدخول في هبوط تلقائي.
• للوصول إلى منطقة هبوط آمنة ، يجب على الطيار بعد ذلك ضبط معدل هبوط ثابت والحفاظ على ثبات سرعة الدوارات أثناء الدوران.
• أثناء الهبوط ، يجب على الطيار مراقبة سرعة الهواء ودوران الدوار في الدقيقة واستخدام التحكم الدوري في الانحدار لإجراء التغييرات حسب الحاجة مع الحفاظ على التحكم في الطائرة.
• عندما تقترب المروحية من الأرض ، يجب على الطيار أن يديرها جانبًا لتخفيف الهبوط وإبطاء معدل هبوطها.

الدوران الآلي في الطائرات بدون طيار

يعد الدوران التلقائي مفيدًا ليس فقط للطائرات المروحية كاملة الحجم ، ولكن أيضًا للطائرات الهليكوبتر والطائرات بدون طيار التي يتم التحكم فيها عن بُعد.

لم تتغير الفكرة الكامنة وراء الدوران الأوتوماتيكي: فالدوار الرئيسي يدور لأن الهواء يتحرك خلاله ، وليس لأن المحرك يديره.

الدوران التلقائي في طائرات الهليكوبتر والطائرات بدون طيار التي يتم التحكم فيها عن بعد

يمكن أيضًا لمعظم طائرات الهليكوبتر الجماعية التي يتم التحكم فيها عن بعد (RC) أن تلقائية إذا اشتعلت النيران في المحرك أو توقف المحرك عن العمل لسبب ما.

من أجل أن تقوم المروحية بالدوران الأوتوماتيكي ، يجب إخراج عمود الدوار الرئيسي من بقية مجموعة المحرك أو التروس.

قد تستخدم بعض الطائرات الصغيرة بدون طيار محركًا كهربائيًا صغيرًا للحفاظ على دوران الدوار بنفس السرعة أثناء الدوران التلقائي ، بينما قد يعتمد البعض الآخر فقط على قوى الهواء للحفاظ على دوران الدوار بنفس السرعة.

بالنسبة للطائرات المروحية والطائرات بدون طيار التي يتم التحكم فيها عن بُعد ، فإن مفتاح الهبوط التلقائي الناجح هو الحفاظ على سرعة الدوار ثابتة واستخدام أدوات التحكم في الانحدار والدوري والجماعية للتحكم في هبوط الطائرة والسرعة الأمامية.

بالنسبة إلى طائرات الهليكوبتر والطائرات بدون طيار التي يتم التحكم فيها عن بُعد ، فإن أفضل طريقة للقيام بهبوط تلقائي هي التدرب في منطقة آمنة ومفتوحة بعيدًا عن الأشخاص والمباني والعقبات الأخرى ، وجعل المناورات أكثر صعوبة تدريجياً مع تحسن مهاراتك.

أيضًا ، من المهم الحفاظ على الطائرة في حالة جيدة وإجراء الصيانة والفحوصات الدورية للتأكد من أنها تعمل بشكل جيد. يجب أن يتبع الطيارون جميع القوانين والقواعد المتعلقة بكيفية تشغيل الطائرات التي يتم التحكم فيها عن بعد.

الطيار الآلي VECTOR ، الذي تم تصنيعه بواسطة UAV Navigation ، هو واحد من عدد قليل من الطيارين الآليين الذين يمكنهم الدوران بشكل كامل من تلقاء أنفسهم.

للحصول على أداء جيد في التدريبات التلقائية ، من المهم أن تمارسها كثيرًا في مكان آمن.

إن مفتاح نجاح الهبوط التلقائي هو التوقيت ومعرفة متى يجب إبطاء هبوطك وسرعتك للأمام من خلال الاشتعال بأمر دوري خلفي ، وتطبيق خطوة جماعية إيجابية ، ثم تسوية الطائرة قبل أن تلمسها بشكل دوري أمامي للهبوط برفق.

من المهم أيضًا اختيار مكان جيد للهبوط والاقتراب منه بالزاوية والسرعة المناسبتين.

فيديو ومراجع

نصيحة: قم بتشغيل زر التسمية التوضيحية إذا كنت بحاجة إليه. اختر "ترجمة آلية" في زر الإعدادات ، إذا لم تكن معتادًا على اللغة الإنجليزية. قد تحتاج إلى النقر فوق لغة الفيديو أولاً قبل أن تصبح لغتك المفضلة متاحة للترجمة.

https://en.wikipedia.org/wiki/Autorotation

استخدم حالات

مستعمل في:	وصف:
هبوط إضطراري	واحدة من أهم الطرق التي يتم بها استخدام خاصية التشغيل التلقائي هي عندما يتوقف محرك المروحية عن العمل في حالة الطوارئ. عندما يحدث هذا ، يمكن للطيار أن يبدأ بالدوران الأوتوماتيكي ، مما يجعل من الممكن للطائرة الهليكوبتر أن تنزلق بأمان على الأرض. يمكن لهذه الخطوة أن تنقذ حياة كل من الطيار والأشخاص الموجودين على متنها.
جيش	يعد الدوران التلقائي مهارة مفيدة لطياري المروحيات العسكرية المسؤولين عن العمليات العسكرية. في القتال ، قد تحتاج المروحية إلى الهبوط بسرعة على الأرض لتجنب الإصابة بنيران العدو. باستخدام الدوران الآلي ، يمكن للطيار هبوط المروحية بسرعة وأمان.
البحث و الإنقاذ	غالبًا ما تستخدم المروحيات للبحث والإنقاذ ، خاصة في المناطق التي يصعب الوصول إليها أو النائية. في مثل هذه الحالات ، يمكن أن يساعد التشغيل التلقائي المروحية على الهبوط بأمان والتحكم ، حتى على الأراضي الوعرة.
زراعة	يمكن أيضًا استخدام الدوران التلقائي في الزراعة ، خاصة عند نفض الغبار عن المحاصيل.
التصوير والتصوير	غالبًا ما تستخدم المروحيات للحصول على لقطات من الأعلى في صناعات الأفلام والتصوير الفوتوغرافي.
صيانة خطوط الكهرباء	في بعض الأحيان ، تستخدم طائرات الهليكوبتر لإجراء صيانة لخطوط الطاقة ، مثل إصلاح أو استبدال الخطوط المكسورة. يمكن أن يساعد الدوران التلقائي المروحية على الهبوط بأمان ودقة في الأماكن التي يصعب الوصول إليها بأي طريقة أخرى.

خاتمة

في الختام ، توضح فكرة التدوير الآلي مدى قوة الهندسة وكيف يمكن أن يكون الأشخاص مبدعون.

يمنحنا الثقة للطيران في طائرات هليكوبتر وطائرات أخرى ، مع العلم أنه إذا توقف المحرك عن العمل ، فلا يزال بإمكاننا العودة إلى الأرض بأمان.

يوضح لنا الدوران التلقائي أيضًا أنه عندما ندفع حدود ما هو ممكن ، يمكننا القيام بأشياء مذهلة.

لطالما كان المهندسون والطيارون مدفوعين لإيجاد طرق جديدة وأفضل للطيران ، من المرات الأولى التي سافر فيها الناس إلى أحدث التقنيات المستخدمة في الطيران الحديث.

يعد الدوران التلقائي أحد الأشياء المدهشة التي يمكننا القيام بها عندما نضع عقولنا في الاعتبار.

لذا ، في المرة القادمة التي تنظر فيها لأعلى وترى طائرة هليكوبتر تحلق ، فكر في الدوران التلقائي ، وهو إنجاز هندسي يجعل كل ذلك ممكنًا.