Autorotation Tiede: Aloittelijan Opas

Tekniikan maailmassa on kyse koneiden valmistamisesta, jotka voivat toimia vaikeimmissakin tilanteissa.

Autorotaatio on helikoptereille erittäin tärkeä toimenpide, joka voi merkitä eroa elämän ja kuoleman välillä.

Selitän tässä blogikirjoituksessa, mitä autorotaatio on, miten se toimii ja miksi se on niin tärkeää helikopterien lentäjille ja insinööreille.

Valmistaudu siis oppimaan yhdestä helikopterin lentämisen tärkeimmistä osista.

Johdatus autorotaatioon tekniikassa

Muodollinen määritelmä:

1. Pyöriminen kappaleen minkä tahansa akselin ympäri, joka on symmetrinen ja joka on alttiina tasaiselle ilmavirralle ja jota ylläpitävät vain aerodynaamiset momentit. 2. Pysähtyneen symmetrisen kantosiiven pyöriminen yhdensuuntaisesti tuulen suunnan kanssa.

Autorotaatio on lentotyyppi, jossa helikopterin tai muun pyöriväsiipisen lentokoneen pääroottorijärjestelmä kääntyy ilman moottoria.

Tämä on samanlainen kuin autogyro.

Kun moottori tai takaroottori lakkaa toimimasta, tätä menetelmää käytetään usein helikopterin nopeaan laskeutumiseen. Mutta sitä voidaan käyttää myös pyörteestä poistumiseen ja harjoitusvälineenä lentäjän opetellessa lentämistä.

Kuinka automaattinen rotaatio toimii

Autorotation aikana ohjaaja irrottaa moottorin pääroottorijärjestelmästä. Tämä antaa ylöspäin suuntautuvan ilmavirran ohjata roottorin siipiä yksin.

Autorotation RPM:n ohjaamiseksi pilotti muuttaa autorotaatioalueen kokoa suhteessa ajettuihin ja pysähtyneisiin alueisiin.

Saat lisätietoja vierailemalla tällä sivulla:

ardupilot

Autorotation aerodynamiikka

Autorotaatio on erittäin tärkeä hätätilanne helikopterilennolla. Se antaa helikopterin pääroottorin liikkua vain ilmanpaineen, ei moottorin takia.

Autorotaatioon vaikuttavat muuttujat

Tärkeimmät asiat, jotka vaikuttavat autorotoinnin toimivuuteen, ovat:

• Tiheyskorkeus: Suurilla tiheyksillä, joissa ilma on vähemmän tiheää, laskeutumisnopeus on nopeampi.
• Bruttopaino: Helikopterit, joilla on enemmän painoa, putoavat nopeammin.
• Ilmanopeus: Lentäjä hallitsee eniten laskeutumisnopeutta ilmanopeuden kautta tapahtuvan autorotation aikana.

Kuten normaalissa lennossa, syklinen pitch-säätö saa koneen kulkemaan nopeammin tai hitaammin.

Autorotatiiviset laskut erittäin alhaisilla tai erittäin suurilla ilmanopeuksilla ovat vaarallisempia kuin laskun miniminopeudella tehdyt laskut.

• Roottorin pyörimisnopeus: Kun roottorin pyörimisnopeus kasvaa, laskeutumisnopeus laskee.

Autorotation ajoalue

Autorotation aikana käyttöalue tai autorotaatioalue on yleensä 25 - 70 % terän säteestä. Täällä syntyvät voimat, jotka kääntävät teriä.

Tällä alueella on kulma aerodynaamiseen kokonaisvoimaan nähden.

Soihdun lasku ja energian imeytyminen

Autorotaatiosta laskeutuessa pyöriviin siipiin varastoitunutta liike-energiaa ja koneen eteenpäin suuntautuvaa liikettä käytetään hidastamaan laskeutumisnopeutta ja tekemään pehmeää laskua.

Suurempi laskeutumisnopeus tarkoittaa, että helikopterin pysäyttämiseen tarvitaan enemmän roottorienergiaa kuin alhaisempi nopeus.

Manööverit autorotaatiossa

Kun koneesta katkeaa teho, lentäjän on tehtävä kolme tärkeää asiaa:

• Autorotaatio: Tämä toimenpide kattaa siirtymisen normaalista koneellisesta lennosta tasaiseen autorotaatioon.
• Tasainen autorotaatio: Tasaisen autorotation aikana pelkästään moottorin aerodynaamisten voimien on saatava aikaan nolla nettovääntömomentti.

Koska kone on menossa alas, ilma virtaa ylös pääroottorin läpi. Terien muoto helpottaa myös tätä.

Pääroottori on kytketty pyrstöroottoriin hammaspyörillä, joten normaalissa lennossa pääroottori käyttää häntäroottoria.

Mutta vakaan tilan autorotatiivisen laskeutumisen aikana, kun moottori menettää tehonsa ja vääntömomentti putoaa nollaan, peräroottori lakkaa toimimasta vääntömomentin vastaisena laitteena, koska se saa vääntömomentin pääroottorijärjestelmästä voimansiirtojärjestelmän kautta.

• Flare Landing: Tässä liikkeessä pyöriviä teriä ja koneen eteenpäin suuntautuvaa liikettä käytetään hidastamaan laskeutumisnopeutta ja tekemään pehmeää laskua.
• Touch-Down - Ajoneuvo laskeutuu kevyesti käyttämällä roottorin päähän jäävää energiaa.

Lentomanuaalinen ilmanopeuden rajoitus automaattiselle rotaatiolle

Autorotaatiossa tulee olemaan nopeus, jonka ylittyessä roottorin takana vetäävät roottorin siipien osat ulottuvat siiven jänneväliä pitkin niin pitkälle, että roottori alkaa hidastua paljon.

Tämä ilmanopeus on yleensä kirjoitettu lentokäsikirjassa autorotaatiolle sallituksi suurimmaksi ilmanopeudeksi.

Helikopterin automaattinen rotaatioliike

Perusautorotaatio ja sen neljä osaa

Perusautorotaatiossa on neljä osaa:

• Liuku: Tämän osan aikana helikopteri on vakaassa autorotatiivisessa laskussa ja ohjaaja muuttaa lentorataa kääntämällä helikopteria tai muuttamalla ilmanopeutta.
• Flare: Tässä osiossa laskeutumisnopeutta hidastetaan käyttämällä pyöriviin teriin varastoitunutta kineettistä energiaa ja tason eteenpäin suuntautuvaa liikettä.
• Laskeutuminen tai tehon palautus: Viimeisessä osassa helikopteri joko laskeutuu pehmeästi tai ohjaaja antaa sille voiman nousta ylös.

Käytännön sovellus ja edistyneet autorotaatiot

Autorotaatiokoulutuksen käyttö käytännössä on samanlaista kuin lentäjät harjoittaessaan pakkolaskuja ilman virtaa.

Aivan kuten lentokoneessa, helikopterin lentäjän tarvitsee vain käynnistää virta. Mutta on erittäin tärkeää olla tarkka ja osata siirtää helikopteria sen ollessa autorotaatiossa.

Roottorin kierrosluvun säätö

Helikopterien lentäjien tulee osata käyttää ryhmää ohjaamaan roottoreiden nopeutta käännöksen katkaisuautorotaatioiden aikana.

Kun ryhmää siirretään ylöspäin, roottorin kierrosluku nousee, ja kun sitä siirretään alas, kierrosluku laskee.

Turvallisuusrajat ja -riskit

Autorotaatioiden tekemiseen harjoituksen aikana liittyy riskejä.

Autorotation viimeisessä osassa helikopterin liike-energia saattaa loppua, jolloin vaimennusvaikutus on vähäinen tai ei ollenkaan.

Tämä voi johtaa kovaan laskuun, joka vaurioittaa helikopteria.

Lentokoneen korkeus vs. Nopeus -kaavio kertoo meille, mikä on turvallisin tapa tehdä tämä liike.

Autorotation mallintaminen ja simulointi

Simulaatioista ja malleista tietokoneilla on tullut suosittuja tapoja tutkia ja parantaa helikopterien autorotaatiota.

Tietokonesimulaatioiden avulla voidaan selvittää, kuinka erilaiset helikopterimallit tai roottorin lapojen muodot vaikuttavat siihen, kuinka hyvin helikopteri pystyy lentämään yksinään.

Tutkijat ovat myös tehneet ja testaanneet simulaattorissa useita ohjaajan vihjeitä, jotka helpottavat ohjaajan hallintaa helikopterin pyöriessä omin voimin.

Autorotation aikana määritetään joukko erillisiä ja jatkuvia vihjeitä, jotka auttavat ohjaajaa tietämään, mitä tapahtuu ja mitä tehdä.

Tietokonesimulaatiomallinnuksen edut

Tietokonesimulaatiomallinnus on hyödyllinen, kun muutosten tekeminen todelliseen järjestelmään on vaikeaa, kallista tai ei vain ole hyvä idea.

Se käyttää tietokoneohjelmistoa todellisen tai ehdotetun järjestelmän mallintamiseen, ja suunnittelijat, ohjelmapäälliköt, analyytikot ja insinöörit käyttävät sitä ymmärtääkseen ja arvioidakseen "mitä jos" -tapausskenaarioita.

Esimerkiksi sen sijaan, että autoyhtiöt törmäsivät kymmeniä uusia autoja, ne käyttävät tietokonesimulaatioita testatakseen uusia ajoneuvojaan.

Tietokonesimulaatiomallinnuksen rajoitukset

Yleisesti ottaen yksi tietokonemallien ongelmista on, että ne eivät voi ottaa tarkasti huomioon kaikkia tekijöitä, jotka voivat vaikuttaa järjestelmän toimintaan.

Tämä on erityisen totta, kun yritetään ymmärtää monimutkaisia ​​aerodynaamisia ilmiöitä, kuten kuinka helikopteri voi kääntyä itsestään.

Toinen asia, jota on tarkasteltava, on tietokonesimulaatioiden vaikutus suureen yleisöön. Joten mallinnuksen ja simuloinnin käyttäminen ilman varovaisuutta voi johtaa vääriin johtopäätöksiin.

Jotkut säännöt, kuten sen selvittäminen, missä puolustusjärjestelmä ei toimi oikein, on otettava huomioon arvioitaessa minkä tahansa simuloidun järjestelmän pätevyyttä.

Loppujen lopuksi tietokonesimulaatioista on monia etuja, mutta niissä on myös joitakin ongelmia, jotka on harkittava huolellisesti ennen johtopäätösten tekemistä.

Tosimaailman esimerkkejä autorotaatiosta

Tosimaailman esimerkit autorotaatiosta osoittavat, kuinka tärkeää helikopterin lentäjien on osata tehdä tämä toimenpide hätätilanteessa.

Robinson Heli Down -autorotaatio

Robinson Heli Down Autorotation on tapa, jolla helikopteri laskeutuu turvallisesti, jos sen moottori lakkaa toimimasta.

Robinson-helikopterilentäjät käyttävät sitä usein osana koulutustaan, ja tässä on vaiheet:

• Ohjaajan on ensin ymmärrettävä, että moottori on lakannut toimimasta ja sitten aloitettava autorotaatioliike välittömästi laskemalla kollektiivi ja siirtymällä autorotaatiolaskuun.
• Päästäkseen turvalliselle laskeutumisvyöhykkeelle ohjaajan on asetettava tasainen laskunopeus ja pidettävä roottoreiden nopeus tasaisena kääntyessään.
• Laskeutumisen aikana ohjaajan tulee pitää silmällä ilmanopeutta ja roottorin kierroslukua ja käyttää syklistä nousun säätöä tarvittavien muutosten tekemiseen pitäen samalla konetta hallinnassa.
• Kun helikopteri lähestyy maata, ohjaajan tulee kääntää se sivuttain pehmentääkseen laskua ja hidastaakseen sen laskeutumisnopeutta.

Autorotaatio droneissa

Autorotaatio on hyödyllinen täysikokoisten helikopterien lisäksi myös kauko-ohjatuille helikoptereille ja droneille.

Ajatus autorotaatiosta ei ole muuttunut: pääroottori pyörii, koska ilma liikkuu sen läpi ylös, eikä siksi, että moottori kääntää sitä.

Autorotaatio kauko-ohjatuissa helikoptereissa ja droneissa

Useimmat kollektiiviset kauko-ohjatut (RC) helikopterit voivat myös automaattisesti, jos moottori sammuu tai moottori lakkaa toimimasta jostain syystä.

Jotta helikopteri voisi tehdä autorotaatioita, pääroottorin akseli on voitava irrottaa muusta käyttö- tai vaihteistokokoonpanosta.

Jotkut pienet droonit voivat käyttää pientä sähkömoottoria pitämään roottorin pyörimässä samalla nopeudella autorotation aikana, kun taas toiset voivat luottaa vain ilmavoimiin pitääkseen roottorin pyörimässä samalla nopeudella.

Kauko-ohjatuissa helikoptereissa ja droneissa onnistuneen autorotaatiolaskun avain on pitää roottorin nopeus vakiona ja käyttää nousu-, sykli- ja kollektiivisia ohjaimia lentokoneen laskeutumisen ja eteenpäin nopeuden ohjaamiseen.

Kauko-ohjatuilla helikoptereilla ja droneilla paras tapa tehdä autorotaatiolaskuja on harjoitella turvallisella, avoimella alueella kaukana ihmisistä, rakennuksista ja muista esteistä ja vaikeuttaa liikkeitä vähitellen taitojen kehittyessä.

Lisäksi on tärkeää pitää kone hyvässä kunnossa ja tehdä säännöllisiä huoltoja ja tarkastuksia varmistaakseen, että se toimii hyvin. Lentäjien tulee noudattaa kaikkia lakeja ja sääntöjä, jotka koskevat kauko-ohjattavien lentokoneiden käyttöä.

UAV Navigationin valmistama VECTOR-autopilotti on yksi harvoista autopiloteista, jotka voivat pyöriä täysin itsestään.

Jotta autorotaatiosta tulee hyvä, on tärkeää harjoitella niitä usein turvallisessa paikassa.

Avain onnistuneeseen autorotaatiolaskuun on ajoitus ja sen tietäminen, milloin hidastaa laskeutumista ja eteenpäinnopeutta soittamalla syklisellä takakomennolla, käyttämällä positiivista kollektiivista nousua ja sitten tasoittamalla lentokone juuri ennen kosketusta eteenpäin syklisellä laskulla laskeutuaksesi kevyesti.

Tärkeää on myös valita hyvä laskeutumispaikka ja päästä lähelle sitä oikeassa kulmassa ja nopeudella.

Video ja referenssit

Vinkki: Ota tekstityspainike käyttöön, jos tarvitset sitä. Valitse asetuspainikkeesta "automaattinen käännös", jos et tunne englannin kieltä. Sinun on ehkä napsautettava ensin videon kieltä, ennen kuin suosikkikielesi on saatavilla käännettäväksi.

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

Käytä koteloita

Käytetty:	Kuvaus:
Hätälaskeutuminen	Yksi tärkeimmistä tavoista autorotaatiota on, kun helikopterin moottori lakkaa toimimasta hätätilanteessa. Kun näin tapahtuu, ohjaaja voi käynnistää autorotation, mikä mahdollistaa helikopterin turvallisen liukumisen maahan. Tämä liike voi pelastaa sekä lentäjän että koneessa olevien ihmisten hengen.
Sotilaallinen	Autorotaatio on hyödyllinen taito sotilasoperaatioista vastaaville sotilashelikopterilentäjille. Taistelussa helikopterin on ehkä pudottava nopeasti maahan, jotta se ei joutuisi vihollisen tulipaloon. Autorotaatiolla ohjaaja voi laskeutua helikopteriin nopeasti ja turvallisesti.
Etsi ja pelasta	Helikoptereita käytetään usein etsintä- ja pelastustehtäviin, erityisesti vaikeapääsyisillä tai syrjäisillä alueilla. Tällaisissa tilanteissa autorotaatio voi auttaa helikopteria laskeutumaan turvallisesti ja hallinnassa jopa epätasaisessa maastossa.
Maatalous	Autorotaatiota voidaan käyttää myös maanviljelyssä, erityisesti pölytettäessä viljelykasveja.
Kuvaaminen ja valokuvaus	Helikoptereita käytetään usein ottamaan kuvia ylhäältä elokuva- ja valokuvateollisuudessa.
Voimalinjojen huolto	Joskus helikoptereita käytetään sähkölinjojen huoltoon, kuten katkosten linjojen korjaamiseen tai vaihtamiseen. Autorotaatio voi auttaa helikopteria laskeutumaan turvallisesti ja tarkasti paikkoihin, joihin on vaikea päästä millään muulla tavalla.

Johtopäätös

Lopuksi, ajatus autorotaatiosta osoittaa, kuinka voimakasta suunnittelu voi olla ja kuinka luovia ihmiset voivat olla.

Se antaa meille itseluottamusta lentää helikoptereilla ja muilla lentokoneilla tietäen, että jos moottori lakkaa toimimasta, voimme silti luistaa turvallisesti takaisin maahan.

Autorotaatio osoittaa myös, että kun ylitämme mahdollisuuksien rajoja, voimme tehdä hämmästyttäviä asioita.

Insinöörit ja lentäjät ovat aina halunneet löytää uusia ja parempia tapoja lentää, ensimmäisistä lentokerroista nykyaikaisessa ilmailussa käytettyyn huipputeknologiaan.

Autorotaatio on vain yksi upeista asioista, joita voimme tehdä, kun panemme mielemme siihen.

Joten kun seuraavan kerran katsot ylös ja näet helikopterin lentävän, ajattele autorotaatiota, insinöörityötä, joka tekee kaiken mahdolliseksi.