مقالات
در حال خواندن
نحوه پرواز هلی کوپتر ها
0

نحوه پرواز هلی کوپتر ها

توسط میلاد سکاکی۱۶ مرداد, ۱۳۹۶

هلیکوپترها، ماشین‌های پرنده همه‌کاره‌ای هستند. قابلیت‌های هلیکوپتر به خلبان اجازه می‌دهد تا در آسمان بصورت سه‌بعدی حرکت کند ، کاری که هواپیماها قادر به انجام آن نیستند. اگر تا بحال سوار هلیکوپتر شده باشید، حتماً از توانایی‌های شگفت انگیز آن در مانور به وجد آمده‌اید!

 هلیکوپتر می تواند در تمام جهت ها (رو به جلو، عقب، چپ، راست و حتی رو به بالا) پرواز کند. حتی می تواند بر فراز نقطه ی ثابتی بایستد و در جا کار کند.البته کنترل و هدایت یک وسیله در فضای سه بعدی مشکل است و خلبانان هلیکوپترها باید دوره‌های آموزشی زیادی طی کنند تا بتوانند مهارت کافی برای پرواز و هدایت آن را کسب کنند.

تاریخچه

طرح اصلی ساخت هلیکوپتر را برای اولین با چینی ها در ۴۰۰ سال بعد از میلاد برای ساخت اسباب بازی های فرزندانشان به کار بردند. لئوناردو داوینچی و یک روسی به نام میخائیل لومونوسوف نیز از کسانی بودند که طرح هایی از هلیکوپتر را ارائه دادند ولی نتوانستند از حرکت بخش اصلی بدنه به دور خود جلوگیری کنند. کلمه هلیکوپتر اولین بار در سال ۱۸۶۱ توسط یک دانشمند فرانسوی که اولین مدل کوچک با موتور بخار را ساخت، مورد استفاده قرار گرفت همچنین اولین مدل موتور الکتریکی را توماس ادیسون اختراع کرد.
اولین پرواز موفقیت آمیز نیز در سال ۱۹۰۷ در فرانسه البته توسط یک ماکت کوچک انجام شد که در این پرواز، هلیکوپتر مدل به مدت ۲۰ ثانیه در ارتفاع ۳۰ سانتیمتری سطح زمین معلق ماند.
در دهه ۴۰ و همزمان با پیشرفت در ساخت موتورهای هم محور(موتورهایی که در آن نیروی پیشران و پسران هر دو ملخ توسط یک موتور تولید می شود) اولین هلیکوپتر برای استفاده های نظامی ساخته شد و اولین پرواز آن در سال ۱۹۴۲ در آمریکا با موفقیت صورت گرفت که آنرا دو خلبان تا ارتفاع ۱کیلومتری زمین در مدت ۱ دقیقه بالا بردند.

هلیکوپتر می تواند در فضای کوچکی که تنها کمی بزرگتر از شعاع پروانه های آن باشد پائین آید و در همانجا دوباره پرواز کند ، گاراژ آن ممکن است روی پشت بام اسفالتی باشد و از همانجا بلند شود و به جای خود برگردد.
هلیکوپتر در واقع در سلسله وسائط حمل و نقل شکاف بین وسائل نقلیه سطح زمین و دریا را با وسائل نقلیه هوائی یعنی هواپیما پر کرده و حد وسطی است بین وسائط نقلیه هوائی و زمینی و می تواند خود را با هر نوع شرایط مربوط به حمل و نقل از لحاظ سرعت و سمت حرکت و غیره وفق دهد .
هلیکوپتر قدرت خود را از پروانه ها یا بالهای دوار کسب می کند که هم سبب بلند شدن آن از زمین و هم باعث حرکت آن به سمتی که رهبری می شود ، می گردد .
این وسیله می تواند با اطمینان و بدون خطر و بدون به کار بردن قوه یعنی در حال خاموشی موتور به واسطه همان حرکت اتوماتیک تیغه ها آهسته به زمین فرود آید و قابلیت نشستن در یک زمین کوچک در مقام مقایسه با تمام وسائط نقلیه مزیتی خاص به آن بخشیده است . ضمناً وظایف هلیکوپتر را سایر وسائط نقلیه نمی توانند انجام دهند . کارهای هلیکوپتر مثل سایر وسائط نقلیه محدود به خطوط زمینی یا هوائی نیست بلکه بالای سر وسائل موتوری زمینی و زیر پای وسائط نقلیه هوائی نیز فعالیت می کند .

مقایسه نحوه حرکت با سایر وسایل نقلیه

برای درک نحوه کار هلیکوپترها و آشنایی با پیچیدگی‌های پرواز با آن ، بهتر است ابتدا نحوه حرکت هلیکوپتر را با قطار، اتومبیل و هواپیما مقایسه کنیم.
– حرکت قطارها تک‌بعدی است یعنی فقط می‌توانند روی یک خط (ریل) به جلو و عقب حرکت کنند. لکومو تیوران تنها با یک دست و به کمک یک اهرم می‌تواند قطار را هدایت کند.
– اتومبیل علاوه بر حرکت به جلو و عقب می‌تواند به سمت چپ و راست نیز حرکت کند . بنابراین اتومبیل حرکت دوبعدی دارد. راننده با چرخاندن فرمان می‌توانند اتومبیل را در این جهت‌ها هدایت کنند.
– همانطور که می‌دانید، هدایت یک هواپیما بسیار مشکل‌تر از هدایت اتومبیل است و خلبانان باید دوره‌های آموزشی زیادی ببینند تا بتوانند با هواپیما پرواز کنند. هواپیماها در پنج جهت و تنها بسمت جلو می‌توانند حرکت کنند.
هواپیماها علاوه بر حرکت به جلو و چپ و راست قابلیت پرواز به بالا و پائین را هم دارند و این همان بعد سوم است (حرکت سه‌بعدی ). خلبان هواپیما می‌تواند به کمک یک فرمان و دو پدال (برای به حرکت درآوردن دنباله‌ها) هواپیما را هدایت کند.

هلیکوپتر می‌تواند سه کار دیگری در فضای سه‌بعدی انجام دهد که هواپیما قادر به انجام آن نیست:

  • هلیکوپتر می‌تواند به سمت عقب پرواز کند.
  •  هلیکوپتر می‌تواند در یک نقطه از آسمان ثابت بماند.
  • و می‌تواند در هر حالتی ( حتی ثابت )، دور خود بچرخد.

این انعطاف‌پذیری بالا در هلیکوپترها باعث شده تا این وسیله جالب، کاربردهای فراوانی داشته باشد و البته همین خصوصیات، کنترل هلیکوپتر را نسبت به هواپیما مشکل‌تر می‌سازد.

قسمتهای اصلی هلیکوپترهای متعارف (conventional) به شرح ذیل می باشند:
۱- بدنه (Body or Fuselage)
بدنه بخش اصلی هلیکوپترها بوده که دیگر قسمتها به آن متصل شده یا روی ان سوار می شوند. کابین مسافر، کاکپیت خلبان، مخازن سوخت و سیستمهای الکترونیکی نیز در بدنه جای می گیرند.
۲- موتور (Engine)
واحد تولید کننده نیرو برای چرخش ملخهای اصلی، ملخهای دم، پمپهای هیدرولیک و پنوماتیک، ژنراتورهای برق و … می باشد که به دو نوع پیستونی و جت (توربوشفت) بر بالای یا طرفین بدنه نصب می گردد.
۳- مجموعه دم (Tail)
جهت قرار دادن روتور دم در موقعیت و وضعیت مناسب
۴- روتور اصلی (MainRotor)
مجموعه ملخهای اصلی و مکانیزمهای تغییر دهنده زاویه آنها که وظیفه تولید نیروی بالابرنده (برا) را به عهده دارند
۵- روتور دم (TailRotor)
مجموعه ملخهای دم و مکانیزمهای تغییر دهنده زاویه گام آنها که وظیفه خنثی سازی گشتاور روتور اصلی را به عهده دارند.
۶- ارابه فرود (Landing gear)
به دو نوع اسکیت و چرخ در زیر بدنه نصب شده و وظیفه آن گرفتن ضربه های وارده هنگام فرود، ثابت نگه داشتن هلیکوپتر بر روی زمین (و حرکت هلیکوپتر بر روی زمین در هلیکوپترهای دارای چرخ) می باشد.

نحوه پرواز هلی کوپتر

همانطور که در فصل قبلی (هواپیما چگونه کار می‌کند ) خواندید، با چرخش پروانه (ملخ) نیروی جلوبر تولید می‌شود و با حرکت سریع هواپیما به جلو، نیروی بالابر برای به پرواز درآمدن آن تولید می‌شود. نیروی بالابر در هلیکوپتر، با چرخش افقی بالها حول یک محور ثابت تولید می‌شود. بالهای چرخشی هلیکوپتر، باریک‌تر و کوچکتر از بالهای ثابت هواپیما هستند، چون باید به سرعت بچرخند تا نیروی لازم برای بالا رفتن هلیکوپتر را تامین کنند. 

  با چرخش سریع بالها، هلیکوپتر به طرف بالا حرکت می‌کند ولی به خاطر وجود نیروی گشتاور (عکس‌العمل نیروی چرخشی) بدنه هلیکوپتر درخلاف جهت چرخش بالها، دور خود خواهد چرخید! برای غلبه بر نیروی گشتاور، در انتهای بدنه ، بالهای چرخشی ( پروانه ) کوچکی بصورت عمودی تعبیه شده که با چرخش آن ، نیروی خلاف گشتاور تولید می‌شود تا هلیکوپتر در حالت تعادل در آسمان بماند.

 داخل کابین یک اهرم کنترل جهت حرکت هلیکوپتر تعبیه شده که توسط آن می‌توان محور بالها را حرکت داد. بطوریکه با خم کردن محور بالها بطرف جلو علاوه بر نیروی بالابر، نیروی جلوبر هم تولید خواهد شد و هلیکوپتر بطرف جلو پرواز خواهد کرد. 

 و برعکس با خم کردن محور به طرف عقب، نیروی بالابر و عقب‌بر تولید می‌شود و هلیکوپتر به اصطلاح دنده عقب حرکت خواهد کرد! همچنین با خم کردن اهرم کنترل به طرفین، هلیکوپتر هم (حول محور افقی) به طرف چپ یا راست می‌چرخد.

  داخل کابین خلبان دو پدال هم تعبیه شده که توسط آنها، زاویه چرخش دنباله عقب هلیکوپتر تغییر می‌کند و باعث کم یا زیاد شدن نیروی غلبه بر گشتاور هلیکوپتر می‌شود. اگر پدال سمت چپ فشار داده شود، زاویه چرخش تیغه‌های دنبال کم و به‌تبع آن نیروی غلبه بر گشتاور هم کم خواهد شد و هلیکوپتر (حول محور عمودی) به طرف چپ خواهد چرخید.
و برعکس اگر پدال سمت راست فشار داده شود، زاویه چرخش تیغه‌های دنباله و نیروی غلبه بر گشتاور زیاد خواهند شد و هلیکوپتر (حول محور عمودی) به طرف راست منحرف خواهد شد. 
برای کم و زیاد کردن ارتفاع هم اهرم تنظیم ارتفاع در سمت چپ صندلی خلبان تعبیه شده که با چرخاندن این اهرم ( مانند پدال گاز ) سرعت چرخش بالها کم و زیاد خواهد شد. اگر سرعت چرخش بالها زیاد شود نیروی بالابر بر نیروی وزن غلبه می‌کند و هلیکوپتر به طرف بالا حرکت می‌کند و اگر سرعت چرخش بالها کم شود، نیروی وزن بر نیروی بالابر غلبه می‌کند و هلیکوپتر به طرف پائین حرکت می‌کند.
مهمترین جزء هلیکوپتر روی محور اصلی آن قرار دارد. محور بالها از دو صفحه (یکی متحرک و دیگری ثابت) تشکیل شده که روی هم سوار شده‌اند و بین آنها بلبرینگ قرار دارد. (وجود بلبرینگ باعث کم شدن اصطکاک بهنگام چرخش بین صفحات می‌شود.) صفحه متحرک توسط میله‌هایی به تیغه‌های بالها متصل شده و با چرخش محور اصلی و بالها، صفحه متحرک هم می‌چرخد. صفحه ثابت هم توسط میله‌هایی به اهرم کنترل متصل شده‌اند.

   اگر خلبان بخواهد به طرف جلو، عقب و یا طرفین (حول محور افقی) تغییر مسیر دهد، اهرم کنترلی را به همان جهت خم می‌کند. در این حالت یکی از میله‌های متصل به صفحه ثابت (در جهت موردنظر) به طرف بالا می‌رود و صفحه ثابت و متحرک (محور بالها ) را در همان جهت کج می کند. چون تیغه های بالها به محور وصل هستند ، آنها نیز کج می شوند تا شکل عبور هوا تغییر یابد و هلیکوپتر به همان مسیر تغییر جهت دهد. 

 

واکنش شما چیست؟
I like it
67%
interested
33%
Hate it
0%
What
0%
درباره نویسنده
میلاد سکاکی

دانشجوی مهندسی مکانیک

پاسخ بدهید