Helikopteri - Helicopter

Helikopteri on eräänlainen roottori , jossa hissi ja työntövoima on toimittanut vaakasuoraan-spinning roottorit . Tämä sallii helikopterin nousta ja laskea pystysuoraan, leijua ja lentää eteenpäin, taaksepäin ja sivuttain. Nämä ominaisuudet mahdollistavat helikoptereiden käytön ruuhkaisilla tai eristetyillä alueilla, joilla kiinteän siiven lentokoneet ja monenlaiset VTOL (Vertical TakeOff and Landing) -koneet eivät pysty toimimaan.

Vuonna 1942 Sikorsky R-4 oli ensimmäinen helikopteri, joka saavutti täysimittaisen tuotannon .

Vaikka useimmat aiemmat mallit käyttivät useampaa kuin yhtä pääroottoria, yhden pääroottorin ( monokopteri ) kokoonpanosta ja pystysuorasta vääntömomentin vastaisesta roottorista on tullut yleisin helikopterikonfiguraatio. Twin-pääroottorin helikopterit (bicopters), joko peräkkäin tai poikittainen roottorit konfiguraatiot, ovat myös käytössä johtuen niiden suuremman hyötykuorman kuin monorotor suunnittelu. Koaksiaaliroottoriset helikopterit, tiltrotor- lentokoneet ja yhdistelmähelikopterit lentävät tänään. Quadrotor helikopterit ( quadcopters ) on edelläkävijä jo 1907 Ranskassa, ja muita multicopters on kehitetty erikoistuneita sovelluksia, kuten drones .

Etymologia

Englanti sana helikopteri on mukautettu Ranskan sanasta HELICOPTERE , keksi Gustave Ponton d'Amécourt 1861, joka on peräisin Kreikan kierukan ( ἕλιξ ) "kierteen kierre, pyörre, konvoluutio" ja pteron ( πτερόν ) "siipi". Englanninkieliset lempinimet "helikopterille" sisältävät "chopper", "copter", "heli" ja "whirlybird". Vuonna Yhdysvalloissa armeijan yhteinen slangi on "Helo" lausutaan pitkä "E".

Suunnittelun ominaisuudet

Helikopteri, jota joskus kutsutaan slängissä "chopperiksi", on roottorityyppi , jossa nosto ja työntövoima syötetään yhdellä tai useammalla vaakasuoraan pyörivällä roottorilla. Sitä vastoin autogyrolla (tai gyroplaneella ) ja gyrodynella on vapaasti pyörivä roottori koko tai osan lennosta, ja se luottaa erilliseen työntöjärjestelmään, joka liikuttaa venettä eteenpäin niin, että ilmavirta asettaa roottorin pyörimään nostoa varten. Yhdistelmähelikopterilla on myös erillinen työntöjärjestelmä, mutta se syöttää edelleen virtaa roottorille koko normaalin lennon ajan.

Roottorijärjestelmä

Roottorijärjestelmä tai yksinkertaisemmin roottori on helikopterin pyörivä osa, joka tuottaa hissiä . Roottorijärjestelmä voidaan asentaa vaakasuoraan, kuten pääroottorit, nostamalla pystysuoraan, tai se voidaan asentaa pystysuoraan, kuten peräroottori, vaakasuuntaisen työntövoiman aikaansaamiseksi pääroottorien vääntömomentin vastustamiseksi. Roottori koostuu mastosta, navasta ja roottorin siivistä.

Masto on sylinterimäinen metalliakseli, joka ulottuu voimansiirrosta ylöspäin. Maston yläosassa on roottorin lapojen kiinnityskohta, jota kutsutaan napaksi. Pääroottorijärjestelmät luokitellaan sen mukaan, kuinka roottorin siivet on kiinnitetty ja liikkuvat suhteessa napaan. Perustyyppejä on kolme: saranaton, täysin niveltynyt ja kallistuva; vaikka jotkut nykyaikaiset roottorijärjestelmät käyttävät näiden yhdistelmää.

Vääntömomentti

Useimmilla helikoptereilla on yksi pääroottori, mutta sen aerodynaamisen vastusmomentin aiheuttama vääntömomentti on vastattava vastakkaisella vääntömomentilla. Suunnittelu, johon Igor Sikorsky ratkaisi VS-300-mallinsa, oli pienempi peräroottori. Peräroottori työntää tai vetää häntää vasten vääntömomenttia, ja tästä on tullut yleisin helikopterisuunnittelun kokoonpano, yleensä hännänpuomin päässä .

Jotkut helikopterit käyttävät muita vääntömomentin säätimiä hännän roottorin sijasta, kuten kanavainen tuuletin (nimeltään Fenestron tai FANTAIL ) ja NOTAR . NOTAR tarjoaa vääntömomentin, joka on samanlainen kuin siipien nostokyky käyttämällä Coandă-vaikutusta hännänpuomiin.

Kahden tai useamman vaakasuoran roottorin käyttö, jotka kääntyvät vastakkaisiin suuntiin, on toinen kokoonpano, jota käytetään torjumaan vääntömomentin vaikutuksia lentokoneeseen ilman vääntömomentin vastaista roottoria. Tämä mahdollistaa sen, että hännän roottorin normaalisti tarvittava teho voidaan siirtää kokonaan pääroottoriin, mikä lisää lentokoneen tehokkuutta ja nostokykyä. On olemassa useita yleisiä kokoonpanoja, jotka käyttävät vastakkaista pyörimisvaikutusta roottorikoneen hyödyksi:

• Tandemroottorit ovat kaksi vastakkain pyörivää roottoria, joista toinen on asennettu toisen taakse.
• Poikittaiset roottorit ovat vastakkain pyörivien roottorien pari, jotka on asennettu poikittain kiinteiden siipien tai tukijalkojen rakenteisiin. Nyt rototoreissa käytettyjä varhaismallisia helikoptereita oli käytetty niitä.
• Koaksiaaliroottorit ovat kaksi vastakkain pyörivää roottoria, jotka on asennettu päällekkäin samalla akselilla.
• Välissä olevat roottorit ovat kaksi vastakkain pyörivää roottoria, jotka on asennettu lähelle toisiaan riittävän kulmassa, jotta roottorit voivat liittyä lentokoneen yläosan yli törmäämättä. Tätä hyödyntäviä lentokoneita kutsutaan tahdistimiksi .
• Moniroottorit käyttävät kolmea tai useampaa roottoria. Tiettyjä termejä käytetään myös riippuen tarkka määrä roottorien, kuten tricopter , quadcopter , hexacopter ja octocopter kolme roottorit neljä roottorit, kuusi roottorit ja kahdeksan roottorit vastaavasti joista quadcopter on yleisin. Monirottoreita käytetään pääasiassa droneissa, ja niitä käytetään harvoin lentokoneissa, joissa on ihmisohjaaja.

Kärkisuihkumallit antavat roottorin työntää itsensä ilman läpi ja välttää vääntömomentin syntymisen.

Moottorit

Helikopterissa käytetyn moottorin (moottorien) määrä, koko ja tyyppi määrittävät kyseisen helikopterimallin koon, toiminnon ja suorituskyvyn. Varhaisimmat helikopterimoottorit olivat yksinkertaisia ​​mekaanisia laitteita, kuten kuminauhoja tai karaja, jotka laskivat helikopterien koon leluihin ja pieniin malleihin. Puoli vuosisataa ennen ensimmäistä lentokonetta käytettiin höyrykoneita helikopterin aerodynamiikan ymmärtämisen kehittämiseksi, mutta rajoitettu teho ei sallinut miehitettyä lentoa. Polttomoottorin käyttöönotosta 1800 -luvun lopulla tuli vesipiste helikopterien kehittämiselle, kun moottoreita alettiin kehittää ja valmistaa niin tehokkaiksi, että helikopterit pystyivät nostamaan ihmisiä.

Varhaisissa helikopterisuunnitteluissa käytettiin mittatilaustyönä valmistettuja moottoreita tai lentokoneisiin suunniteltuja pyörömoottoreita, mutta nämä korvattiin pian tehokkaammilla automoottoreilla ja radiaalimoottoreilla . Ainoa, rajoittava tekijä helikopterien kehityksessä 1900-luvun ensimmäisellä puoliskolla oli, että moottorin tuottama teho ei kyennyt voittamaan moottorin painoa pystysuorassa lennossa. Tämä voitettiin varhaisissa onnistuneissa helikoptereissa käyttämällä pienimpiä saatavilla olevia moottoreita. Kun kompakti, litteä moottori kehitettiin, helikopteriteollisuus löysi kevyemmän voimalaitoksen, joka oli helppo sovittaa pieniin helikoptereihin, vaikka säteittäisiä moottoreita käytettiin edelleen suuremmissa helikoptereissa.

Turbiinimoottorit mullistivat ilmailualan; ja helikopterikäyttöön tarkoitettu turboakselimoottori, jonka edellä mainittu Kaman K-225 johti joulukuussa 1951, antoi lopulta helikoptereille moottorin, jolla oli suuri teho ja pieni paino. Turboakselit ovat myös luotettavampia kuin mäntämoottorit, etenkin kun he tuottavat helikopterin vaatimaa korkeaa tehoa. Turboakselimoottori pystyttiin skaalaamaan suunnitellun helikopterin kokoon, joten kaikki paitsi kevyimmät helikopterimallit saavat nykyään turbiinimoottorit.

Erityisiä suihkumoottoreita, jotka on kehitetty ohjaamaan roottoria roottorin kärjistä, kutsutaan suuttimiksi . Etäkompressorilla toimivista kärkisuihkuista käytetään nimitystä kylmäkärkiset suihkut, kun taas polttoputkella toimivista suuttimista käytetään nimitystä kuumakärkiset suihkut. Esimerkki kylmäsuihkukopterista on Sud-Ouest Djinn ja esimerkki kuumakärkisestä suihkukoneesta on YH-32 Hornet .

Jotkut radio-ohjattavat helikopterit ja pienemmät helikopterityyppiset miehittämättömät ilma-alukset käyttävät sähkömoottoria tai moottoripyörämoottoria. Radio-ohjattavissa helikoptereissa voi olla myös mäntämoottoreita, jotka käyttävät muita polttoaineita kuin bensiiniä, kuten nitrometaania . Jotkut helikoptereissa yleisesti käytetyt turbiinimoottorit voivat myös käyttää biodieseliä lentopolttoaineen sijasta.

Siellä on myös ihmisten käyttämiä helikoptereita .

Lentosäätimet

Helikopterissa on neljä lennonhallintatuloa. Nämä ovat sykliset, kollektiiviset, vääntömomentin vastaiset polkimet ja kaasu. Syklinen ohjaus sijaitsee yleensä lentäjän jalkojen välissä ja sitä kutsutaan yleisesti sykliseksi tikuksi tai vain sykliseksi . Useimmissa helikoptereissa syklinen on samanlainen kuin ohjaussauva. Kuitenkin Robinson R22 ja Robinson R44 on ainutlaatuinen teetering baari syklinen ohjausjärjestelmä ja vähän helikoptereita on syklinen ohjaus, joka laskeutuu ohjaamoon ylhäältä päin.

Säädintä kutsutaan sykliseksi, koska se muuttaa päälapojen syklistä nousua . Tuloksena on roottorilevyn kallistaminen tiettyyn suuntaan, jolloin helikopteri liikkuu siihen suuntaan. Jos ohjain työntää sykliä eteenpäin, roottorilevy kallistuu eteenpäin ja roottori tuottaa työntövoiman eteenpäin. Jos ohjaaja työntää syklin sivulle, roottorilevy kallistuu tälle puolelle ja tuottaa työntövoimaa siihen suuntaan, jolloin helikopteri leijuu sivuttain.

Kollektiivinen noususäädin tai -kollektiivi sijaitsee ohjaajan istuimen vasemmalla puolella, ja siinä on säädettävä kitkasäädin tahattoman liikkeen estämiseksi. Kollektiivi muuttaa kaikkien pääroottorin siipien nousukulmaa yhdessä (eli kaikki samanaikaisesti) ja niiden asennosta riippumatta. Siksi, jos syötetään kollektiivisesti, kaikki siivet vaihtuvat tasaisesti ja tuloksena on, että helikopteri nousee tai laskee korkeudessa.

Swashplate ohjaa yhteisiä ja syklinen piki tärkeimmistä terät. Kelauslevy liikkuu ylös ja alas pääakselia pitkin muuttaakseen molempien terien nousua. Tämä saa helikopterin työntämään ilmaa alaspäin tai ylöspäin hyökkäyskulmasta riippuen . Keulalevy voi myös muuttaa kulmaaan siirtääkseen terien kulmaa eteen- tai taaksepäin tai vasemmalle ja oikealle, jotta helikopteri liikkuu näihin suuntiin.

Vääntömomentin vastaiset polkimet sijaitsevat samassa asennossa kuin kiinteän siiven lentokoneen peräsimen polkimet, ja ne palvelevat samaa tarkoitusta, nimittäin ohjaamaan suuntaa, johon lentokoneen nokka osoittaa. Polkimen painaminen tiettyyn suuntaan muuttaa hännän roottorin siipien nousua, lisää tai vähentää peräroottorin tuottamaa työntövoimaa ja saa nenän heilumaan käytetyn polkimen suuntaan. Polkimet muuttavat mekaanisesti hännän roottorin nousua muuttamalla syntyvän työntövoiman määrää.

Helikopteriroottorit on suunniteltu toimimaan kapealla kierroslukualueella . Kaasu ohjaa moottorin tuottamaa tehoa, joka on kytketty roottoriin kiinteällä suhteella. Kaasun tarkoituksena on ylläpitää tarpeeksi moottorin tehoa pitämään roottorin kierrosluku sallituissa rajoissa niin, että roottori tuottaa tarpeeksi nostoa lentoa varten. Yksimoottorisissa helikoptereissa kaasuvipu on moottoripyörän tyyppinen kierrekahva, joka on asennettu kollektiiviseen ohjaukseen, kun taas kaksimoottorisissa helikoptereissa on voimansiirtovipu jokaiselle moottorille.

Yhdistetty helikopteri

Yhdistelmähelikopterissa on lisäjärjestelmä työntövoimaa ja tyypillisesti pieniä, kiinteitä siipiä varten . Tämä purkaa roottorin risteilyllä, mikä mahdollistaa sen pyörimisen hidastamisen , mikä lisää lentokoneen enimmäisnopeutta. Lockheed AH-56A Cheyenne siirretään jopa 90% sen moottorin teho on työntäjä potkuriin aikana eteenpäin lennon.

Lento

Helikopterilla on kolme peruslento -oloa: lentäminen, suuntaus eteenpäin ja siirtyminen näiden kahden välillä.

Vie hiiri

Lentäminen on helikopterin lentämisen haastavin osa. Tämä johtuu siitä, että helikopteri tuottaa ilmassa leijaillessaan omaa puhallista ilmaansa, joka vaikuttaa rungon ja lennonohjauspintojen kanssa. Lopputuloksena on ohjaajan jatkuva ohjaustulo ja korjaukset, jotta helikopteri pysyy siellä, missä sen on oltava. Tehtävän monimutkaisuudesta huolimatta ohjaustulot hoverissa ovat yksinkertaisia. Syklistä käytetään poistumaan vaakasuorasta tasosta, eli ohjaamaan eteenpäin ja taaksepäin, oikealle ja vasemmalle. Ryhmää käytetään korkeuden ylläpitämiseen. Polkimia käytetään ohjaamaan nenän suuntaa tai suuntaa . Näiden säätimien vuorovaikutus tekee leijuttamisesta niin vaikeaa, koska minkä tahansa säätimen säätö vaatii kahden muun säätämistä ja luo jatkuvan korjauksen syklin.

Siirtyminen lentämisestä eteenpäin

Kun helikopteri siirtyy lentämisestä eteenpäin, se siirtyy translatiiviseen hissiin, joka tarjoaa lisähissin lisäämättä tehoa. Tämä tila ilmenee tyypillisesti silloin, kun nopeus saavuttaa noin 16–24 solmua (30–44 km/h; 18–28 mph), ja se voi olla tarpeen helikopterille lennon saamiseksi.

Lento eteenpäin

Eteenpäin suuntautuvassa lennossa helikopterin ohjaimet toimivat enemmän kuin kiinteän siiven lentokoneet. Syklisen eteenpäin siirtämisen seurauksena nenä nousee alas, minkä seurauksena nopeus kasvaa ja korkeus laskee. Syklisen perässä nenä nousee, mikä hidastaa helikopteria ja saa sen kiipeämään. Kollektiivin (voiman) lisääminen samalla, kun ilmanopeus pysyy vakiona, saa aikaan nousun, kun taas kollektiivin pieneneminen aiheuttaa laskeutumisen. Näiden kahden sisääntulon koordinointi, alaspäin kollektiivinen plus perässä syklinen tai ylöspäin kollektiivinen plus eteenpäin syklinen, johtaa nopeuden muutoksiin säilyttäen vakion korkeuden. Polkimet palvelevat samaa toimintoa sekä helikopterissa että kiinteän siiven lentokoneessa tasaisen lennon ylläpitämiseksi. Tämä tehdään käyttämällä polkimen tuloa mihin suuntaan tahansa tarvitaan pallon keskittämiseksi käännöksen ja pankin osoittimeen .

Käyttää

Helikopterin toimintaominaisuuksien - sen nousukyvyn ja laskeutumisen pystysuorassa ja leijuessaan pitkiä aikoja - sekä lentokoneen käsittelyominaisuuksien vuoksi alhaisen nopeuden vuoksi se on valittu suorittamaan tehtäviä, joita ei aiemmin ollut mahdollisia muiden lentokoneiden kanssa, tai niiden suorittaminen kentällä oli aikaa tai työtä vaativaa. Nykyään helikopteri käyttöjä ovat kuljetus ihmisiä ja rahtia, sotilaskäyttöön, rakennus-, palontorjunta, etsintä ja pelastus , matkailu- , sairaankuljetukseen, lainvalvonta, maatalouden, uutiset ja media , ja ilmatarkkailu mm.

Helikopteria, jota käytetään kuormien kuljettamiseen, joka on kytketty pitkiin kaapeleihin tai nostolenkkeihin, kutsutaan ilma -nosturiksi . Ilmanostureita käytetään raskaiden laitteiden, kuten radiolähetystornien ja suurten ilmastointilaitteiden, sijoittamiseen korkeiden rakennusten päälle tai kun esine on nostettava syrjäiselle alueelle, kuten radiotornille mäki tai vuori. Helikoptereita käytetään puunosturina hakkuuteollisuudessa puiden nostamiseen maastosta, jossa ajoneuvot eivät voi matkustaa ja joissa ympäristönäkökohdat kieltävät teiden rakentamisen. Näitä toimintoja kutsutaan pitkäsiimaksi kuorman kantamiseen käytettävän pitkän, yhden nostoköyden vuoksi.

Historian suurin yksittäinen helikopteritoiminta ilman taistelua oli vuoden 1986 Tšernobylin ydinonnettomuuden jälkeinen katastrofinhallintaoperaatio . Sadat lentäjät osallistuivat lento- ja tarkkailutehtäviin ja tekivät kymmeniä lentomatkoja päivässä useiden kuukausien ajan.

" Helitack " on helikoptereiden käyttö metsäpalojen torjunnassa . Helikoptereita käytetään ilmatorjuntaan ( vesipommituksiin ), ja ne voidaan varustaa säiliöillä tai kuljettaa helikoptereita . Helibuckets, kuten Bambi -kauha, täytetään yleensä upottamalla kauha järviin, jokiin, säiliöihin tai kannettaviin säiliöihin. Helikoptereihin asennetut säiliöt täytetään letkusta helikopterin ollessa maassa tai vesi imetään järvistä tai säiliöistä riippuvan snorkkelin läpi helikopterin leijuessa vesilähteen yli. Helitack helikoptereita käytetään myös toimittaa palomiehille, jotka Rappel alas syrjäisille seuduille, ja täydentämään varastojaan palomiehiä. Yleisiä palontorjuntahelikoptereita ovat muun muassa Bell 205 ja Erickson S-64 Aircrane Helitanker.

Helikoptereita käytetään ilmaa ambulanssit varten hätätilanteissa lääkärin apua tilanteissa, kun ambulanssi ei voi helposti tai nopeasti päästä paikalle, tai ei voi kuljettaa potilaan lääketieteen laitoksen ajoissa. Helikoptereita käytetään myös silloin, kun potilaita on kuljetettava sairaalalaitosten välillä, ja lentoliikenne on käytännöllisin tapa. Ilma -ambulanssihelikopteri on varustettu vakauttamaan ja tarjoamaan rajoitettua lääketieteellistä hoitoa potilaalle lennon aikana. Helikoptereiden käyttöä ilma -ambulansseina kutsutaan usein nimellä " MEDEVAC ", ja potilaita kutsutaan "ilmakuljetuksiksi" tai "medevacediksi". Tämä käyttö oli edelläkävijä Korean sodassa , jolloin aika päästä lääketieteelliseen laitokseen lyhennettiin kolmeen tuntiin kahdeksasta tunnista, jotka tarvittiin toisessa maailmansodassa , ja edelleen kahteen tuntiin Vietnamin sodan vuoksi .

Poliisilaitokset ja muut lainvalvontaviranomaiset käyttävät helikoptereita etsiessään epäiltyjä. Koska helikopterit voivat saavuttaa ainutlaatuisen ilmakuvan, niitä käytetään usein yhdessä poliisin kanssa paikan päällä raportoimaan epäiltyjen sijainneista ja liikkeistä. Ne on usein asennettu valaistus- ja lämpöanturilaitteilla yöretkiä varten.

Sotilaat käyttävät hyökkäyshelikoptereita ilmahyökkäyksiin maan kohteisiin. Tällaiset helikopterit on asennettu ohjustenheittimiin ja minipistooleihin . Kuljetushelikoptereista käytetään lautta joukkoja ja tarvikkeita, jossa puute kiitoradalle tekisi liikenteen kautta kiinteän siipi lentokone mahdoton. Kuljetushelikoptereiden käyttöä joukkojen toimittamiseen hyökkäysvoimana kohdetta vastaan ​​kutsutaan " ilmahyökkäykseksi ". Yritykset ovat kehittäneet erikokoisia miehittämättömiä ilmajärjestelmiä (UAS) helikopterijärjestelmiä sotilaalliseen tiedusteluun ja valvontatehtäviin . Merivoimien käyttää myös helikoptereita varustettu upotus kaiku ja sukellusveneiden vastaisen sodankäynnin , koska ne voivat toimia pienistä aluksista.

Öljy -yhtiöt tilaavat helikoptereita työntekijöiden ja osien siirtämiseksi nopeasti merelle tai syrjäisiin paikkoihin. Nopeusetu veneisiin verrattuna tekee helikoptereiden korkeista käyttökustannuksista kustannustehokkaita öljyalustojen toiminnan jatkumisen varmistamiseksi. Eri yritykset ovat erikoistuneet tällaiseen toimintaan.

NASA kehittää Mars -helikopteria , 1,8 kg: n helikopteria, joka käynnistetään Marsin tutkimiseen (yhdessä roverin kanssa) vuonna 2020. Koska Marsin ilmakehä on 100 kertaa ohuempi kuin Maan, sen kaksi terää pyörii lähes 3000 kierrosta minuutissa, noin 10 kertaa nopeampi kuin maanpäällisen helikopterin.

Markkinoida

Vuonna 2017, 926 siviilihelikoptereissa laivattiin for $ 3,68 miljardia johdolla Airbusin helikopterit kanssa $ 1.87 Hyödyllinen hinta miljardia 369 roottori, Leonardo helikopterit kanssa $ 806 miljoonaa 102 (ensimmäinen kolme neljäsosaa vain), Bell Helicopter kanssa $ 696 miljoonaa 132, sitten Robinson Helicopter kanssa 161 miljoonaa dollaria hintaan 305.

Lokakuuhun 2018 mennessä käytössä olevia ja varastoituja 38570 helikopterilaivastoa siviili- tai viranomaisoperaattoreilla johti Robinson-helikopteri 24,7 prosentilla, jota seurasivat Airbus-helikopterit 24,4 prosentilla, sitten Bell 20,5 ja Leonardo 8,4 prosenttia, venäläiset helikopterit 7,7 prosenttia, Sikorsky Aircraft 7,2%, MD -helikopterit 3,4%ja muut 2,2%. Yleisin malli on mäntä Robinson R44 5600, sitten H125/ AS350 3600 yksiköllä ja Bell 206 3400. Useimmat olivat Pohjois-Amerikassa 34,3%: lla, sitten Euroopassa 28,0%: lla, jota seurasivat Aasian ja Tyynenmeren alue 18,6%, Latinalainen Amerikka 11,6%, Afrikka 5,3% ja Lähi-itä 1,7%.

Historia

Varhainen suunnittelu

Ensimmäiset viittaukset pystylentoon tulivat Kiinasta. Noin 400 eaa. Lähtien kiinalaiset lapset ovat leikkineet lentävillä bambuleluilla (tai kiinalaisella topilla). Tämä bambukopteri pyöritetään pyörittämällä roottoriin kiinnitettyä tikkua. Linkous nostaa ja lelu lentää, kun se vapautetaan. 4.-luvulla jKr Taolainen kirja Baopuzi jonka Ge Hong (抱朴子"Master jotka Embraces Yksinkertaisuus") kuulemma kuvaa joitakin ajatuksia ominaista pyörivä siipi lentokoneen.

Kiinalaisen helikopterilelun kaltaisia ​​malleja esiintyi joissakin renessanssimaalauksissa ja muissa teoksissa. 1800 -luvulla ja 1800 -luvun alussa länsimaiset tiedemiehet kehittivät lentäviä koneita kiinalaisen lelun perusteella.

Vasta 1480 -luvun alussa, kun italialainen polymath Leonardo da Vinci loi mallin koneelle, jota voitaisiin kuvata " ilmaruuviksi ", pystyttiin saavuttamaan pystysuora lento. Hänen muistiinpanonsa ehdottivat, että hän rakensi pieniä lentäviä malleja, mutta ei ollut viitteitä mistään säännöksestä, joka estäisi roottorin pyörimästä. Tieteellisen tiedon lisääntyessä ja hyväksyttyään ihmiset jatkoivat ajamista pystysuorasta lennosta.

Heinäkuussa 1754 venäläinen Mihail Lomonosov oli kehittänyt pienen koaksiaalisen mallin, joka oli mallinnettu Kiinan yläosan mukaan, mutta jota käytettiin käämitysjousilaitteella, ja esitteli sen Venäjän tiedeakatemialle . Se oli virtansa jousi, ja on ehdotettu menetelmää nostaa meteorologisten välineitä. Vuonna 1783 Christian de Launoy ja hänen mekaanikkonsa Bienvenu käyttivät koaksiaalista versiota kiinalaisesta yläosasta mallissa, joka koostui vastakkain pyörivistä kalkkunan höyhenistä roottorinlapoina, ja vuonna 1784 esittivät sen Ranskan tiedeakatemialle . Sir George Cayley , joka vaikutti lapsuuden ihastumisesta kiinalaiseen lentävään yläosaan, kehitti höyhenmallin, joka on samanlainen kuin Launoy ja Bienvenu, mutta jossa on kuminauhat. Vuosisadan loppuun mennessä hän oli edennyt käyttämään tinalevyjä roottorinlapoille ja jousia teholle. Hänen kirjoituksistaan ​​kokeistaan ​​ja malleistaan ​​tulee vaikutusvaltaisia ​​tulevia ilmailun edelläkävijöitä. Alphonse Pénaud kehitti myöhemmin vuonna 1870 koaksiaaliroottorimallisia helikopterileluja, joissa oli myös kuminauhat. Yksi näistä leluista, jonka heidän isänsä antoi lahjaksi, inspiroisi Wright -veljiä toteuttamaan unelmaa lennosta.

Vuonna 1861 sanan "helikopteri" keksi ranskalainen keksijä Gustave de Ponton d'Amécourt , joka esitteli pienen höyrykäyttöisen mallin. Mallia juhlittiin uuden metallin, alumiinin, innovatiivisena käyttönä, mutta se ei koskaan noussut maasta. D'Amecourtin kielellinen panos selviäisi lopulta kuvatakseen hänen suunnittelemansa pystysuoran lennon. Höyryteho oli suosittu myös muiden keksijöiden keskuudessa. Vuonna 1878 italialaisen Enrico Forlaninin miehittämätön ajoneuvo, jota myös käytti höyrykone, nousi 12 metrin korkeuteen, missä se leijui noin 20 sekuntia pystysuuntaisen nousun jälkeen. Emmanuel Dieuaiden höyrykäyttöisessä rakenteessa oli vastakkain pyörivät roottorit, jotka toimivat maan kattilan letkun kautta. Vuonna 1887 pariisilainen keksijä Gustave Trouvé rakensi ja lensi sidotun sähkömallin helikopterin.

Heinäkuussa 1901 Hermann Ganswindtin helikopterin neitolento tapahtui Berlin-Schönebergissä; tämä oli luultavasti ensimmäinen ilmaa raskaampi moottorikäyttöinen lento, joka kuljetti ihmisiä. Max Skladanowsky otti tapahtuman kattavan elokuvan , mutta se on kadonnut .

Vuonna 1885 James Gordon Bennett, Jr. , myönsi Thomas Edisonille 1 000 dollaria (mikä vastaa 29 000 dollaria nykyään) kokeiden suorittamiseksi lennon kehittämiseksi. Edison rakensi helikopterin ja käytti paperia pörssikurssiin luodakseen puuvillaa , jolla hän yritti käyttää polttomoottoria. Helikopteri vaurioitui räjähdyksissä ja yksi hänen työntekijöistään paloi pahasti. Edison kertoi, että hänen kokeilujensa perusteella menestyminen vaatii moottorin, jonka suhde on 3-4 kiloa tuotettua hevosvoimaa kohti. Ján Bahýľ , slovakialainen keksijä, sovitti polttomoottorin käyttämään helikopterimalliaan, joka saavutti 0,5 metrin korkeuden vuonna 1901. 5. toukokuuta 1905 hänen helikopterinsa nousi 4 metriin ja lensi yli 1500 metriä (4900 jalkaa). Vuonna 1908 Edison patentoi oman mallinsa helikopterille, joka toimii bensiinimoottorilla ja jossa on laatikkoleijat, jotka on kiinnitetty mastoon roottorin kaapeleilla, mutta se ei koskaan lentänyt.

Ensimmäiset lennot

Vuonna 1906 kaksi ranskalaista veljeä, Jacques ja Louis Breguet , alkoivat kokeilla helikopterien ilmakanavia. Vuonna 1907 näistä kokeista saatiin Gyroplane No.1 , mahdollisesti varhaisin tunnettu esimerkki nelikopterista. Vaikka päivämäärästä on jonkin verran epävarmuutta, Gyroplane No.1 nosti lentäjänsä ilmaan noin 0,6 metriä minuutiksi, joskus 14. elokuuta - 29. syyskuuta 1907. Gyroplane nro  1 osoittautui erittäin epävakaaksi ja vaati miestä lentokoneen rungon jokaisessa kulmassa pitämään sen vakaana. Tästä syystä Gyroplanen nro  1 lentoja pidetään helikopterin ensimmäisenä miehitettynä lennona, mutta ei ilmaisena tai sitomattomana.

Samana vuonna toinen ranskalainen keksijä Paul Cornu suunnitteli ja rakensi Cornu-helikopterin, jossa käytettiin kahta 6,1 metrin (20 jalan) vastakkain pyörivää roottoria, joita käytettiin 24 hv: n (18 kW) Antoinette- moottorilla. 13. marraskuuta 1907 se nosti keksijänsä 0,3 metriin ja pysyi ylhäällä 20 sekuntia. Vaikka tämä lento ei ylittänyt Gyroplanen nro 1 lentoa, sen ilmoitettiin olevan ensimmäinen todella vapaa lento lentäjän kanssa. Cornun helikopteri suoritti vielä muutaman lennon ja saavutti lähes 2,0 metrin korkeuden, mutta se osoittautui epävakaaksi ja hylättiin.

Vuonna 1911 slovenialainen filosofi ja taloustieteilijä Ivan Slokar patentoi helikopterikonfiguraation.

Tanskalainen keksijä Jacob Ellehammer rakensi Ellehammer-helikopterin vuonna 1912. Se koostui rungosta, joka oli varustettu kahdella vastakkaisella pyörivällä kiekolla, joista jokaisessa oli kuusi siipeä kehänsä ympäri. Sisätestien jälkeen lentokone esiteltiin ulkona ja teki useita ilmaisia ​​nousuja. Kokeet helikopterilla jatkuivat syyskuuhun 1916 asti, jolloin se kaatui lentoonlähdön aikana ja tuhosi sen roottorit.

Aikana maailmansodan , Itävalta-Unkari kehitti PKZ , kokeellinen helikopterin prototyypin, jossa kaksi konetta rakennettu.

Varhainen kehitys

1920-luvun alussa argentiinalainen Raúl Pateras-Pescara de Castelluccio esitteli Euroopassa työskennellessään yhden ensimmäisistä onnistuneista syklisen sävellyksen sovelluksista. Koaksiaaliset, vastakkain pyörivät kaksitasoiset roottorit voivat vääntyä lisäämään ja vähentämään syklisesti niiden tuottamaa nostoa. Roottorin napaa voidaan myös kallistaa muutaman asteen eteenpäin, jolloin lentokone voi liikkua eteenpäin ilman erillistä potkuria työntämään tai vetämään sitä. Pateras-Pescara pystyi myös osoittamaan autorotaation periaatteen . Tammikuuhun 1924 mennessä Pescaran helikopteri nro  1 testattiin, mutta sen todettiin olevan alitehoinen eikä pystynyt nostamaan omaa painoaan. Hänen 2F: nsä menestyi paremmin ja teki ennätyksen. Ison-Britannian hallitus rahoitti Pescaran jatkotutkimusta, joka johti helikopteriin nro 3, jonka voimanlähteenä oli 250 hevosvoiman (190 kW) säteittäinen moottori, joka kykeni lentämään jopa kymmenen minuuttia.

Maaliskuussa 1923 Time Magazine raportoi, että Thomas Edison lähetti tohtori George de Bothezaatille onnittelut onnistuneesta helikopterikoelennosta. Edison kirjoitti: "Tietääkseni olet tuottanut ensimmäisen onnistuneen helikopterin." Helikopteri testattiin McCook's Fieldillä ja pysyi ilmassa 2 minuuttia ja 45 sekuntia 15 jalan korkeudessa.

14. huhtikuuta 1924 ranskalainen Étienne Oehmichen teki ensimmäisen helikopterin maailmanennätyksen, jonka Fédération Aéronautique Internationale (FAI) tunnusti , lentäen nelikopterikopteriaan 360 metriä (1180 jalkaa). 18.  huhtikuuta 1924 Pescara voitti Oemichenin ennätyksen ja lensi 736 metrin (2415 jalkaa) etäisyyden 4 minuutissa ja 11 sekunnissa (noin 13 km/h). 1,8 metriä (6 jalkaa). Toukokuun 4.  päivänä Oehmichen suoritti ensimmäisen yhden kilometrin suljetun helikopterilennon 7 minuutissa 40 sekunnissa koneellaan nro 2.

Yhdysvalloissa George de Bothezat rakensi nelikopterisen helikopterin de Bothezat -helikopterin Yhdysvaltain armeijan ilmavoimille, mutta armeija peruutti ohjelman vuonna 1924, ja lentokone romutettiin.

Albert Gillis von Baumhauer , hollantilainen ilmailuinsinööri, alkoi opiskella roottorikoneiden suunnittelua vuonna 1923. Hänen ensimmäinen prototyypinsä "lensi" ("hyppäsi" ja leijui todellisuudessa) 24. syyskuuta 1925 hollantilaisen armeijan ilma-asejoukon kapteeni Floris Albert van Heijstin kanssa. ohjaimet. Van Heijstin käyttämät säätimet olivat von Baumhauerin keksintöjä, syklisiä ja kollektiivisia . Ison -Britannian ilmailuministeriö myönsi 31.  tammikuuta 1927 von Baumhauerille patentit hänen jaksottaiseen ja kollektiiviseen valvontaansa patentin numerolla 265 272.

Vuonna 1927 saksalainen Engelbert Zaschka rakensi helikopterin, joka oli varustettu kahdella roottorilla, jossa gyroskooppia käytettiin vakauden lisäämiseen ja joka toimii energian varaajana liukuvassa lennossa laskeutumista varten. Zaschkan kone, ensimmäinen helikopteri, joka koskaan toimi niin menestyksekkäästi pienoiskoossa, ei vain nouse ja laskeudu pystysuoraan, vaan pystyy pysymään paikallaan kaikilla korkeuksilla.

Vuonna 1928 unkarilainen ilmailuinsinööri Oszkár Asbóth rakensi helikopterin prototyypin, joka nousi ja laskeutui vähintään 182 kertaa, ja yhden lennon enimmäiskesto oli 53 minuuttia.

Vuonna 1930 italialainen insinööri Corradino D'Ascanio rakensi koaksiaalisen helikopterin D'AT3. Hänen suhteellisen suuressa koneessaan oli kaksi, kaksiteräistä, vastakkaisesti pyörivää roottoria. Ohjaus saavutettiin käyttämällä siipiä tai servokielekkeitä terien takareunoilla, minkä muut helikopterisuunnittelijat, kuten Bleeker ja Kaman, omaksuivat myöhemmin. Kolme pientä potkuria, jotka oli asennettu lentokoneen runkoon, käytettiin ylimääräiseen nousu-, rulla- ja kääntöohjaukseen. D'AT3: lla oli vaatimattomat FAI -nopeus- ja korkeusennätykset ajalta, mukaan lukien korkeus (18 m tai 59 jalkaa), kesto (8 minuuttia 45 sekuntia) ja lennetty matka (1078 m tai 3540 jalkaa).

Ensimmäinen käytännöllinen roottori

Espanjalainen ilmailuinsinööri ja lentäjä Juan de la Cierva keksi autogyron 1920 -luvun alussa ja siitä tuli ensimmäinen käytännöllinen roottorikone. Vuonna 1928 de la Cierva lensi onnistuneesti autogyrolla Englannin kanaalin yli Lontoosta Pariisiin. Vuonna 1934 autogyrosta tuli ensimmäinen roottorikone, joka onnistui nousemaan ja laskeutumaan laivan kannelle. Samana vuonna autogyro otettiin Espanjan armeijan palvelukseen Asturian kapinan aikana , ja siitä tuli ensimmäinen rotolaivan sotilaskäyttö. Autogyroja palkattiin myös New Jerseyssä ja Pennsylvaniassa postin ja sanomalehtien jakeluun ennen helikopterin keksimistä. Vaikka heillä ei ole todellista pystysuuntaista lentokapasiteettia, autogyro -työ on helikopterianalyysin perusta.

Yhden nostoroottorin menestys

Neuvostoliitossa Boris N. Yuriev ja Aleksei M.Cheremukhin, kaksi ilmailualan insinööriä, jotka työskentelivät Tsentralniy Aerogidrodinamicheskiy -instituutissa (TsAGI tai Central Aerohydrodynamic Institute), rakensivat ja lensivät yhden hissiroottorin TsAGI 1-EA, joka käytti avoin letkukehys, neliteräinen päähissiroottori ja kaksisarjat halkaisijaltaan 1,8 metriä, kaksiteräiset vääntömomentin roottorit: yksi kaksi sarjaa nenässä ja yksi kaksi sarjaa hännässä. Virtansa kahdesta M-2 voimalaitokset, ajan mitoitettu kopiota Gnome Monosoupape 9 tyypin B-2 100 CV lähdön pyörivä moottori maailmansodan I TsAGI 1-EA teki useita matalalla lennot. 14. elokuuta 1932 mennessä Cheremukhin onnistui saamaan 1-EA: n epäviralliseen 605 metrin korkeuteen, mikä rikkoi d'Ascanion aikaisemman saavutuksen. Koska Neuvostoliitto ei ollut vielä FAI: n jäsen , Cheremukhinin ennätys jäi kuitenkin tunnustamatta.

Venäläinen insinööri Nicolas Florine rakensi ensimmäisen kaksois -tandemroottorikoneen suorittamaan ilmaisen lennon. Se lensi Sint-Genesius- Rodessa , Laboratoire Aérotechnique de Belgiquessa (nykyinen von Karman-instituutti ) huhtikuussa 1933, ja saavutti kuuden metrin korkeuden ja kahdeksan minuutin kestävyyden. Florine valitsi samanaikaisesti pyörivän kokoonpanon, koska roottorien gyroskooppinen vakaus ei kumota. Siksi roottorit oli käännettävä hieman vastakkaisiin suuntiin vääntömomentin vastaiseksi. Saranattomien roottorien ja rinnakkaiskierron käyttäminen minimoi myös rungon rasituksen. Tuolloin se oli yksi vakaimmista helikoptereista.

Bréguet-Dorand Gyroplane Laboratoire rakennettiin vuonna 1933. Se oli vastakkain pyörivä koaksiaalinen helikopteri. Useiden maakoekokeiden ja onnettomuuden jälkeen se lensi ensin 26. kesäkuuta 1935. Lyhyessä ajassa lentokone teki ennätyksiä lentäjä Maurice Claissen ohjauksessa. 14. joulukuuta 1935 hän teki ennätyksen suljetun kierroksen lennosta, jonka halkaisija oli 500 metriä (1600 jalkaa). Seuraavana vuonna, 26. syyskuuta 1936, Claisse saavutti korkeusennätyksen 158 metriä (518 jalkaa). Ja lopuksi 24. marraskuuta 1936 hän asetti tunnin, kahden minuutin ja 50 sekunnin lennon kestoennätyksen 44 kilometrin (27 mailin) ​​suljetulla kierroksella 44,7 kilometriä tunnissa (27,8 mph). Lentokone tuhoutui 1943 jota Allied airstrike klo Villacoublay lentokentällä.

Amerikkalaiset yhden roottorin alkeet

Amerikkalainen keksijä Arthur M. Young aloitti mallin helikoptereiden suunnittelun vuonna 1928 käyttämällä muunnettuja sähkömoottorimoottoria roottorin pään ajamiseen. Young keksi tukijalan ja patentoi sen pian. Yhteinen ystävä esitteli Youngin Lawrence Dalelle, joka kerran nähdessään hänen työnsä pyysi häntä liittymään Bell Aircraft -yhtiöön. Kun Young saapui Belliin vuonna 1941, hän allekirjoitti patentin ja aloitti työt helikopterilla. Hänen budjetti oli 250 000 dollaria (mikä vastaa 4,4 miljoonaa dollaria tänään) kahden toimivan helikopterin rakentamiseen. Vain kuudessa kuukaudessa he valmistivat ensimmäisen Bell Model 1: n, joka synnytti Bell Model 30: n , jota myöhemmin seurasi Bell 47.

Teollisuuden synty

Heinrich Focke Focke-Wulfissa oli ostanut lisenssin Cierva Autogiro Companylta , joka Frank Kingston Smith Sr.: n mukaan sisälsi "täysin hallittavan syklisen/kollektiivisen pikakeskijärjestelmän". Vastineeksi Cierva Autogiro sai ristiluvan Focke-Achgelis-helikopterien rakentamiseen. Focke suunnitteli maailman ensimmäisen käytännöllisen poikittaisen kaksiroottorisen helikopterin, Focke-Wulf Fw 61: n , joka lensi ensimmäisen kerran kesäkuussa 1936. Fw 61 oli lentänyt yli 2400 metriä korkeammalla nopeudella 190 mailia tunnissa. h). Autogiron kehittäminen ohitti nyt keskittymisen helikoptereihin.

Toisen maailmansodan aikana natsi -Saksa käytti pieniä määriä helikoptereita tarkkailuun, kuljetukseen ja lääketieteelliseen evakuointiin. Flettner FL 282 Kolibri synchropter -käytä samat määritykset kuin Anton Flettner omien uraauurtava FL 265 -was käytössä Välimeren alueella, kun taas Focke-Achgelis Fa 223 Drache twin-roottoria helikopteri käytettiin Euroopassa. Laajat pommitukset jonka liittoutuneiden esti Saksa tuoteta helikopterit suuria määriä sodan aikana.

Yhdysvalloissa venäläissyntyinen insinööri Igor Sikorsky ja Wynn Laurence LePage kilpailivat Yhdysvaltain armeijan ensimmäisen helikopterin valmistamisesta. LePage sai patenttioikeudet kehittää helikoptereita, jotka on kuvioitu Fw 61: n jälkeen, ja rakensi XR-1: n . Samaan aikaan Sikorsky päätti yksinkertaisemmasta, yhden roottorin rakenteesta, VS-300: sta , joka osoittautui ensimmäiseksi käytännölliseksi yhden nostoroottorin helikopterimalliksi. Kokeiltuaan kokoonpanoja yhden pääroottorin tuottaman vääntömomentin torjumiseksi, Sikorsky asettui yhteen pienempään roottoriin, joka oli asennettu peräpuomiin.

VS-300: sta kehitetty Sikorskyn R-4 oli ensimmäinen suuren mittakaavan massatuotantona toimiva helikopteri, joka tuotti 100 ilma-alusta. R-4 oli ainoa liittoutuneiden helikopteri, joka palveli toisessa maailmansodassa ensisijaisesti etsintään ja pelastamiseen ( USAAF: n 1. ilmavoimien ryhmä ) Burman kampanjassa ; Alaskassa; ja muilla alueilla, joilla on ankara maasto. Kokonaistuotanto saavutti 131 helikopteria, ennen kuin R-4 korvattiin muilla Sikorsky-helikoptereilla, kuten R-5 ja R-6 . Kaikkiaan Sikorsky tuotti yli 400 helikopteria ennen toisen maailmansodan päättymistä.

Kun LePage ja Sikorsky rakensivat helikoptereitaan armeijalle, Bell Aircraft palkkasi Arthur Youngin auttamaan helikopterin rakentamisessa käyttäen Youngin kaksiteräistä purkautuvaa roottorimallia , jossa käytettiin painotettua vakautusta , joka oli sijoitettu 90 asteen kulmaan roottorin lapoihin nähden. Myöhempi Model 30 -helikopteri osoitti suunnittelun yksinkertaisuuden ja helppokäyttöisyyden. Malli 30 kehitettiin Bell 47: ksi , josta tuli ensimmäinen siviilikäyttöön hyväksytty helikopteri Yhdysvalloissa. Useissa maissa tuotettu Bell 47 oli suosituin helikopterimalli lähes 30 vuoden ajan.

Turbiinin ikä

Vuonna 1951 Charles Kaman muutti merivoimien osaston yhteyshenkilöiden kehotuksesta K-225- tahdistinta- suunnittelua kaksiroottoriseen helikopterikonseptiin, jonka Anton Flettner aloitti vuonna 1939 edellä mainitulla Fl 265 -moottorimoottorilla. suunnittelu Saksassa - uudentyyppisellä moottorilla, turboakselimoottorilla . Tämä turbiinimoottorin mukautus tarjosi suuren määrän voimaa Kamanin helikopterille, jonka paino oli pienempi kuin mäntämoottoreiden raskailla moottorilohkoilla ja apukomponenteilla. 11.  joulukuuta 1951 Kaman K-225: stä tuli maailman ensimmäinen turbiinikäyttöinen helikopteri. Kaksi vuotta myöhemmin, 26. maaliskuuta 1954, muutetusta laivaston HTK-1, toisesta Kaman-helikopterista, tuli ensimmäinen kaksoisturbiinikone. Kuitenkin Sud Aviation Alouette II: sta tuli ensimmäinen helikopteri, joka on valmistettu turbiinimoottorilla.

Luotettavat helikopterit, jotka kykenevät vakaaseen lentämiseen, kehitettiin vuosikymmeniä kiinteän siiven lentokoneiden jälkeen. Tämä johtuu suurelta osin korkeammista moottorin tehotiheysvaatimuksista kuin kiinteän siiven lentokoneet. Polttoaineiden ja moottoreiden parantaminen 1900 -luvun ensimmäisellä puoliskolla oli kriittinen tekijä helikopterien kehityksessä. Kevyiden turboahtomoottorien saatavuus 1900-luvun jälkipuoliskolla johti suurempien, nopeampien ja tehokkaampien helikoptereiden kehittämiseen. Vaikka pienemmät ja halvemmat helikopterit käyttävät edelleen mäntämoottoreita, turboakselimoottorit ovat nykyään helikoptereiden suosituin voimalaitos.

Turvallisuus

Suurin nopeusrajoitus

On useita syitä, miksi helikopteri ei voi lentää yhtä nopeasti kuin kiinteäsiipinen lentokone. Kun helikopteri lentää, roottorin ulkokärjet kulkevat terän pituuden ja pyörimisnopeuden määräämällä nopeudella. Liikkuvassa helikopterissa terien nopeus suhteessa ilmaan riippuu kuitenkin helikopterin nopeudesta sekä niiden pyörimisnopeudesta. Eteenpäin roottorin siiven nopeus on paljon suurempi kuin helikopterin itse. On mahdollista, että tämä terä ylittää äänen nopeutta , ja siten tuottaa huomattavasti entistä vetämällä ja tärinää.

Samaan aikaan etenevä terä luo enemmän nostoa eteenpäin, ja vetäytyvä terä tuottaa vähemmän nostoa. Jos lentokone kiihtyy ilmavirtaan, jonka terän kärjet pyörivät, vetäytyvä terä kulkee ilman läpi, joka liikkuu samalla terän nopeudella, eikä nosta lainkaan, mikä aiheuttaa erittäin suuria vääntömomenttijännityksiä keskiakseliin, joka voi kaatua alas vetäytyvän terän puolelle ja aiheuttaa hallinnan menetyksen. Kaksi vastakkaisesti pyörivää terää estävät tämän tilanteen, koska niissä on kaksi etenevää ja kaksi vetäytyvää terää tasapainoisilla voimilla.

Koska etenevällä terällä on korkeampi ilmanopeus kuin vetäytyvällä terällä ja se tuottaa nostohäiriöitä , roottorin siivet on suunniteltu "läpäisemään" - nostamaan ja kiertämään siten, että etenevä terä nousee ylös ja kehittää pienemmän iskukulman. Toisaalta vetäytyvä terä läppää alaspäin, kehittää suuremman iskukulman ja lisää nostoa. Suurilla nopeuksilla roottoriin kohdistuva voima on sellainen, että ne "läpäisevät" liikaa ja vetäytyvä terä voi saavuttaa liian suuren kulman ja jumittua. Tästä syystä helikopterin suurimmalle turvalliselle eteenpäin suuntautuvalle ilmanopeudelle annetaan suunnitteluluokitus nimeltä V _NE , nopeus, älä koskaan ylitä . Lisäksi helikopteri voi lentää nopeudella, jossa liiallinen määrä vetäytyvää terää pysähtyy, mikä aiheuttaa voimakasta tärinää, nousua ja rullaa vetäytyvään terään.

Melu

1900 -luvun loppuvuosina suunnittelijat aloittivat helikopterin melun vähentämisen . Kaupunkiyhteisöt ovat usein ilmaisseet suurta vastustusta meluisasta ilmailusta tai meluisista lentokoneista, ja poliisi- ja matkustajahelikopterit voivat olla epäsuosittuja äänen takia. Uudistukset seurasivat joidenkin kaupunkien helikopterikenttien sulkemista ja hallituksen toimia rajoittaakseen lentoreittejä kansallispuistoissa ja muissa luonnonkauniissa paikoissa.

Tärinä

Tärinän vähentämiseksi kaikissa helikoptereissa on roottorin säätö korkeuden ja painon mukaan. Huonosti säädetty helikopteri voi helposti täristä niin paljon, että se ravistelee itseään. Terän korkeutta säädetään muuttamalla terän nousua. Painoa säädetään lisäämällä tai poistamalla roottorin pään ja/tai terän päätykannen painoja. Useimmissa on myös tärinänvaimentimet korkeudelle ja nousulle. Jotkut käyttävät myös mekaanisia takaisinkytkentäjärjestelmiä värähtelyn havaitsemiseksi ja torjumiseksi. Yleensä takaisinkytkentäjärjestelmä käyttää massaa "vakaana vertailukohtana", ja massasta tuleva linkki käyttää läppää roottorin iskukulman säätämiseksi tärinää vastaan. Säätö voi olla osittain vaikeaa, koska tärinän mittaus on vaikeaa, ja se vaatii yleensä kehittyneitä kiihtyvyysantimia, jotka on asennettu koko runkoon ja vaihteistoihin. Yleisin terän tärinän säätömittausjärjestelmä on stroboskooppisen salamalaitteen käyttö ja roottorin siipien alapuolella olevien maalattujen merkintöjen tai väristen heijastimien tarkkailu. Perinteinen matalan teknologian järjestelmä on asentaa värillinen liitu roottorin kärkiin ja nähdä, kuinka ne merkitsevät pellavalakan. Terveyden ja käytön seurantajärjestelmät (HUMS) tarjoavat tärinänvalvontaa ja roottorin radan ja tasapainon ratkaisuja tärinän rajoittamiseksi. Vaihteiston tärinä vaatii useimmiten vaihteiston kunnostuksen tai vaihdon. Vaihteiston tai voimansiirron tärinä voi olla erittäin haitallista lentäjälle. Vakavimmat vaikutukset ovat kipu, tunnottomuus ja tuntoaistin menettäminen.

Häntäroottorin tehokkuuden menetys

Tavallisella helikopterilla, jossa on yksi pääroottori, pääroottorin siipien kärjet tuottavat pyörrerenkaan ilmassa, joka on spiraalimainen ja pyöreästi pyörivä ilmavirta. Kun vene liikkuu eteenpäin, nämä pyörreet kulkevat veneen taakse.

Kun leijuu eteenpäin vinosti sivutuulessa tai liikkuu eteenpäin vinosuunnassa, pyörivät pyörrepyörät, jotka jäävät pääroottorin siipien kohdalle, kohdistuvat hännän roottorin pyörimiseen ja aiheuttavat epävakautta lennonohjauksessa.

Kun takapyörät törmäävät peräpyörään pyörii samaan suuntaan, tämä johtaa peräroottorin työntövoiman menetykseen. Kun takapyörät pyörittävät pyrstöroottorin vastakkaiseen suuntaan, työntövoima kasvaa. Pyörän roottorin iskukulman säätämiseksi on käytettävä polkimia näiden epävakauksien kompensoimiseksi.

Nämä ongelmat johtuvat siitä, että paljas roottori leikkaa ulkoilmaa ajoneuvon takana. Tämä ongelma häviää, kun pyrstö kanavoidaan sen sijaan käyttämällä hännän sisällä olevaa sisäistä juoksupyörää ja korkeapaineilmasuihkua sivuttain ulos hännästä, koska pääroottorin pyörre ei voi vaikuttaa sisäisen juoksupyörän toimintaan.

Kriittinen tuuli -atsimuutti

Tavallisella helikopterilla, jossa on yksi pääroottori, tasaisen lennon ylläpitäminen sivutuulessa aiheuttaa ylimääräisen lennonhallintaongelman, jossa voimakas sivutuuli tietyistä kulmista lisää tai vähentää pääroottorien nostoa. Tämä vaikutus ilmenee myös ilman tuulta, kun venettä liikutetaan vinosti eri suuntiin pääroottorin pyörimissuunnan mukaan.

Tämä voi johtaa hallinnan menettämiseen ja törmäykseen tai kovaan laskeutumiseen käytettäessä matalia korkeuksia äkillisen odottamattoman hissin menetyksen ja palautumiseen käytettävissä olevan ajan ja matkan vuoksi.

Tarttuminen

Perinteiset pyörivän siiven lentokoneet käyttävät joukkoa monimutkaisia ​​mekaanisia vaihteistoja muuntaakseen kaasuturbiinien suuren pyörimisnopeuden hitaaseen nopeuteen, joka tarvitaan pää- ja peräroottorien käyttämiseen. Toisin kuin voimalaitokset, mekaanisia vaihteistoja ei voida kopioida (redundanssin vuoksi), ja ne ovat aina olleet heikko helikopterin luotettavuuden heikko kohta. Lentokoneen katastrofaaliset vaihteiden viat johtavat usein vaihteiston tukkeutumiseen ja kuolemantapauksiin, kun taas voitelun menetys voi aiheuttaa tulipalon. Toinen mekaanisten vaihteistojen heikkous on niiden ohimenevä tehonrajoitus rakenteellisten väsymisrajojen vuoksi. EASA: n viimeaikaiset tutkimukset osoittavat, että moottorit ja vaihteistot ovat ensisijainen syy kaatumisiin heti pilotin virheiden jälkeen.

Sitä vastoin sähkömagneettiset lähetykset eivät käytä osia, jotka ovat kosketuksissa; voitelua voidaan siis yksinkertaistaa huomattavasti tai poistaa kokonaan. Niiden luontainen redundanssi tarjoaa hyvän sietokyvyn yksittäiseen epäonnistumiseen. Vaihteiden puuttuminen mahdollistaa suuren tehon transienttien vaikuttamatta käyttöikään. Helikopteriin ja sähkömagneettiseen vetolaitteeseen sovelletun sähkökäyttöisen konseptin toteutti Pascal Chretien, joka suunnitteli, rakensi ja lensi maailman ensimmäisen ihmisen kuljettavan, vapaasti lentävän sähköhelikopterin. Konsepti otettiin käsitteellisestä tietokoneavusteisesta suunnittelumallista 10. syyskuuta 2010 ensimmäiseen 30% tehon testaukseen 1. maaliskuuta 2011-alle kuusi kuukautta. Lentokone lensi ensimmäisen kerran 12. elokuuta 2011. Kaikki kehitys tehtiin Venellesissä, Ranskassa.

Vaarat

Kuten kaikki liikkuvat ajoneuvot, vaarallinen käyttö voi johtaa hallinnan menetykseen, rakenteellisiin vaurioihin tai ihmishenkien menetyksiin. Seuraavassa on luettelo helikoptereiden mahdollisista vaaroista:

• Asettaminen voimalla on silloin, kun lentokoneella ei ole tarpeeksi voimaa pysäyttää laskeutumisensa. Tämä vaara voi kehittyä Vortex -rengastilaksi, jos sitä ei korjata ajoissa.
• Pyörteen rengastila on vaara, jonka aiheuttaa alhainen nopeus, suuri tehoasetus ja korkea laskeutumisnopeus. Roottorin kärjen pyörre pyörii roottorilevyn alla olevasta korkeapaineilmasta levyn yläpuolella olevaan matalapaineiseen ilmaan siten, että helikopteri asettuu omaan laskevaan ilmavirtaan. Lisääntynyt teho lisää ilmankiertoa ja pahentaa tilannetta. Joskus se sekoitetaan tehon asettamiseen, mutta ne ovat aerodynaamisesti erilaisia.
• Perääntyvä terän pysähtyminen on havaittavissa nopean lennon aikana, ja se on helikopterin etenemisnopeuden yleisin rajoittava tekijä.
• Maadoitusresonanssi on itsestään vahvistuva tärinä, joka syntyy, kun nivelletyn roottorijärjestelmän siipien lyijy/viiveväli muuttuu epäsäännölliseksi.
• Matala-G-tila on äkillinen muutos positiivisesta G-voiman tilasta negatiiviseen G-voiman tilaan, joka johtaa hissin menetykseen (kuormittamaton levy) ja sen jälkeen kaatumiseen. Jos peräkkäistä sykliä käytetään levyn ollessa tyhjä, pääroottori voi osua häntään aiheuttaen katastrofaalisen vian.
• Dynaaminen kaatuminen , jossa helikopteri kääntyy toisen luiston ympärille ja "vetää" itsensä sivulleen (melkein kuin kiinteän siiven lentokoneen maasilmukka ).
• Voimansiirtoviat , erityisesti ne, jotka ilmenevät korkeus-nopeus-kaavion varjostetulla alueella .
• Peräroottorin viat, jotka johtuvat joko peräroottorin ohjausjärjestelmän mekaanisesta toimintahäiriöstä tai hännän roottorin työntövoiman menetyksestä, jota kutsutaan "taka-roottorin tehokkuuden menetykseksi" (LTE).
• Ruskea pölyisissä olosuhteissa tai valkoinen lumisissa olosuhteissa.
• Matala roottorin kierrosluku tai "roottorin pudotus" tarkoittaa, että moottori ei voi käyttää teriä riittävillä kierrosluvuilla lennon ylläpitämiseksi.
• Roottorin ylinopeus, joka voi ylikuormittaa roottorin navan nousulaakereita (brinelling) ja jos se on tarpeeksi voimakasta, aiheuttaa terien irtoamisen lentokoneesta.
• Lanka- ja puulaukaukset johtuvat matalasta korkeudesta ja lentoonlähdöistä ja laskeutumisista syrjäisissä paikoissa.
• Hallittu lento maastoon , jossa lentokone lennetään maahan tahattomasti tilannetietoisuuden puutteen vuoksi.
• Maston törmääminen joissakin helikoptereissa

Luettelo kuolemaan johtaneista onnettomuuksista

Tappavin helikopteri kaatui kuolonuhrien mukaan

Päivämäärä	Operaattori	Ilma-alus	Tapahtuma ja sijainti	Kuolonuhrien määrä
19. elokuuta 2002	Venäjä	Mil Mi-26	Ampui alas Tšetšenian yli	127
9. joulukuuta 1982	Nicaragua	Mil Mi-8	Sandinistanin kapinalliset ampuivat 88 ihmistä. Kaikki 84 matkustajaa kuoli ja kaikki neljä miehistön jäsentä selvisivät hengissä.	84
4. helmikuuta 1997	Israel	Sikorsky CH-53 Sea Ori (x2)	Törmäys Israelin yli	73
14. joulukuuta 1992	Venäjä (Venäjän ilmavoimat)	Mil Mi-8	Georgian joukot ampuivat Abhasiassa SA-14 MANPAD - koneilla raskaasta saattajasta huolimatta. Kolme miehistöä ja 58 matkustajaa, jotka koostuvat pääasiassa venäläisistä pakolaisista.	61
4. lokakuuta 1993	Georgia	Mil Mi-8	Ammuttiin alas kuljetettaessa 60 pakolaista Itä -Abhasiasta; kaikki aluksella olevat tapettiin.	60
10. toukokuuta 1977	Israel	CH-53	Kaatua lähellä Yitav että Jordanin laaksossa	54
8. tammikuuta 1968	Yhdysvallat	Sikorsky CH-53A Sea Stallion , USMC	Kaatua lähellä Đông Hà Combat Base vuonna Etelä-Vietnamin . Kaikki viisi miehistöä ja 41 matkustajaa saivat surmansa.	46
11. heinäkuuta 1972	Yhdysvallat	Sikorsky CH-53D Sea Stallion , USMC	Ammuttiin ohjuksella Quảng Trịn lähellä Etelä -Vietnamissa. Aluksella kuusi Yhdysvaltain merijalkaväkeä ja 50 vietnamilaista merijalkaväkeä. Kolme yhdysvaltalaista ja 43 vietnamilaista merijalkaväkeä kuoli.	46
11. syyskuuta 1982	Yhdysvallat	Boeing CH-47 Chinook , Yhdysvaltain armeija	Kaatui lentonäyttelyssä Mannheimissa , joka sijaitsi sitten Länsi -Saksassa .	46
6. marraskuuta 1986	Brittiläiset kansainväliset helikopterit	Boeing 234LR Chinook	Kaatua vuonna Shetlandinsaarten	45
28. tammikuuta 1992	Azerbaidžan	Mil Mi-8	Ampua alas	44
3. heinäkuuta 2009	Pakistan (Pakistanin armeija)	Mil Mi-17	Kaatua	41
6. elokuuta 2011	Yhdysvallat	CH-47 Chinook	Ammunta , Afganistan	38
18. elokuuta 1971	Yhdysvallat	CH-47 Chinook, Yhdysvaltain armeija	Onnettomuus lähellä Pegnitzia , joka sijaitsi sitten Länsi -Saksassa. Kaikki neljä miehistöä ja 33 matkustajaa saivat surmansa.	37
26. tammikuuta 2005	Yhdysvallat	Sikorsky CH-53E Super Ori , USMC	Onnettomuus laskeutui lähellä Ar Rutbahia , Irakissa	31

Maailmanennätykset

Tietueen tyyppi	Ennätys	Helikopteri	Lentäjä (t)	Päivämäärä	Sijainti	Huomautus	Viite
Nopeus	400,87 km/h (249,09 mph)	Westland Lynx	John Trevor Egginton (Iso -Britannia)	11. elokuuta 1986	Iso -Britannia
Etäisyys ilman laskeutumista	3561,55 km (2213,04 mailia)	Hughes YOH-6A	Robert G.Ferry (Yhdysvallat)	6. huhtikuuta 1966	Yhdysvallat
Maailmanlaajuinen nopeus	136,7 km/h (84,9 mph)	Agusta A109S Grand	Scott Kasprowicz (Yhdysvallat)	18. elokuuta 2008	Ja takaisin New Yorkissa kautta Euroopassa, Venäjällä, Alaskassa, Kanadassa	Ei tankkausta lennon aikana
Suurin korkeus ilman hyötykuormaa	12442 m (40820 jalkaa)	Aerospatiale Lama	Jean Boulet (Ranska)	21. kesäkuuta 1972	Ranska
Korkein lentokorkeus	11 010 m (36 120 jalkaa)	Sikorsky CH-54 Tarhe	James K. kirkko	4. marraskuuta 1971	Yhdysvallat
Korkeus 40 tonnin hyötykuormalla	2255 m (7398 jalkaa)	Mil V-12	Vasily Kolochenko et ai.	6. elokuuta 1969	Neuvostoliitto
Korkein lentoonlähtö (turbiini)	8848 m (29029 jalkaa)	Eurocopter AS350	Didier Delsalle	14. toukokuuta 2005	Nepal	Mount Everest
Korkein nousu (mäntä)	4300,7 m (14,110 jalkaa)	Robinson R44	Mark Young	12. lokakuuta 2009	Yhdysvallat	Pike's Peak, Colorado
Ensimmäinen miehitetty sähkölento	Pelkästään sähköinen leiju	Ratkaisu F Prototyyppi	Pascal Chretien	12. elokuuta 2011	Ranska	Venelles
Pisin ihmisen käyttämä hissi	Polkeminen, nosto 64 s kestävyys, 3,3 m korkeus; lävistäjäleveys: 46,9 m	AeroVelo Atlas , 4 roottoria	Tohtori Todd Reichert	13. kesäkuuta 2013	Kanada	Sisäjalkapallostadion; Igor I. Sikorsky -kilpailun voittaja

Katso myös

Viitteet

Huomautuksia

Alaviitteet

Bibliografia

Ulkoiset linkit

• "www.helicopterpage.com - Kuinka helikopterit toimivat" Täydellinen sivusto, jossa kerrotaan helikoptereiden eri näkökohdista ja niiden toiminnasta.
• "Lentokoneet, jotka nousevat suoraan ylös." Vuoden 1935 artikkeli helikopterien varhaisesta kehittämisestä ja tutkimuksesta.
• "Mielikuvituksen lennot." Vuoden 1918 artikkeli helikopterisuunnittelukonsepteista.
• "Twin Windmill Blades Fly Wingless Ship" Suosittu mekaniikka , huhtikuu 1936
• Hiljainen (venäjänkielinen tekstitys) video Cheremukhin/Yuriev TsAGI 1-EA-edelläkävijähelikopterista
• Amerikan helikopteriseura
• Graham Warwick (17. kesäkuuta 2016). "Kuinka helikopteri on kehittynyt" . Ilmailuviikko ja avaruusteknologia . Ideasta todellisuuteen pääseminen kesti paljon kauemmin helikopterilla kuin kiinteän siiven lentokoneella.