Nel mondo dell'ingegneria, si tratta di realizzare macchine in grado di funzionare anche nelle situazioni più difficili.
L'autorotazione è una manovra molto importante per gli elicotteri che può fare la differenza tra la vita e la morte.
Spiegherò cos'è l'autorotazione, come funziona e perché è così importante per i piloti e gli ingegneri di elicotteri in questo post sul blog.
Quindi, preparati a conoscere una delle parti più importanti del pilotaggio di un elicottero.
Introduzione all'autorotazione in ingegneria
Definizione formale:
1. Rotazione attorno a qualsiasi asse di un corpo simmetrico ed esposto a un flusso d'aria uniforme e mantenuto solo dai momenti aerodinamici. 2. Rotazione di un profilo alare simmetrico in stallo parallelo alla direzione del vento.
L'autorotazione è un tipo di volo in cui il sistema del rotore principale di un elicottero o di un altro velivolo ad ala rotante gira senza essere azionato dal motore.
Questo è simile a come funziona un autogiro.
Quando il motore o il rotore di coda smettono di funzionare, questo metodo viene spesso utilizzato per far atterrare rapidamente l'elicottero. Ma può essere utilizzato anche per uscire da un anello vorticoso e come strumento di addestramento quando un pilota sta imparando a volare.
Come funziona l'autorotazione
Durante l'autorotazione, il pilota scollega il motore dal sistema del rotore principale. Ciò consente al flusso d'aria verso l'alto di guidare da solo le pale del rotore.
Per controllare l'RPM di autorotazione, il pilota cambia la dimensione dell'area di autorotazione in relazione alle aree guidate e di stallo.
Per maggiori dettagli visita questa pagina:
Aerodinamica dell'autorotazione
L'autorotazione è una procedura di emergenza molto importante nel volo in elicottero. Permette al rotore principale di un elicottero di muoversi solo a causa della pressione dell'aria, non a causa del motore.
Variabili che influenzano l'autorotazione
Le cose principali che influenzano il funzionamento dell'autorotazione sono:
- Altitudine densità: ad altitudini ad alta densità, dove l'aria è meno densa, la velocità di discesa sarà più veloce.
- Peso lordo: gli elicotteri con più peso cadono più velocemente.
- Velocità: il pilota ha il massimo controllo sulla velocità di discesa durante l'autorotazione attraverso la velocità.
Proprio come nel volo normale, il controllo del beccheggio ciclico rende l'aereo più veloce o più lento.
Le discese in autorotazione a velocità molto basse o molto alte sono più pericolose di quelle effettuate alla minima velocità di discesa.
- Velocità di rotazione del rotore: all'aumentare della velocità di rotazione del rotore, la velocità di discesa diminuisce.
Regione di guida dell'autorotazione
Durante l'autorotazione, la regione di guida o regione autorotativa è solitamente compresa tra il 25 e il 70% del raggio della pala. È qui che vengono prodotte le forze che fanno girare le lame.
C'è un angolo rispetto alla forza aerodinamica totale in quest'area.
Flare Landing e assorbimento di energia
Quando si atterra da un'autorotazione, l'energia cinetica immagazzinata nelle pale rotanti e il movimento in avanti dell'aereo vengono utilizzati per rallentare la velocità di discesa ed effettuare un atterraggio morbido.
Una velocità di discesa più elevata significa che è necessaria più energia del rotore per fermare un elicottero rispetto a una velocità inferiore.
Manovre in Autorotazione
Quando un aereo perde potenza, un pilota deve fare tre cose importanti:
- Autorotazione: questa manovra copre il passaggio dal normale volo motorizzato all'autorotazione costante.
- Autorotazione costante: durante l'autorotazione costante, le sole forze aerodinamiche del motore devono produrre una coppia netta pari a zero.
Poiché l'aereo sta scendendo, l'aria sale attraverso il rotore principale. Anche la forma delle lame lo rende più facile.
Il rotore principale è collegato al rotore di coda con ingranaggi, quindi durante il volo normale, il rotore principale aziona il rotore di coda.
Ma durante la discesa autorotativa allo stato stazionario, quando il motore perde potenza e la coppia scende a zero, il rotore di coda smette di funzionare come dispositivo anti-coppia perché riceve la coppia dal sistema del rotore principale attraverso il sistema di trasmissione.
- Flare Landing: in questa manovra, le pale rotanti e il movimento in avanti dell'aereo vengono utilizzati per rallentare la velocità di discesa ed effettuare un atterraggio morbido.
- Touch-Down - Il veicolo viene fatto atterrare dolcemente utilizzando l'energia rimanente nella testa del rotore.
Limitazione manuale della velocità di volo per l'autorotazione
Nell'autorotazione, ci sarà una velocità al di sopra della quale le parti delle pale del rotore che si trascinano dietro il rotore si estenderanno così lontano lungo l'apertura delle pale che il rotore inizierà a rallentare molto.
Questa velocità è solitamente scritta come la velocità massima consentita per l'autorotazione nel manuale di volo.
Manovra di autorotazione dell'elicottero
Autorotazione di base e le sue quattro sezioni
Ci sono quattro parti nell'autorotazione di base:
- Planata: durante questa parte, l'elicottero è in una discesa autorotativa stabile e il pilota cambia la traiettoria di volo ruotando l'elicottero o cambiando la velocità.
- Flare: in questa sezione, la velocità di discesa viene rallentata utilizzando l'energia cinetica immagazzinata nelle pale rotanti e il movimento in avanti dell'aereo.
- Atterraggio o recupero di potenza: nell'ultima parte, l'elicottero atterra dolcemente o il pilota gli dà la forza per rialzarsi.
Applicazione pratica e autorotazioni avanzate
L'uso nel mondo reale dell'addestramento all'autorotazione è simile a quello che fanno i piloti quando praticano atterraggi forzati senza alimentazione.
Proprio come in un aeroplano, tutto ciò che il pilota dell'elicottero deve fare per iniziare una riattaccata è ridare corrente. Ma è molto importante essere precisi e sapere come muovere l'elicottero quando è in autorotazione.
Collettivo per il controllo del numero di giri del rotore
I piloti di elicotteri devono sapere come utilizzare il collettivo per controllare la velocità dei rotori durante le autorotazioni a motore spento in una virata.
Quando il collettivo viene spostato verso l'alto, l'RPM del rotore aumenta e quando viene spostato verso il basso, l'RPM diminuisce.
Limiti e rischi di sicurezza
Ci sono rischi che derivano dall'eseguire autorotazioni durante l'allenamento.
Nell'ultima parte di un'autorotazione, l'energia cinetica dell'elicottero può esaurirsi, lasciandolo con un effetto ammortizzante minimo o nullo
Ciò potrebbe portare a un atterraggio violento che danneggerebbe l'elicottero.
Il diagramma altezza/velocità del velivolo ci dice qual è il modo più sicuro per eseguire questa manovra.
Modellazione e simulazione dell'autorotazione
Simulazioni e modelli su computer sono diventati modi popolari per studiare e migliorare le prestazioni dell'autorotazione negli elicotteri.
Le simulazioni al computer possono essere utilizzate per capire in che modo i diversi design degli elicotteri o le forme delle pale del rotore influenzano il modo in cui l'elicottero può volare da solo.
I ricercatori hanno anche realizzato e testato in un simulatore una serie di segnali pilota che renderanno più facile per il pilota controllare l'elicottero quando ruota da solo.
Durante l'autorotazione, vengono definiti una serie di segnali discreti e continui per aiutare il pilota a sapere cosa sta succedendo e cosa fare.
Vantaggi della modellazione della simulazione al computer
La modellazione della simulazione al computer è utile quando apportare modifiche al sistema reale è difficile, costoso o semplicemente non è una buona idea.
Utilizza software per computer per modellare un sistema reale o proposto e progettisti, gestori di programmi, analisti e ingegneri lo utilizzano per comprendere e valutare scenari di casi "what-if".
Ad esempio, invece di far schiantare dozzine di auto nuove, le case automobilistiche utilizzano simulazioni al computer per testare le loro nuove linee di veicoli.
Limiti della modellazione della simulazione al computer
In generale, uno dei problemi con i modelli computerizzati è che non possono tener conto accuratamente di tutti i fattori che potrebbero influenzare il funzionamento di un sistema.
Ciò è particolarmente vero quando si cerca di comprendere complicati fenomeni aerodinamici, come il modo in cui un elicottero può girare da solo.
Un'altra cosa che deve essere esaminata è come le simulazioni al computer influenzano il pubblico in generale. Pertanto, l'utilizzo di modellazione e simulazione senza essere prudenti potrebbe portare a conclusioni errate.
Alcune regole, come capire dove un sistema di difesa non funziona correttamente, devono essere prese in considerazione quando si giudica la validità di qualsiasi sistema simulato.
Alla fine, le simulazioni al computer hanno molti vantaggi, ma presentano anche alcuni problemi che devono essere attentamente esaminati prima di trarre qualsiasi conclusione.
Esempi reali di autorotazione
Esempi reali di autorotazione mostrano quanto sia importante per i piloti di elicotteri sapere come eseguire questa manovra in caso di emergenza.
Robinson Heli Giù Autorotazione
L'autorotazione Robinson Heli Down è un modo per un elicottero di atterrare in sicurezza se il suo motore smette di funzionare.
I piloti di elicotteri Robinson lo usano spesso come parte del loro addestramento, ed ecco i passaggi:
- Il pilota deve prima rendersi conto che il motore ha smesso di funzionare e poi iniziare subito la manovra di autorotazione abbassando il collettivo ed entrando in una discesa di autorotazione.
- Per raggiungere una zona di atterraggio sicura, il pilota deve quindi impostare una velocità di discesa costante e mantenere costante la velocità dei rotori durante la rotazione.
- Durante la discesa, il pilota dovrebbe tenere d'occhio la velocità relativa e il numero di giri del rotore e utilizzare il controllo del beccheggio ciclico per apportare le modifiche necessarie mantenendo il controllo dell'aereo.
- Quando l'elicottero si avvicina al suolo, il pilota dovrebbe girarlo lateralmente per ammorbidire l'atterraggio e rallentarne la velocità di discesa.
Autorotazione nei droni
L'autorotazione è utile non solo per elicotteri a grandezza naturale, ma anche per elicotteri telecomandati e droni.
L'idea alla base dell'autorotazione non è cambiata: il rotore principale gira perché l'aria si muove attraverso di esso, piuttosto che perché il motore lo fa girare.
Autorotazione in elicotteri e droni telecomandati
La maggior parte degli elicotteri telecomandati a passo collettivo (RC) può anche auto se il motore si spegne o il motore smette di funzionare per qualche motivo.
Affinché l'elicottero possa eseguire le autorotazioni, l'albero del rotore principale deve poter essere estratto dal resto della trasmissione o del gruppo ingranaggi.
Alcuni piccoli droni possono utilizzare un piccolo motore elettrico per mantenere il rotore in rotazione alla stessa velocità durante l'autorotazione, mentre altri possono fare affidamento solo sulle forze dell'aria per mantenere il rotore in rotazione alla stessa velocità.
Per elicotteri e droni telecomandati, la chiave per un atterraggio con autorotazione riuscito è mantenere costante la velocità del rotore e utilizzare i controlli di beccheggio, ciclico e collettivo per controllare la discesa e la velocità di avanzamento del velivolo.
Per elicotteri e droni telecomandati, il modo migliore per eseguire atterraggi in autorotazione è esercitarsi in un'area aperta e sicura, lontano da persone, edifici e altri ostacoli, e rendere gradualmente le manovre più difficili man mano che le tue abilità migliorano.
Inoltre, è importante mantenere l'aereo in buone condizioni ed eseguire regolari manutenzioni e ispezioni per assicurarsi che funzioni bene. I piloti dovrebbero seguire tutte le leggi e le regole su come far funzionare gli aerei telecomandati.
L'autopilota VECTOR, realizzato da UAV Navigation, è uno dei pochi autopiloti in grado di ruotare completamente da solo.
Per diventare bravi nelle autorotazioni, è importante esercitarsi spesso in un luogo sicuro.
La chiave per un atterraggio con autorotazione di successo è il tempismo e sapere quando rallentare la discesa e la velocità di avanzamento lampeggiando con un comando ciclico posteriore, applicando un beccheggio collettivo positivo e quindi livellando l'aereo appena prima dell'atterraggio con un ciclico in avanti per atterrare dolcemente.
È anche importante scegliere un buon posto dove atterrare e avvicinarsi ad esso con la giusta angolazione e velocità.
Video e riferimenti
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https://en.wikipedia.org/wiki/Autorotation
Casi d'uso
| Usato in: | Descrizione: |
|---|---|
| Atterraggio d'emergenza | Uno dei modi più importanti in cui viene utilizzata l'autorotazione è quando il motore di un elicottero smette di funzionare in caso di emergenza. Quando ciò accade, il pilota può avviare l'autorotazione, che consente all'elicottero di planare in sicurezza a terra. Questa mossa può salvare la vita sia del pilota che delle persone a bordo. |
| Militare | L'autorotazione è un'abilità utile per i piloti di elicotteri militari che sono responsabili delle operazioni militari. In combattimento, un elicottero potrebbe dover scendere rapidamente a terra per evitare di essere colpito dal fuoco nemico. Utilizzando l'autorotazione, il pilota può far atterrare l'elicottero in modo rapido e sicuro. |
| Cerca e salva | Gli elicotteri sono spesso utilizzati per la ricerca e il salvataggio, specialmente in aree difficili da raggiungere o remote. In questo tipo di situazioni, l'autorotazione può aiutare l'elicottero ad atterrare in sicurezza e con controllo, anche su terreni accidentati. |
| agricoltura | L'autorotazione può essere utilizzata anche in agricoltura, soprattutto quando si spolverano le colture. |
| Riprese e fotografia | Gli elicotteri vengono spesso utilizzati per ottenere riprese dall'alto nell'industria cinematografica e fotografica. |
| Manutenzione linee elettriche | A volte, gli elicotteri vengono utilizzati per eseguire la manutenzione delle linee elettriche, come riparare o sostituire le linee rotte. L'autorotazione può aiutare l'elicottero ad atterrare in modo sicuro e preciso in luoghi difficili da raggiungere in altro modo. |
Conclusione
In conclusione, l'idea dell'autorotazione mostra quanto può essere potente l'ingegneria e quanto possono essere creative le persone.
Ci dà la sicurezza di volare su elicotteri e altri aerei, sapendo che se il motore smette di funzionare, possiamo ancora tornare a terra in sicurezza.
L'autorotazione ci mostra anche che quando spingiamo i limiti di ciò che è possibile, possiamo fare cose incredibili.
Ingegneri e piloti sono sempre stati spinti a trovare modi nuovi e migliori di volare, dai primi voli fino alla tecnologia all'avanguardia utilizzata nell'aviazione moderna.
L'autorotazione è solo una delle cose straordinarie che possiamo fare quando ci mettiamo la testa.
Quindi, la prossima volta che alzi lo sguardo e vedi volare un elicottero, pensa all'autorotazione, un'impresa ingegneristica che rende tutto possibile.
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