Trong thế giới kỹ thuật, tất cả là về việc tạo ra những cỗ máy có thể hoạt động ngay cả trong những tình huống khó khăn nhất.
Autorotation là một thao tác rất quan trọng đối với máy bay trực thăng có thể tạo ra sự khác biệt giữa sự sống và cái chết.
Tôi sẽ giải thích autorotation là gì, nó hoạt động như thế nào và tại sao nó lại quan trọng đối với các phi công và kỹ sư máy bay trực thăng trong bài đăng trên blog này.
Vì vậy, hãy sẵn sàng tìm hiểu về một trong những phần quan trọng nhất của việc lái trực thăng.
Giới thiệu về Autorotation trong Kỹ thuật
Định nghĩa chính thức:
1. Chuyển động quay quanh bất kỳ trục nào của vật thể đối xứng và tiếp xúc với luồng không khí đồng nhất và chỉ được duy trì bởi mô men khí động học. 2. Chuyển động quay của cánh máy bay đối xứng bị đình trệ song song với hướng gió.
Autorotation là một loại chuyến bay trong đó hệ thống cánh quạt chính của máy bay trực thăng hoặc máy bay cánh quay khác quay mà không cần động cơ.
Điều này tương tự như cách hoạt động của autogyro.
Khi động cơ hoặc cánh quạt đuôi ngừng hoạt động, phương pháp này thường được sử dụng để trực thăng hạ cánh nhanh chóng. Nhưng nó cũng có thể được sử dụng để thoát ra khỏi vòng xoáy và như một công cụ huấn luyện khi phi công đang học cách bay.
Cách tự động hoạt động
Trong quá trình quay tự động, phi công ngắt kết nối động cơ khỏi hệ thống cánh quạt chính. Điều này cho phép luồng không khí hướng lên dẫn động các cánh quạt một mình.
Để kiểm soát RPM tự động quay, phi công thay đổi kích thước của khu vực quay tự động liên quan đến các khu vực được điều khiển và ngừng hoạt động.
Để biết thêm chi tiết, hãy truy cập trang này:
Khí động học của Autorotation
Autorotation là một thủ tục khẩn cấp rất quan trọng trong chuyến bay trực thăng. Nó cho phép cánh quạt chính của máy bay trực thăng di chuyển chỉ do áp suất không khí chứ không phải do động cơ.
Các biến ảnh hưởng đến Autorotation
Những điều chính ảnh hưởng đến mức độ hoạt động của autorotation là:
- Độ cao mật độ: Ở độ cao mật độ cao, nơi không khí ít đậm đặc hơn, tốc độ đi xuống sẽ nhanh hơn.
- Tổng trọng lượng: Máy bay trực thăng có trọng lượng lớn hơn sẽ rơi nhanh hơn.
- Tốc độ bay: Phi công có quyền kiểm soát nhiều nhất đối với tốc độ hạ cánh trong quá trình tự động quay thông qua tốc độ bay.
Giống như trong chuyến bay bình thường, điều khiển cao độ theo chu kỳ làm cho máy bay bay nhanh hơn hoặc chậm hơn.
Quá trình hút ẩm tự động ở tốc độ bay rất thấp hoặc rất cao sẽ nguy hiểm hơn so với những hoạt động được thực hiện ở tốc độ giảm tốc tối thiểu.
- Tốc độ quay của rôto: Khi tốc độ quay của rôto tăng lên, tốc độ đi xuống sẽ giảm xuống.
Khu vực lái xe của Autorotation
Trong quá trình quay tự động, vùng dẫn động hoặc vùng quay tự động thường nằm trong khoảng từ 25 đến 70% bán kính của lưỡi cắt. Đây là nơi tạo ra các lực làm quay các cánh quạt.
Có một góc đối với tổng lực khí động học trong khu vực này.
Flare Landing và hấp thụ năng lượng
Khi hạ cánh từ chế độ quay tự động, động năng tích trữ trong các cánh quay và chuyển động về phía trước của máy bay được sử dụng để làm chậm tốc độ hạ cánh và hạ cánh nhẹ nhàng.
Tốc độ hạ cánh cao hơn có nghĩa là cần nhiều năng lượng cánh quạt hơn để dừng máy bay trực thăng so với tốc độ thấp hơn.
Thao tác trong Autorotation
Khi máy bay mất điện, phi công phải làm ba việc quan trọng:
- Tự động quay: Thao tác này bao gồm sự thay đổi từ chuyến bay được cung cấp năng lượng bình thường sang chế độ tự động ổn định.
- Autorotation ổn định: Trong quá trình autorotation ổn định, chỉ riêng lực khí động học của động cơ phải dẫn đến mô-men xoắn thực bằng không.
Vì máy bay đang đi xuống nên không khí đi lên qua cánh quạt chính. Hình dạng của các lưỡi dao cũng giúp việc này trở nên dễ dàng hơn.
Cánh quạt chính được kết nối với cánh quạt đuôi bằng các bánh răng, vì vậy trong chuyến bay bình thường, cánh quạt chính dẫn động cánh quạt đuôi.
Nhưng trong quá trình giảm tốc tự động ở trạng thái ổn định, khi động cơ mất công suất và mô-men xoắn giảm xuống 0, rôto đuôi ngừng hoạt động như một thiết bị chống mô-men xoắn vì nó nhận mô-men xoắn từ hệ thống rôto chính thông qua hệ thống truyền động.
- Flare Landing: Trong thao tác này, các cánh quay và chuyển động về phía trước của máy bay được sử dụng để làm chậm tốc độ hạ cánh và hạ cánh nhẹ nhàng.
- Touch-Down - Xe hạ cánh nhẹ nhàng bằng cách sử dụng năng lượng còn lại trong đầu cánh quạt.
Hướng dẫn bay Giới hạn tốc độ bay cho Autorotation
Trong chế độ quay tự động, sẽ có một tốc độ mà trên đó các bộ phận của cánh rôto kéo phía sau rôto sẽ kéo dài ra xa dọc theo nhịp cánh khiến rôto sẽ bắt đầu chậm lại rất nhiều.
Tốc độ bay này thường được viết là tốc độ bay tối đa cho phép tự động quay trong sách hướng dẫn bay.
Máy bay trực thăng Autorotation Maneuver
Autorotation cơ bản và bốn phần của nó
Có bốn phần đối với autorotation cơ bản:
- Lượn: Trong phần này, máy bay trực thăng ở trạng thái tự động ổn định hạ độ cao và phi công thay đổi đường bay bằng cách quay trực thăng hoặc thay đổi tốc độ bay.
- Flare: Trong phần này, tốc độ hạ cánh bị chậm lại bằng cách sử dụng động năng được lưu trữ trong các cánh quay và chuyển động về phía trước của máy bay.
- Hạ cánh hoặc phục hồi sức mạnh: Trong phần cuối cùng, máy bay trực thăng hạ cánh nhẹ nhàng hoặc phi công cho nó sức mạnh để quay trở lại.
Ứng dụng thực tế và tự động nâng cao
Việc sử dụng đào tạo tự động hóa trong thế giới thực tương tự như những gì phi công làm khi họ thực hành hạ cánh bắt buộc mà không có điện.
Giống như trong một chiếc máy bay, tất cả những gì phi công trực thăng phải làm để bắt đầu quay vòng là bật nguồn trở lại. Nhưng điều rất quan trọng là phải chính xác và biết cách di chuyển máy bay trực thăng khi nó ở chế độ tự động.
Tập thể để kiểm soát RPM cánh quạt
Phi công của máy bay trực thăng cần biết cách sử dụng tập hợp để kiểm soát tốc độ của các cánh quạt trong quá trình tự động tắt nguồn trong một lượt.
Khi tập thể được di chuyển lên, RPM của rôto sẽ tăng lên và khi nó được di chuyển xuống, RPM sẽ giảm xuống.
Giới hạn an toàn và rủi ro
Có những rủi ro đi kèm với việc tự động quay trong quá trình đào tạo.
Trong phần cuối của quá trình quay tự động, động năng của máy bay trực thăng có thể cạn kiệt, khiến nó có ít hoặc không có tác dụng đệm
Điều này có thể dẫn đến hạ cánh cứng làm hỏng máy bay trực thăng.
Biểu đồ chiều cao máy bay so với tốc độ cho chúng ta biết cách an toàn nhất để thực hiện thao tác này là gì.
Mô hình hóa và mô phỏng Autorotation
Mô phỏng và mô hình trên máy tính đã trở thành những cách phổ biến để nghiên cứu và cải thiện hiệu suất tự động hóa trong máy bay trực thăng.
Mô phỏng máy tính có thể được sử dụng để tìm hiểu xem các thiết kế trực thăng hoặc hình dạng cánh quạt khác nhau ảnh hưởng như thế nào đến việc trực thăng có thể tự bay tốt như thế nào.
Các nhà nghiên cứu cũng đã chế tạo và thử nghiệm trong một trình mô phỏng một số tín hiệu phi công giúp phi công điều khiển trực thăng dễ dàng hơn khi nó tự quay.
Trong quá trình quay tự động, một tập hợp các tín hiệu rời rạc và liên tục được xác định để giúp phi công biết điều gì đang diễn ra và phải làm gì.
Lợi ích của mô hình mô phỏng máy tính
Mô hình mô phỏng máy tính rất hữu ích khi thực hiện các thay đổi đối với hệ thống thực là khó khăn, tốn kém hoặc không phải là một ý tưởng hay.
Nó sử dụng phần mềm máy tính để mô hình hóa một hệ thống thực tế hoặc được đề xuất và các nhà thiết kế, người quản lý chương trình, nhà phân tích và kỹ sư sử dụng phần mềm này để hiểu và đánh giá các tình huống "nếu như".
Ví dụ, thay vì thực sự lái thử hàng chục chiếc ô tô mới, các công ty ô tô sử dụng mô phỏng trên máy tính để thử nghiệm các dòng phương tiện mới của họ.
Hạn chế của mô hình mô phỏng máy tính
Nói chung, một trong những vấn đề với các mô hình máy tính là chúng không thể tính đến chính xác tất cả các yếu tố có thể ảnh hưởng đến cách thức hoạt động của một hệ thống.
Điều này đặc biệt đúng khi cố gắng hiểu các hiện tượng khí động học phức tạp, chẳng hạn như cách một chiếc trực thăng có thể tự quay.
Một điều khác cần được xem xét là mô phỏng máy tính ảnh hưởng đến công chúng như thế nào. Vì vậy, sử dụng mô hình hóa và mô phỏng mà không cẩn thận có thể dẫn đến những kết luận sai lầm.
Một số quy tắc, chẳng hạn như tìm ra nơi hệ thống phòng thủ không hoạt động bình thường, cần được tính đến khi đánh giá tính hợp lệ của bất kỳ hệ thống mô phỏng nào.
Cuối cùng, mô phỏng máy tính có nhiều lợi ích, nhưng chúng cũng có một số vấn đề cần được suy nghĩ cẩn thận trước khi đưa ra bất kỳ kết luận nào.
Các ví dụ thực tế về Autorotation
Các ví dụ thực tế về tự động quay cho thấy tầm quan trọng của việc phi công trực thăng biết cách thực hiện thao tác này trong trường hợp khẩn cấp.
Robinson Heli Down Autorotation
Robinson Heli Down Autorotation là cách để máy bay trực thăng hạ cánh an toàn nếu động cơ của nó ngừng hoạt động.
Các phi công trực thăng Robinson thường sử dụng nó như một phần trong quá trình đào tạo của họ và đây là các bước:
- Trước tiên, phi công phải nhận ra rằng động cơ đã ngừng hoạt động và sau đó bắt đầu thao tác tự động hóa ngay lập tức bằng cách hạ thấp tập thể và đi vào trạng thái tự động hạ thấp.
- Để đến khu vực hạ cánh an toàn, phi công sau đó phải thiết lập tốc độ hạ cánh ổn định và giữ tốc độ của các cánh quạt ổn định trong khi quay.
- Trong quá trình hạ độ cao, phi công nên theo dõi tốc độ không khí và vòng tua máy của rôto, đồng thời sử dụng điều khiển cao độ theo chu kỳ để thực hiện các thay đổi khi cần thiết trong khi vẫn giữ quyền kiểm soát máy bay.
- Khi máy bay trực thăng đến gần mặt đất, phi công nên xoay nó sang một bên để hạ cánh nhẹ nhàng và làm chậm tốc độ hạ cánh của nó.
Autorotation trong máy bay không người lái
Autorotation không chỉ hữu ích cho máy bay trực thăng kích thước đầy đủ mà còn cho máy bay trực thăng điều khiển từ xa và máy bay không người lái.
Ý tưởng đằng sau chuyển động tự động không thay đổi: cánh quạt chính quay do không khí di chuyển qua nó chứ không phải do động cơ quay nó.
Autorotation trong máy bay trực thăng và máy bay không người lái được điều khiển từ xa
Hầu hết các máy bay trực thăng điều khiển từ xa (RC) sân tập thể cũng có thể tự động nếu động cơ bị cháy hoặc động cơ ngừng hoạt động vì một số lý do.
Để máy bay trực thăng thực hiện tự động quay, trục rôto chính cần có thể được đưa ra khỏi phần còn lại của ổ đĩa hoặc cụm bánh răng.
Một số máy bay không người lái nhỏ có thể sử dụng một động cơ điện nhỏ để giữ cho rôto quay ở cùng tốc độ trong quá trình quay tự động, trong khi những máy bay khác chỉ có thể dựa vào lực không khí để giữ cho rôto quay ở cùng tốc độ.
Đối với máy bay trực thăng và máy bay không người lái điều khiển từ xa, chìa khóa để hạ cánh tự động thành công là giữ cho tốc độ cánh quạt không đổi và sử dụng các điều khiển cao độ, tuần hoàn và tập hợp để điều khiển tốc độ hạ cánh và tiến lên của máy bay.
Đối với máy bay trực thăng và máy bay không người lái điều khiển từ xa, cách tốt nhất để thực hiện hạ cánh tự động là thực hành ở một khu vực thoáng, an toàn, cách xa con người, tòa nhà và các chướng ngại vật khác, đồng thời làm cho các thao tác trở nên khó khăn hơn dần dần khi kỹ năng của bạn được cải thiện.
Ngoài ra, điều quan trọng là phải giữ cho máy bay ở tình trạng tốt, đồng thời thực hiện bảo dưỡng và kiểm tra thường xuyên để đảm bảo máy bay hoạt động tốt. Phi công nên tuân theo tất cả các luật và quy tắc về cách vận hành máy bay điều khiển từ xa.
Chế độ lái tự động VECTOR, do UAV Navigation tạo ra, là một trong số ít chế độ lái tự động có thể tự xoay hoàn toàn.
Để giỏi quay tự động, điều quan trọng là phải thực hành chúng thường xuyên ở một nơi an toàn.
Chìa khóa để hạ cánh tự động thành công là xác định thời điểm và biết khi nào nên giảm tốc độ hạ xuống và chuyển tiếp bằng cách phát lệnh theo chu kỳ phía sau, áp dụng cao độ tập thể tích cực, sau đó cân bằng máy bay ngay trước khi chạm xuống bằng chu kỳ chuyển tiếp để hạ cánh nhẹ nhàng.
Việc chọn chỗ tiếp đất tốt và áp sát đúng góc độ và tốc độ cũng rất quan trọng.
Video và tài liệu tham khảo
Mẹo: Bật nút phụ đề nếu bạn cần. Chọn “dịch tự động” trong nút cài đặt, nếu bạn không quen với ngôn ngữ tiếng Anh. Bạn có thể cần nhấp vào ngôn ngữ của video trước khi ngôn ngữ yêu thích của bạn có sẵn để dịch.
https://en.wikipedia.org/wiki/Autorotation
Trường hợp sử dụng
| Được dùng trong: | Sự miêu tả: |
|---|---|
| Hạ cánh khẩn cấp | Một trong những cách quan trọng nhất mà autorotation được sử dụng là khi động cơ của máy bay trực thăng ngừng hoạt động trong trường hợp khẩn cấp. Khi điều này xảy ra, phi công có thể bắt đầu tự động quay, giúp trực thăng có thể lướt xuống mặt đất một cách an toàn. Động thái này có thể cứu sống cả phi công và những người trên máy bay. |
| Quân đội | Autorotation là một kỹ năng hữu ích cho các phi công trực thăng quân sự phụ trách các hoạt động quân sự. Trong chiến đấu, một chiếc trực thăng có thể cần nhanh chóng hạ cánh xuống đất để tránh bị trúng đạn của kẻ thù. Bằng cách sử dụng chế độ tự động quay, phi công có thể hạ cánh trực thăng nhanh chóng và an toàn. |
| Tìm kiếm và cứu hộ | Máy bay trực thăng thường được sử dụng để tìm kiếm và cứu hộ, đặc biệt là ở những khu vực khó tiếp cận hoặc vùng sâu vùng xa. Trong những tình huống như vậy, tự động quay có thể giúp máy bay trực thăng hạ cánh an toàn và trong tầm kiểm soát, ngay cả trên địa hình gồ ghề. |
| Nông nghiệp | Autorotation cũng có thể được sử dụng trong nông nghiệp, đặc biệt là khi quét bụi cho cây trồng. |
| Quay phim và chụp ảnh | Máy bay trực thăng thường được sử dụng để chụp ảnh từ trên cao trong ngành công nghiệp điện ảnh và nhiếp ảnh. |
| Bảo trì đường dây điện | Đôi khi, máy bay trực thăng được sử dụng để bảo trì đường dây điện, chẳng hạn như sửa chữa hoặc thay thế đường dây bị hỏng. Autorotation có thể giúp máy bay trực thăng hạ cánh an toàn và chính xác ở những nơi khó có thể tiếp cận bằng bất kỳ cách nào khác. |
Phần kết luận
Tóm lại, ý tưởng về autorotation cho thấy kỹ thuật có thể mạnh mẽ như thế nào và con người có thể sáng tạo như thế nào.
Nó mang lại cho chúng tôi sự tự tin khi bay trên trực thăng và các loại máy bay khác, biết rằng nếu động cơ ngừng hoạt động, chúng tôi vẫn có thể lướt trở lại mặt đất một cách an toàn.
Autorotation cũng cho chúng ta thấy rằng khi chúng ta vượt qua giới hạn của những gì có thể, chúng ta có thể làm được những điều tuyệt vời.
Các kỹ sư và phi công luôn được thúc đẩy để tìm ra những cách bay mới và tốt hơn, từ những lần đầu tiên con người bay cho đến công nghệ tiên tiến được sử dụng trong ngành hàng không hiện đại.
Autorotation chỉ là một trong những điều tuyệt vời mà chúng ta có thể làm khi tập trung vào nó.
Vì vậy, lần tới khi bạn nhìn lên và thấy một chiếc trực thăng đang bay, hãy nghĩ về chuyển động tự động, một kỳ công của kỹ thuật giúp mọi thứ trở nên khả thi.
Chia sẻ…
