Helicóptero
Um helicóptero é um avião que está levantado e propelido por um ou mais grandes horizontais rotores (hélices). Os helicópteros são classificados como aeronaves de asa rotativa para distingui-los dos aviões de asa fixa convencional. A palavra helicóptero é derivado do grego palavras helix (espiral) e pteron (asa). O helicóptero acionada pelo motor foi inventado pelo eslovaco inventor Jan Bahyl. O primeiro helicóptero estável, totalmente controlável colocado em produção foi inventado por Igor Sikorsky.
Robinson Helicopter Company (EUA) R44, um desenvolvimento de quatro sede do R22.
Em comparação com aeronaves de asa fixa convencional, os helicópteros são muito mais complexos, mais caros para comprar e operar, relativamente lento, tem má alcance e carga útil restrita. A vantagem é a capacidade de manobra de compensação: helicópteros podem pairar no lugar, inverter, e acima de tudo decolar e terra verticalmente. Sujeito apenas às instalações de abastecimento de combustível e as limitações de carga / de altitude, um helicóptero pode viajar para qualquer lugar, e terra em qualquer lugar com um limpar um disco rotor e meio de diâmetro.
Aplicações
Os helicópteros têm muitos usos, tanto militares e civis, incluindo o transporte de tropas, infantaria apoio, combate a incêndios, operações de bordo (http://www.tropicaled.com/helicopter2.htm), transporte negócio, evacuação de vítimas (incluindo MEDEVAC, e ar / mar / resgate de montanha), polícia e vigilância civil, o transporte de mercadorias (alguns helicópteros podem transportar cargas pendurada, acomodando itens desajeitadamente em forma), ou como um suporte para câmeras fixas, cinema ou televisão.
História
Desde por volta de 400 aC os chineses tiveram um início voador que foi usado como um brinquedo de criança. Aliás, os irmãos Wright foram dadas este brinquedo como as crianças e foram muito fascinado por ele. Este brinquedo finalmente fez o seu caminho para a Europa através do comércio e tem sido descrita em um 1463 pintura. "Pao Phu Tau" foi século dC quarto livro na China, que descreveu algumas das idéias de uma aeronave de asa rotativa.
A primeira idéia pouco prática de um helicóptero que transportava humano foi concebido por Leonardo da Vinci no século 15, mas não foi até depois da invenção do avião alimentado no século 20 que os modelos reais foram produzidos. Desenvolvedores, como Jan Bahyl, Oszkár asboth, Louis Breguet, Paul Cornu, Juan de la Cierva, Emile Berliner, Ogneslav Kostovic Stepanovic e Igor Sikorsky foi pioneira neste tipo de aeronave. Um vôo do primeiro helicóptero totalmente controlável foi demonstrada por Raúl Pateras de Pescara 1916 em Buenos Aires, Argentina. A Bell 47 projetada por Arthur Young foi o primeiro helicóptero a ser licenciado (em Março 1946) para o uso no Estados Unidos.
Gerando elevador
Um avião convencional é capaz de voar porque o movimento para a frente de suas asas angulares força o ar para baixo, criando uma reação oposta chamado elevador que obriga as asas para cima. Um helicóptero utiliza exatamente o mesmo método, só que em vez de se mover a aeronave inteira, apenas as asas si mesmos são movidos. O rotor do helicóptero pode simplesmente ser considerado como asas rotativas.
O fenestron oito pás da Eurocopter EC120B.
Rodar o rotor gera elevador mas também se aplica uma força inversa para o veículo, que o helicóptero girar no sentido oposto ao rotor. A baixas velocidades, a forma mais comum para combater este binário é ter uma hélice vertical, menor montados na parte traseira da aeronave chamado um rotor de cauda. Este rotor cria pressão que é no sentido oposto a partir do binário gerado pelo rotor principal. Quando o empuxo do rotor de cauda é suficiente para anular o torque fromt o rotor principal, o helicóptero não vai girar em torno do eixo do rotor principal.
Se o rotor de cauda está envolta (isto é, um ventilador embutido na vertical da cauda) é chamado um fenestron. Um rotor fenestron usa um sistema acionado por correia para ligar o ventilador e é menos eficiente, mas menos barulhento do que um rotor de cauda tradicional. Outros helicópteros usar um desenho "Notar": eles soprar ar através de uma longa ranhura ao longo da cauda, ??utilizando o efeito Coanda para produzir forças para contrariar o torque. Notar é um acrônimo que significa que não ta il r OTOR. Notars ajustar propulsão, abrindo e fechando a tampa deslizante circular perto do final do corpo da cauda.
Outra alternativa, o que economiza o peso de um boom de cauda e rotor, mas adiciona suas próprias complexidades, é a utilização de dois grandes rotores horizontais que giram em direções opostas. Um exemplo é a Boeing CH-47 Chinook ou o Kamov Ka-50. Todos estes sistemas são concebidos para o mesmo fim: para produzir uma velocidade de rotação líquida igual a zero.
A quantidade de energia requerida para prevenir um helicóptero de fiação é significativa. Um rotor de cauda pode usar até 30% da potência do motor, e este poder não ajuda o elevador helicóptero produto ou movimento para a frente. Para reduzir este desperdício durante o cruzeiro, o tailfin é angulado para produzir um elevador de lado o que ajuda a combater o principal torque de rotor. Em altas velocidades, é comum que o tailfin para neutralizar todo o torque, deixando assim mais potência disponível para o vôo para a frente. Isto é comumente conhecido como slip-streaming e pode ocorrer enquanto em um passe em dias de vento que fazem pairar transforma difícil.
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Controlando voo
Voo útil requer que uma aeronave ser controlados em todas as três dimensões (ver dinâmica de vôo). Em uma aeronave de asa fixa, isto é fácil: pequenas superfícies móveis são ajustadas para alterar a forma da aeronave de modo a que a precipitação de ar passado empurra-a na direção desejada. Em um helicóptero, no entanto, há muitas vezes não é suficiente para a velocidade do ar que este método seja prático.
Por rotação em torno do eixo vertical (yaw) o sistema anti-torque é usado. Variando o tom do rotor de cauda altera o impulso produzido lateralmente. Helicópteros de rotor duplo tem um diferencial entre as duas transmissões de rotor que podem ser ajustadas por um motor eléctrico ou hidráulico para transmitir binário diferencial e, assim, transformar o helicóptero. Controles guinada geralmente são operados com pedais anti-torque, no chão no mesmo lugar como pedais do leme de um avião de asa fixa.
Para pitch (inclinação para a frente e para trás) ou rolo (inclinação lateral) o ângulo de ataque das pás do rotor principal é alterado ou pedalaram durante a rotação criando um diferencial de elevador em diferentes pontos da asa rotativa. Mais elevador na traseira da asa rotativa vai fazer com que o avião para a frente de arremesso, um aumento do lado esquerdo irá fazer com que um rolo para a direita e assim por diante.
Enstrom (EUA) 280FX Tubarão, uma aerodinamicamente reestilizado F28 para o mercado corporativo.
Helicópteros manobrar com três controles de voo, além dos pedais. A alavanca de controle de pitch coletivo controla o passo coletivo, ou ângulo de ataque, das pás do helicóptero em conjunto, ou seja, igualmente por todo o grau avião-of-rotação do principal sistema de rotor 360. Quando o ângulo de ataque é aumentada, a lâmina produz mais elevador. O controle coletivo é geralmente uma alavanca no lado esquerdo do piloto, perto de sua perna. O aumento do poder coletivo e adicionando com acelerador faz com que um helicóptero a subir.
O regulador de pressão controla a potência absoluta produzido pelo motor que está ligado ao rotor por uma transmissão. O comando do acelerador é um aperto de torção no controle coletivo. RPM controle é fundamental para o funcionamento adequado por várias razões. Rotores do helicóptero são projetados para funcionar com um RPM específico. Se o RPM é descida muito baixo, rápido com o poder, conhecido como resolver com poder poderia resultar. Se a rotação for demasiado alta, os danos para o cubo do rotor principal das forças excessivas pode resultar. Em geral, o RPM deve ser mantida dentro de uma tolerância apertada, normalmente numa pequena percentagem. Em muitos pistão helicópteros psta, o piloto deve controlar a rotação do motor e rotor. O piloto manipula o acelerador para manter rotor RPM e, portanto, regula o efeito de arrasto sobre o sistema de rotor. Turbine helicópteros com motor, e alguns helicópteros de pistão, use servo -Feedback loop no seu motor controla a manter rotor RPM e alivia o piloto de responsabilidade de rotina para essa tarefa.
O cíclico muda o passo das pás ciclicamente, fazendo com que o elevador para variar ao longo do plano do disco de rotor. É assim que o piloto faz com que a aeronave se inclinar, e mover o helicóptero. O cíclico é normalmente controlada pela vara em frente do piloto.
Como um helicóptero se move para frente, as lâminas do rotor sobre um movimento lateral na velocidade de ponta do rotor mais a velocidade da aeronave e é chamado o avanço da lâmina. Como as oscilações da lâmina para o outro lado do helicóptero, ele se move a ponta rotor velocidade da aeronave menos velocidade e é chamado a lâmina retirada. Para compensar o elevador adicionado sobre a lâmina e o avanço diminuiu elevador no elevador Blade recuando sendo uma função do ângulo de ataque de uma superfície de sustentação e o seu parente airspeed- o ângulo de ataque das pás é regulada pela geometria da pá do rotor sistema de controle e mecanismos que permitem que as lâminas batam cima e para baixo. Este facto de as lâminas avançando e recuando define as limitações de velocidade do helicóptero.
Se o ângulo de ataque da asa qualquer, incluindo pás de rotor, é demasiado elevada, o fluxo de ar acima da asa separa causando perda imediata de elevador e no aumento do arrasto. Esta condição é chamada aerodinâmico tenda. Em um helicóptero, isso pode acontecer em qualquer uma das três maneiras.
- Quando a velocidade aumenta de helicópteros, as lâminas avançando aproximar da velocidade de som e gerar ondas de choque que perturbem o fluxo de ar através da lâmina, causando perda de elevador.
- Como helicóptero acelera aumento, velocidades das experiências de lâmina retirada inferiores relativos e os controles de compensar com maior ângulo de ataque. Com uma velocidade relativa bastante baixa e um ângulo de ataque alto o suficiente, tenda aerodinâmico é inevitável. Isso é chamado de recuar lâmina stall.
- Qualquer condição de vôo rotor RPM baixa acompanhada de crescente aplicação passo coletivo fará com que tenda aerodinâmico.
Helicópteros são alimentados aviões, mas eles ainda podem voar sem energia usando o impulso nos rotores e usando movimento descendente para forçar o ar através dos rotores. Os rotores agir como um "moinho de vento" e turno. Esta técnica é conhecida como auto-rotação, e dará a tripulação do helicóptero alguns segundos preciosos para encontrar rapidamente um ponto de pouso se o seu motor não.
Helicópteros são sempre concebidas de modo que, mesmo que os motores falham, autorotation irá equipar o rotor de cauda ou diferencial torque. Helicópteros reter todos os controles de voo, quando não energizado.
Uma característica peculiar do cíclico é que o elevador é feito para ocorrer 90 graus de rotação antes da direção de inclinação. Isto porque, quando se tenta inclinar um objeto de fiação (como um rotor), move-se em ângulos retos para a direção da força. Isso é chamado de "giroscópio precessão". Assim, as forças de controlo do rotor são rodados 90 graus antes de o movimento desejado. Por exemplo, movimento para a frente do elevador requer menos na parte da frente do disco de elevação e mais na parte de trás do disco, de modo que o piloto empurra para a frente o cíclico. Ligações de controle do helicóptero gire as forças do pitching 90 graus para trás contra a rotação do rotor, para empurrar os lados do rotor ao invés de sua frente e de trás.
Demorou inventores muitos anos para reconhecer precessão, e para aprender a organizar sistema de controle do cíclico para superá-lo.
Limitações do voo de asa rotativa
A única limitação mais óbvia do helicóptero é a sua velocidade lenta. O recorde atual é de cerca de 400 kmh definido pelo Westland Lynx. Há várias razões por que um helicóptero não pode voar tão rápido quanto um avião de asa fixa.
- Quando o helicóptero se encontra em repouso, as pontas exteriores do curso do rotor a uma velocidade determinada pelo comprimento da lâmina e a rotação. Em um helicóptero em movimento, no entanto, a velocidade das lâminas em relação ao ar depende da velocidade do helicóptero, bem como sobre a sua velocidade de rotação. A velocidade no ar da pá do rotor-ir para a frente é muito maior do que o próprio helicóptero. É possível que esta lâmina para exceder a velocidade do som, e, assim, produzir um aumento do arrasto e vastamente vibração. É teoricamente possível ter rotores em espiral, semelhante, em princípio, de passo variável asas enflechadas, o que poderia exceder a velocidade do som, mas não há materiais conhecidos atualmente são leves o suficiente, forte o suficiente, e flexível o suficiente para construí-los.
- A maioria dos rotores não são rígidas. Porque a lâmina avanço tem maior velocidade no ar do que a lâmina recuando, uma lâmina perfeitamente rígida iria gerar mais sustentação desse lado e de ponta a aeronave acabou. Em consequência, as lâminas do rotor são concebidos para "flap" - elevador e torção de tal modo que as abas das lâminas avançando e desenvolve um menor ângulo de ataque, produzindo, assim, menos do que um elevador de lâmina rígida iria. Por outro lado, as abas de lâmina recuando para baixo, desenvolve um maior ângulo de ataque, e gera mais sustentação. Em altas velocidades, a força sobre os rotores é tal que eles "flap" excessivamente e recuar a lâmina pode chegar demasiado elevado e um ângulo de bloqueio. Em alguns modelos o hub é rígida. As lâminas são feitas a partir de compostos que podem dobrar sem quebrar. Totalmente rotores rígidos existem e criar helicópteros muito receptivos. Na maior parte destes modelos, o elevador é variada ciclicamente e de acordo com a velocidade do helicóptero. O ajuste é ou ajustando o ângulo de ataque das pás, ou por dispositivos de vácuo impulsionados por motores que sugam o ar para as lâminas, ajustando o elevador.
O Westland Belvedere rotor duplo helicóptero tinha uma grande porta de carga e guindaste externo, e foi usado como transporte pessoal / paratroop, evacuação de baixas, e à elevação de cargas grandes. O Belvedere teve uma produção de apenas 26 e entrou na RAF serviço em 1961.
- Rotorhead projeto é um fator limitante em muitos helicópteros. Situações de baixo ou negativo-G encontradas em um sistema semi-rígido irá resultar em lâmina batendo para baixo até que ela atinge o corpo da cauda ou outra estrutura de fuselagem, seguida de separação rotor e impacto catastrófico terreno.
- Helicópteros são suscetíveis a potencialmente desastrosas anel vortex efeitos. Nestes, o vento para baixo a partir do rotor faz com que um vórtice circular para formar em torno do rotor. Se este anel é aumentada pelo terreno, vento, chuva ou água do mar, o helicóptero pode perder sustentação suficiente para ter de resolver com potência e atingir o chão.
Durante os últimos anos do século 20 desenhadores começou a trabalhar na redução de ruído helicóptero. Comunidades urbanas, muitas vezes expressou grande antipatia de aviões ruidosos, e a polícia e helicópteros pesados ??de passageiros podem ser impopular. As reformulações seguiu o encerramento de alguns helipontos da cidade e ação do governo para restringir rotas de voo em parques nacionais e outros locais de beleza natural.
Helicópteros vibrar. Um helicóptero não ajustada pode facilmente vibrar tanto que vai agitar-se à parte. Para reduzir a vibração, todos os helicópteros têm ajustes de rotor para altura e arremesso. A maioria também tem amortecedores de altura e arremesso de vibração. Alguns também usam sistemas de medição mecânicos para detectar e contra vibração. Normalmente, o sistema de feedback utiliza uma massa como uma "referência estável" e uma ligação a partir da massa opera uma aba para ajustar o rotor de ângulo de ataque para combater a vibração. O ajuste é difícil, em parte porque a medição da vibração é difícil. O sistema de medição de ajustamento mais comum é a utilização de uma lâmpada de flash estroboscópio, e observam marcas pintadas ou coloridas refletores na parte de baixo das pás do rotor. O sistema tradicional de baixa tecnologia é montar giz colorido nas pontas do rotor, e ver como eles marcam um lençol de linho.
Aterrissagem
Em um navio
Um deck helo é um heliporto no convés de um navio, geralmente localizado na popa e sempre livre de obstáculos que seria perigoso para um pouso de helicóptero. Na Marinha dos EUA é comumente e corretamente referido como o convés de vôo. Aterragem de bordo para os helicópteros algumas é assistida embora o uso de um dispositivo de transportar para baixo que envolve a fixação de um cabo com uma sonda na parte inferior da aeronave antes da aterragem. A tensão é mantida no cabo quando o helicóptero desce que auxilia o piloto com o posicionamento preciso da aeronave no convés; uma vez no convés bloqueio feixes estreitos na sonda, fechando a aeronave para o convés de vôo. Este dispositivo foi pioneira pela Marinha Real Canadense e foi chamado de "Beartrap". A implementação da Marinha dos EUA deste dispositivo, com base em Beartrap, é chamado o sistema "RAST" (por Recovery Assist, Seguro e Traverse) e é uma parte integrante da LÂMPADAS MK III (-60B SH) sistema de armas.
Perigos de voo de helicóptero
Como acontece com qualquer veículo em movimento, operação fora dos regimes de segurança pode resultar em perda de controle, danos estruturais, ou fatalidade. Para helicópteros os riscos são particularmente graves uma vez que eles estão voando em altitude relativamente baixa, com pouco tempo para reagir a um evento súbito. O que se segue é uma lista de alguns dos riscos potenciais:
- Recuando lâmina box
- Transando com poder
- Ressonância do solo
- Low-G condição
- Operando dentro da área sombreada do diagrama de altura-velocidade
Cada uma destas condições é potencialmente fatal e de recuperação poderá não ser possível. Por esta razão, boa pilotagem exige operação dentro de regimes de segurança do voo e evitar situações de risco em todos os custos.
Modelos de helicópteros e identificação
Kamov Ka-50 helicóptero com rotores coaxiais contra-rotação.
Na identificação de helicópteros convencionais durante o voo, é útil saber que, quando visto de baixo, o rotor de um francês, russo, soviético ou ucraniano helicóptero projetado gira anti-horário, enquanto que a de um helicóptero construído em Itália, o Reino Unido ou os EUA gira no sentido horário (ver lista de modelos de helicópteros).
Algumas empresas, nomeadamente Schweizer nos EUA, estão a desenvolver variantes controlados remotamente de helicópteros ligeiros para uso em campos de batalha futuros.
Tipos híbridos que combinam características de helicópteros e projetos de asa fixa incluem o experimental Fairey Rotodyne dos anos 1950 e Bell Boeing Osprey, que está no fim de os EUA Marine Corps e é o primeiro produzido em massa tilt-rotor da aeronave entrar em serviço.
Um helicóptero não deve ser confundido com um autogiro, que é um predecessor histórico do helicóptero que ganha elevador de um rotor sem energia.
Alguns apelidos comuns para os helicópteros são "helicóptero", "helicóptero", "whirlybird", "helo" (comum Marinha dos Estados Unidos de uso) ou "parafina periquito" (este último termo que está sendo usado principalmente no Reino Unido indústria de petróleo offshore).
links externos
- A patente US 1848389): "Aeronaves, em especial aeronaves do tipo anfíbio elevador directo e meio de implantação e exploração do mesmo"
- Histórico de helicópteros (http://centennialofflight.com/history/helicopter.html)
- Página que contém uma imagem de um topo vôo chinês (http://www.aerospaceweb.org/design/helicopter/history.shtml)
- Desenvolvimento de helicóptero no início do século 20 (http://www.centennialofflight.gov/essay/Rotary/early_20th_century/HE2.htm)
- Descrição de um helicóptero (http://www.centennialofflight.gov/essay/Dictionary/helicopter/DI27.htm)
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