Otorotasyon Bilimi: Başlangıç ​​Kılavuzu

Mühendislik dünyasında her şey en zor durumlarda bile çalışabilen makineler yapmakla ilgilidir.

Otorotasyon, yaşam ve ölüm arasındaki fark anlamına gelebilecek helikopterler için çok önemli bir manevradır.

Otorotasyonun ne olduğunu, nasıl çalıştığını ve helikopter pilotları ve mühendisler için neden bu kadar önemli olduğunu bu blog yazımda anlatacağım.

O halde, helikopter uçurmanın en önemli kısımlarından birini öğrenmeye hazırlanın.

Mühendislikte Otorotasyona Giriş

Resmi tanımlama:

1. Simetrik ve düzgün bir hava akışına maruz kalan ve yalnızca aerodinamik momentlerle sürdürülen bir cismin herhangi bir ekseni etrafında dönüş. 2. Stalled simetrik bir kanat profilinin rüzgar yönüne paralel dönüşü.

Otorotasyon, bir helikopterin veya diğer döner kanatlı hava araçlarının ana rotor sisteminin motor tarafından çalıştırılmadan döndüğü bir uçuş türüdür.

Bu, bir oto jiroskopun nasıl çalıştığına benzer.

Motor veya kuyruk rotoru çalışmayı durdurduğunda, bu yöntem genellikle helikopteri hızlı bir şekilde indirmek için kullanılır. Ancak girdap halkasından çıkmak için ve bir pilot uçmayı öğrenirken bir eğitim aracı olarak da kullanılabilir.

Otorotasyon Nasıl Çalışır?

Otorotasyon sırasında pilot, motoru ana rotor sisteminden ayırır. Bu, yukarı doğru hava akışının rotor kanatlarını tek başına hareket ettirmesine izin verir.

Otorotasyon RPM'sini kontrol etmek için pilot, otorotasyon alanının boyutunu sürülen ve stall alanlarına göre değiştirir.

Daha fazla ayrıntı için bu sayfayı ziyaret edin:

ardupilot

Otorotasyonun Aerodinamiği

Otorotasyon, helikopter uçuşunda çok önemli bir acil durum prosedürüdür. Bir helikopterin ana rotorunun motor nedeniyle değil, yalnızca hava basıncı nedeniyle hareket etmesine izin verir.

Otorotasyonu Etkileyen Değişkenler

Otorotasyonun ne kadar iyi çalıştığını etkileyen ana şeyler şunlardır:

• Yoğunluk İrtifası: Havanın daha az yoğun olduğu yüksek yoğunluklu irtifalarda alçalma hızı daha hızlı olacaktır.
• Brüt Ağırlık: Daha fazla ağırlığa sahip helikopterler daha hızlı düşer.
• Hava hızı: Pilot, hava hızı yoluyla otorotasyon sırasında alçalma oranı üzerinde en fazla kontrole sahiptir.

Tıpkı normal uçuşta olduğu gibi, döngüsel zift kontrolü, uçağın daha hızlı veya daha yavaş gitmesini sağlar.

Çok düşük veya çok yüksek hava hızlarında otorotatif alçalmalar, minimum alçalma hızında yapılanlardan daha tehlikelidir.

• Rotor Dönme Hızı: Rotor dönüş hızı arttıkça alçalma hızı azalır.

Otorotasyon Sürüş Bölgesi

Otorotasyon sırasında, tahrik bölgesi veya otorotatif bölge genellikle kanadın yarıçapının %25 ila %70'i arasındadır. Bıçakları döndüren kuvvetlerin yapıldığı yer burasıdır.

Bu alanda toplam aerodinamik kuvvete bir açı vardır.

İşaret Fişeği İnişi ve Enerji Emme

Bir otorotasyondan iniş yaparken, dönen kanatlarda depolanan kinetik enerji ve uçağın ileri hareketi, alçalma hızını yavaşlatmak ve yumuşak bir iniş yapmak için kullanılır.

Daha yüksek bir alçalma hızı, bir helikopteri durdurmak için daha düşük bir hıza göre daha fazla rotor enerjisine ihtiyaç duyulduğu anlamına gelir.

Otorotasyonda Manevralar

Bir uçak gücünü kaybettiğinde, bir pilot üç önemli şey yapmalıdır:

• Otorotasyon: Bu manevra, normal motorlu uçuştan sabit otorotasyona geçişi kapsar.
• Sabit Otorotasyon: Sabit otorotasyon sırasında, motorun aerodinamik kuvvetleri tek başına sıfır net torkla sonuçlanmalıdır.

Uçak alçalırken hava ana rotordan yukarı doğru akar. Bıçakların şekli de bunu kolaylaştırır.

Ana rotor kuyruk rotoruna dişlilerle bağlıdır, bu nedenle normal uçuşta ana rotor kuyruk rotorunu tahrik eder.

Ancak sabit durumda otorotatif alçalma sırasında, motor gücünü kaybettiğinde ve tork sıfıra düştüğünde, kuyruk rotoru, torku ana rotor sisteminden şanzıman sistemi aracılığıyla aldığı için bir anti-tork cihazı olarak çalışmayı durdurur.

• Flare İniş: Bu manevrada, alçalma hızını yavaşlatmak ve yumuşak bir iniş yapmak için dönen kanatlar ve uçağın ileri hareketi kullanılır.
• Touch-Down - Rotor kafasında kalan enerji kullanılarak araç yavaşça yere indirilir.

Otorotasyon için Uçuş Manuel Hava Hızı Sınırlaması

Otorotasyonda, rotor kanatlarının rotorun arkasında sürüklenen parçalarının kanat açıklığı boyunca o kadar uzağa uzanacağı ve rotorun çok yavaşlamaya başlayacağı bir hız olacaktır.

Bu hava hızı genellikle uçuş kılavuzunda otorotasyon için izin verilen maksimum hava hızı olarak yazılır.

Helikopter Otorotasyon Manevrası

Temel Otorotasyon ve Dört Bölümü

Temel otorotasyonun dört bölümü vardır:

• Süzülme: Bu bölümde, helikopter kararlı bir otorotatif alçalma halindedir ve pilot, helikopteri döndürerek veya hava hızını değiştirerek uçuş yolunu değiştirir.
• Parlama: Bu bölümde, dönen kanatlarda depolanan kinetik enerji ve uçağın ileri hareketi kullanılarak alçalma hızı yavaşlatılır.
• İniş veya Güç Geri Kazanımı: Son bölümde helikopter ya yumuşak bir şekilde iniyor ya da pilot tekrar kalkması için güç veriyor.

Pratik Uygulama ve Gelişmiş Otorotasyonlar

Otorotasyon eğitiminin gerçek dünyadaki kullanımı, pilotların güç olmadan zorunlu iniş yaptıklarında yaptıklarına benzer.

Tıpkı bir uçakta olduğu gibi, helikopter pilotunun pas geçme başlatmak için tek yapması gereken gücü tekrar açmaktır. Ancak doğru olmak ve helikopter otorotasyondayken nasıl hareket ettirileceğini bilmek çok önemlidir.

Rotor RPM Kontrolü için Toplu

Helikopter pilotlarının, bir dönüşte güç kapatma otorotasyonları sırasında rotorların hızını kontrol etmek için kollektifi nasıl kullanacaklarını bilmeleri gerekir.

Kollektif yukarı hareket ettirildiğinde, rotorun RPM'si yükselir ve aşağı hareket ettirildiğinde, RPM düşer.

Güvenlik Limitleri ve Riskler

Eğitim sırasında otorotasyon yapmanın getirdiği riskler vardır.

Bir otorotasyonun son bölümünde, helikopterin kinetik enerjisi tükenebilir ve bu da onu çok az yastıklama etkisi ile veya hiç yastıklama etkisi olmadan bırakabilir.

Bu, helikoptere zarar veren sert bir inişe yol açabilir.

Uçak yüksekliğine karşı hız diyagramı bize bu manevrayı yapmanın en güvenli yolunun ne olduğunu söyler.

Otorotasyonun Modellenmesi ve Simülasyonu

Bilgisayarlardaki simülasyonlar ve modeller, helikopterlerde otorotasyon performansını incelemek ve geliştirmek için popüler yöntemler haline geldi.

Bilgisayar simülasyonları, farklı helikopter tasarımlarının veya rotor kanadı şekillerinin, helikopterin kendi başına uçabilmesini ne kadar iyi etkilediğini anlamak için kullanılabilir.

Araştırmacılar ayrıca, pilotun helikopteri kendi kendine dönerken kontrol etmesini kolaylaştıracak bir dizi pilot ipucunu bir simülatörde yaptı ve test etti.

Otorotasyon sırasında, pilotun neler olup bittiğini ve ne yapması gerektiğini bilmesine yardımcı olmak için bir dizi ayrık ve sürekli ipucu tanımlanır.

Bilgisayar simülasyon modellemesinin faydaları

Bilgisayar simülasyon modellemesi, gerçek sistemde değişiklik yapmanın zor, pahalı veya iyi bir fikir olmadığı durumlarda faydalıdır.

Gerçek veya önerilen bir sistemi modellemek için bilgisayar yazılımı kullanır ve tasarımcılar, program yöneticileri, analistler ve mühendisler bunu "ya olursa" durum senaryolarını anlamak ve değerlendirmek için kullanır.

Örneğin, araba şirketleri düzinelerce yeni arabayı fiilen çarpmak yerine, yeni araç hatlarını test etmek için bilgisayar simülasyonlarını kullanıyor.

Bilgisayar simülasyon modellemesinin sınırlamaları

Genel olarak, bilgisayar modelleriyle ilgili sorunlardan biri, bir sistemin nasıl çalıştığını etkileyebilecek tüm faktörleri doğru bir şekilde dikkate alamamasıdır.

Bu, özellikle bir helikopterin nasıl kendi kendine dönebileceği gibi karmaşık aerodinamik olayları anlamaya çalışırken doğrudur.

Bakılması gereken bir diğer konu da bilgisayar simülasyonlarının genel halkı nasıl etkilediğidir. Bu nedenle, dikkatli olunmadan modelleme ve simülasyon kullanmak yanlış sonuçlara yol açabilir.

Bir savunma sisteminin nerede doğru çalışmadığını bulmak gibi bazı kuralların, herhangi bir simüle edilmiş sistemin geçerliliği değerlendirilirken dikkate alınması gerekir.

Sonuç olarak, bilgisayar simülasyonlarının pek çok faydası vardır, ancak herhangi bir sonuca varılmadan önce dikkatlice düşünülmesi gereken bazı sorunları da vardır.

Gerçek Dünyadan Otorotasyon Örnekleri

Gerçek dünyadaki otorotasyon örnekleri, helikopter pilotlarının acil bir durumda bu manevrayı nasıl yapacaklarını bilmelerinin ne kadar önemli olduğunu göstermektedir.

Robinson Heli Aşağı Otorotasyon

Robinson Heli Down Autorotation, motoru durduğunda bir helikopterin güvenli bir şekilde iniş yapmasının bir yoludur.

Robinson helikopter pilotları bunu genellikle eğitimlerinin bir parçası olarak kullanırlar ve işte adımlar:

• Pilot önce motorun çalışmayı durdurduğunu anlamalı ve ardından kollektifi indirerek ve otorotasyon inişine geçerek hemen otorotasyon manevrasına başlamalıdır.
• Güvenli bir iniş bölgesine ulaşmak için pilotun sabit bir alçalma hızı belirlemesi ve dönerken rotorların hızını sabit tutması gerekir.
• Alçalma sırasında pilot, hava hızına ve rotor devrine dikkat etmeli ve uçağın kontrolünü elinde tutarken gerektiğinde değişiklikler yapmak için döngüsel yunuslama kontrolünü kullanmalıdır.
• Helikopter yere yaklaştığında, pilot inişi yumuşatmak ve alçalma hızını yavaşlatmak için onu yana çevirmelidir.

Dronlarda Otorotasyon

Otorotasyon yalnızca tam boyutlu helikopterler için değil, aynı zamanda uzaktan kumandalı helikopterler ve dronlar için de kullanışlıdır.

Otorotasyonun ardındaki fikir değişmedi: ana rotor, motor onu döndürdüğü için değil, hava içinden yukarı doğru hareket ettiği için döner.

Uzaktan Kumandalı Helikopter ve Drone'larda Otorotasyon

Toplu uzaktan kumandalı (RC) helikopterlerin çoğu, motor alev alırsa veya herhangi bir nedenle motor çalışmayı durdurursa otomatik olarak çalışabilir.

Helikopterin otorotasyon yapabilmesi için, ana rotor milinin, tahrik veya dişli grubunun geri kalanından çıkarılabilmesi gerekir.

Bazı küçük insansız hava araçları, otorotasyon sırasında rotorun aynı hızda dönmesini sağlamak için küçük bir elektrik motoru kullanabilirken, diğerleri rotorun aynı hızda dönmesini sağlamak için yalnızca hava kuvvetlerine güvenebilir.

Uzaktan kumandalı helikopterler ve insansız hava araçları için, başarılı bir otorotasyon inişinin anahtarı, rotor hızını sabit tutmak ve uçağın alçalma ve ileri hızını kontrol etmek için yunuslama, döngüsel ve toplu kontrolleri kullanmaktır.

Uzaktan kumandalı helikopterler ve dronlar için otorotasyonlu iniş yapmanın en iyi yolu, insanlardan, binalardan ve diğer engellerden uzakta güvenli, açık bir alanda alıştırma yapmak ve becerileriniz geliştikçe manevraları kademeli olarak zorlaştırmaktır.

Ayrıca, uçağı iyi durumda tutmak ve iyi çalıştığından emin olmak için düzenli bakım ve kontroller yapmak önemlidir. Pilotlar, uzaktan kumandalı hava araçlarının nasıl çalıştırılacağına ilişkin tüm yasa ve kurallara uymalıdır.

UAV Navigation tarafından yapılan VECTOR otopilot, tamamen kendi başına dönebilen az sayıdaki otopilottan biridir.

Otorotasyonlarda iyi olmak için, bunları güvenli bir yerde sık sık uygulamak önemlidir.

Başarılı bir otorotasyonlu inişin anahtarı, iniş ve ileri hızınızı ne zaman yavaşlatacağınızı bilmek ve bir arka döngüsel komutla alev alarak, pozitif toplu yunuslama uygulayarak ve ardından yavaşça iniş yapmak için ileri döngü ile inişten hemen önce uçağı düzleştirerek zamanlamayı bilmektir.

İniş yapmak için iyi bir yer seçmek ve ona doğru açı ve hızda yaklaşmak da önemlidir.

Video ve referanslar

İpucu: Gerekirse altyazı düğmesini açın. İngilizce diline aşina değilseniz, ayarlar düğmesinde "otomatik çeviri"yi seçin. En sevdiğiniz dil çeviri için uygun hale gelmeden önce videonun diline tıklamanız gerekebilir.

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

Kullanım örnekleri

Kullanılan:	Tanım:
Acil iniş	Otorotasyonun kullanıldığı en önemli yollardan biri, bir helikopterin motorunun acil bir durumda çalışmayı durdurmasıdır. Bu olduğunda pilot, helikopterin güvenli bir şekilde yere süzülmesini mümkün kılan otorotasyona başlayabilir. Bu hareket hem pilotun hem de gemideki insanların hayatını kurtarabilir.
Askeri	Otorotasyon, askeri operasyonlardan sorumlu askeri helikopter pilotları için yararlı bir beceridir. Çatışmada, düşman ateşinden korunmak için bir helikopterin hızla yere düşmesi gerekebilir. Pilot, otorotasyon kullanarak helikopteri hızlı ve güvenli bir şekilde indirebilir.
Arama kurtarma	Helikopterler, özellikle ulaşılması zor veya uzak bölgelerde arama kurtarma için sıklıkla kullanılır. Bu tür durumlarda otorotasyon, helikopterin engebeli arazide bile güvenli ve kontrollü bir şekilde inmesine yardımcı olabilir.
Tarım	Otorotasyon, çiftçilikte, özellikle ekinlerin tozunu alırken de kullanılabilir.
Çekim ve fotoğrafçılık	Helikopterler genellikle film ve fotoğrafçılık endüstrilerinde yukarıdan çekim yapmak için kullanılır.
Elektrik hatlarının bakımı	Bazen helikopterler, kırık hatları onarmak veya değiştirmek gibi elektrik hatlarında bakım yapmak için kullanılır. Otorotasyon, helikopterin başka bir şekilde ulaşılması zor olan yerlere güvenli ve doğru bir şekilde inmesine yardımcı olabilir.

Çözüm

Sonuç olarak, otorotasyon fikri, mühendisliğin ne kadar güçlü olabileceğini ve insanların ne kadar yaratıcı olabileceğini gösteriyor.

Motor çalışmayı durdursa dahi güvenle yere süzülebileceğimizi bilmek bize helikopterlerde ve diğer uçaklarda uçma güveni veriyor.

Otorotasyon ayrıca bize, mümkün olanın sınırlarını zorladığımızda harika şeyler yapabileceğimizi gösteriyor.

Mühendisler ve pilotlar, insanların uçtuğu ilk zamanlardan modern havacılıkta kullanılan en son teknolojiye kadar her zaman uçmanın yeni ve daha iyi yollarını bulmaya yöneldiler.

Otorotasyon, aklımıza koyduğumuzda yapabileceğimiz harika şeylerden sadece biri.

Bir dahaki sefere yukarı bakıp uçan bir helikopter gördüğünüzde, her şeyi mümkün kılan bir mühendislik harikası olan otorotasyon hakkında düşünün.