Vrtulník: zařízení, typy, řídicí systém, účel

Plnohodnotný start prvního vrtulníku na světě, i když vojenského, lze považovat za událost 13. ledna 1942, kdy byl do vzduchu zvednut vrtulník Sikorsky určený pro vojenské účely. Letecký vědec začal vyvíjet vrtulníky v předrevolučním Rusku a pokračoval v emigraci do USA. Od té doby uplynulo mnoho času, zařízení vrtulníků prošlo významnými změnami, ale cíle použití techniky zůstaly stejné.

Konstrukce vrtulníků

Ve všech schématech vrtulníků se rozlišují stejné základní části:

• Rotor. Vytváří propulzivní a zvedací sílu a řídí vrtulník. Strukturálně se skládá z lopatek a pouzdra, které přenáší točivý moment z hřídele hlavní převodovky na lopatky.
• Šroub řízení. Kompenzuje proudový točivý moment rotoru řízení dráhy vrtulníku s jedním šroubem. Jeho konstrukce zahrnuje pouzdro a lopatky upevněné na hřídeli ocasní převodovky.
• Automat zkosení. Řídí cyklický a obecný rozteč rotoru, přenáší signály z řídicího obvodu do axiálního závěsu náboje a poté do lopatek.
• Systém řízení. Vrtulníky jsou vybaveny třemi nezávislými řídicími systémy: traťový, podélný a příčný a řídicí společný rozteč vrtule. Takové systémy zahrnují páky v kokpitu, mechanismy gradientu síly, houpací a tažné zařízení, automatický zkosení a hydraulické posilovače.
• Transmise. Přenáší energii na šrouby a pomocné jednotky z motorů. Počet a umístění motorů, stejně jako schéma vrtulníku, určují konstrukci hnacího ústrojí.
• Trup letadla. K němu jsou připojeny hlavní jednotky vrtulníku. Určeno pro ubytování cestujících a nákladu, paliva, vybavení.
• Křídlo. Vytváří další vztlak, snižuje zatížení rotoru a zvyšuje rychlost vrtulníku. Křídla mohou také obsahovat vybavení, palivové nádrže a výklenky pro zakrytí podvozku. Nosné šrouby v příčných vrtulnících jsou podepřeny křídlem.
• Opeření. Zajišťuje vyvážení, stabilitu a ovladatelnost vrtulníku. Dělí se na dva typy - vertikální nebo kýl a horizontální nebo stabilizátor.
• Přistávací části vrtulníku. Jsou určeny k parkování vrtulníku, tlumení kinetické energie při přistání a pohybu po zemi. Mnoho vrtulníků má za letu zatahovací podvozek.
• Motor vrtulníku. Vytváří sílu potřebnou k napájení pomocných jednotek, nosného pohonu a šroubů řízení. Pohonná jednotka kombinuje několik motorů se systémy, které zajišťují jejich stabilní provoz v různých režimech.

Typy vrtulníků

Vrtulníky jsou rozděleny do několika typů. Každý z typů má své vlastní vlastnosti, silné a slabé stránky.

Vrtulníky s jedním šroubem

Nejběžnějším typem zařízení vrtulníku je jednomotorový stroj s ocasním rotorem. Výhoda tohoto designu spočívá v jednoduchosti - jedna převodovka, jeden šroub, snadné ovládání. Asi 8-10 % výkonu motoru jde do provozu ocasního rotoru při vznášení ve vzduchu, asi 3-4 % - při translačním letu. Relativně nízká hmotnost a jednoduchost konstrukce pokrývají takové ztráty energie. Nevýhodou takového zařízení vrtulníků je nebezpečí, které hrozí pozemnímu personálu z ocasní vrtule.

Girodin

Osa vrtule takových vrtulníků, kompenzující točivý moment, směřuje k letu. Tento design umožňuje vytvořit tah bez použití hlavního šroubu. To zvyšuje jeho účinnost, protože není potřeba jeho naklonění dopředu. Šroub kompenzující točivý moment rotoru je umístěn tak, aby nevytvářel odpor a zvyšoval výkon dodávaný kompenzačnímu šroubu.

Tryskový vrtulník

Zařízení takového modelu je jednoduché způsob řešení problému krouticí moment. Je vytvořen motory umístěnými na konci lopatek, ale není přenášen hřídelí. Na trup se přenáší pouze moment tření ložisek.

Proudové motory vytvářejí proudový tah. Nosný šroub tohoto typu má jednoduchou konstrukci, což je jeho výhoda; Mezi nevýhody patří vysoká spotřeba paliva.

Koaxiální vrtulník

Dva vrtulové vrtulníky, umístěné nad sebou a rotující v opačných směrech, tlumí moment přenášený na trup. Jediným požadavkem na šrouby je stejný točivý moment.

Koaxiální vrtulníky jsou horší než jednomotorové v rozměrech, ale točivý moment není kompenzován výkonem, což je možné díky zařízení vrtulníků.

Vrtulníky s příčně umístěnou nosnou vrtulí

Výhodou takového vrtulníku je snížení výkonu, nezbytné pro translační pohyb. To je zvláště důležité u vrtulníků s více motory, které musí při zastavení motoru pokračovat ve vodorovném směru.

Nevýhodou těchto strojů je vysoký odpor kvůli odporu konstrukce, na které spočívají nosné šrouby. Zefektivnění a snížení rozměrů konstrukce zvyšuje hmotnost vrtulníku.

Vrtulník s příčným uspořádáním šroubů je vybaven složitější převodovkou a má větší rozměry, i když jsou ovlivněny stupněm překrytí rotoru. Jedním z největších a nejtěžších vrtulníků tohoto designu je mi-12.

Vrtulník s podélným uspořádáním vrtule

Prostorný trup a možnost posunutí těžiště-výhody této konstrukce vrtulníků. Užitečné zatížení je sdíleno mezi nosnými šrouby. Komplikovaná převodovka a její velká hmotnost jsou hlavními nevýhodami charakteristickými pro vrtulníky s příčným uspořádáním šroubů.

Druhou nevýhodou je snížená účinnost šroubů, protože se protínají trysky jejich práce. Při translačním letu je ztráta kvality snížena, protože zadní šroub je umístěn nad předním šroubem. Kolik lopatek mají vrtulníky tohoto designu? Průměr šroubů a počet lopatek se mohou lišit, aby se zlepšila ovladatelnost a stabilita stroje.

Vícevrstvé vrtulníky

Projekty vícestupňových vrtulníků vyvíjené leteckými konstruktéry zahrnovaly výrobu těžkých modelů strojů. Díky několika nosným vrtulím je ovládání snazší, protože vrtulník se může otáčet vzhledem k kterékoli ze tří os zvýšením tahu konkrétního vrtule. Vícevláknové schéma těžkých vrtulníků umožňuje udržovat průměr vrtulí v určitých mezích.