| Article Information | ||
|---|---|---|
| Category: | Theory of Flight |  |
| Content source: | SKYbrary |  |
| Content control: | lentäjät | |
helikopterien autorotaatio
määritelmä
p> autorotaatio on helikopterin lennon tila, jonka aikana helikopterin pääroottoria ohjaavat vain aerodynaamiset voimat ilman moottorista saatavaa tehoa. Kyseessä on manööveri, jossa moottori irtoaa pääroottorijärjestelmästä ja roottorin lapoja ohjaa pelkästään roottorin läpi kulkeva ylöspäin suuntautuva ilmavirtaus. Toisin sanoen moottori ei enää anna virtaa pääroottoriin. Helikopterin roottorin työntövoiman vektoria käytetään työntövoiman antamiseen eteenpäin moottorilennossa; näin ollen, jos helikopterissa ei ole muuta työntövoiman lähdettä, sen on laskeuduttava, kun se on autorotaatiossa.
Moottorin tai Pyrstöroottorin vikaantumisen jälkeinen autorotaatio
yleisin syy autorotaatioon on moottorin vikaantuminen (tai molempien moottorien vikaantuminen kaksimoottorisen helikopterin tapauksessa), mutta autorotaatio voidaan suorittaa myös pyrstöroottorin täydellisen vikaantumisen yhteydessä, koska autorotaatiossa ei käytännössä synny vääntömomenttia. (Tässä tapauksessa moottori on kuitenkin sammutettava lähestymisen loppuvaiheessa, jotta estetään Moottorin vääntömomenttivaste laskun aikana.)
Jos moottori vikaantuu, vapaakuormitusyksikkö irrottaa moottorin automaattisesti pääroottorista, jolloin pääroottori voi pyöriä vapaasti. Periaatteessa vapaakelausyksikkö irtoaa aina, kun moottorin kierrosluku (ERPM) on pienempi kuin roottorin kierrosluku (rrpm).
valmistaja määrittää kullekin helikopterityypille vähimmäis-ja ENIMMÄISRRPM: n. Normaali rrpm-alue on merkitty kierroslukumittariin vihreänä kaarena, sallitut varoitusalueet on merkitty keltaisella tai ruskeankeltaisella ja ne on suljettu punaisella merkillä, joka osoittaa sallitun vähimmäis-ja enimmäisarvon.
moottorihäiriön hetkellä pääroottorin lavat tuottavat nostetta ja työntövoimaa kohtauskulmansa ja nopeutensa yhteisvaikutuksella. Kun moottorin teho pettää, vastuskomponentti pienentää roottorin nopeutta nopeasti. Lentokäsikirjassa määrätään rrpm: n vähimmäisarvo, jonka alapuolella roottorin nopeuden pienentyessä rrpm: n palauttaminen lentoarvoksi voi olla mahdotonta: roottori pysähtyy kokonaan ja lakkaa pyörimästä. Lentäjän on siis, jos moottorin teho pettää, välittömästi vähennettävä kollektiivista äänenkorkeutta (ja siten vähennettävä sekä nostovoiman aiheuttamaa että lapaprofiilin vastusta), minkä seurauksena helikopteri aloittaa välittömän laskeutumisen, jolloin ilma virtaa ylöspäin roottorijärjestelmän läpi. Tämä ylöspäin kulkeva ilmavirtaus roottorin läpi muuttaa nostovektorit ja ilmanvastusvektorit lapojen jänneväliä pitkin, jolloin syntyy sisempi osio, jossa ilmanvastus vaikuttaa lapojen pyörimistasossa ja pitää ne siten pyörimässä. Tämä antaa riittävän työntövoiman roottorin kierrosluvun ylläpitämiseksi koko laskeutumisen ajan, samalla kun se tuottaa jonkin verran nostetta. Tästä huolimatta laskeutumisnopeus autorotaatiossa on tyypillisesti 1500-2000 fpm monissa helikoptereissa, ja joissakin se voi olla korkeampi. Koska pyrstöroottoria ohjaa autorotaation aikana pääroottorin voimansiirto, tasapaino säilyy normaalilennon tapaan.
useat tekijät vaikuttavat putoamisnopeuteen autorotaatiossa: Tiheyskorkeus, bruttopaino, ilmanopeus ja roottorin kierrosluku (Rrpm):
- suurissa tiheyskorkeuksissa laskeutumisnopeus on suurempi, koska ilma on vähemmän tiheää.
- suuret bruttopainot nostavat sekä laskeutumisnopeutta että RRPM: ää.
- suositeltua pienintä laskeutumisnopeutta IAS-standardia pienemmillä IAS-standardeilla RRPM on sallitun alueen alapäässä, ja korkeammilla IAS-standardeilla RRPM voi olla sallitun alueen yläpäässä.
laskeutumisnopeuden ensisijainen kontrolli on ilmanopeus. Suurempi tai pienempi ilmankorkeus saadaan sykeasennon syklisellä kepillä, aivan kuten normaalissakin lennossa.
teoriassa lentäjällä on mahdollisuus valita ilmanvaihtokulma, joka vaihtelee laskeutumiskulmasta pystysuorasta laskeutumiskulmasta maksimialueeseen, joka on pienin laskeutumiskulma. Laskeutumisnopeus on suuri ilmanopeudella nolla ja laskee minimiin noin 50-70 solmun nopeudella useimmissa kevyissä ja keskikokoisissa helikoptereissa riippuen tietystä helikopterityypistä ja juuri mainituista tekijöistä.
kun ilmanopeus kasvaa yli sen, mikä antaa minimilaskeutumisnopeuden, laskeutumisnopeus kasvaa jälleen. Tällaiset olosuhteet voivat lisätä autorotaation kantamaa, ja RRPM: n noustessa lentonopeuden kasvaessa RRPM: ää voidaan säätää alennetulla arvolla (Lentokäsikirjan rajoissa) käyttämällä ylimääräistä kollektiivista sävelkorkeutta: tämä yleensä maksimoi kantaman.
vastaavasti vuorotteluissa terän lisääntyneen kuormituksen vuoksi RRPM pyrkii nousemaan, ja lentäjä voi joutua käyttämään pieniä kollektiivisen sävelkorkeuden korotuksia pitääkseen RRPM: n valmistajan määrittämissä rajoissa.
automaattilaskussa pyöriviin teriin varastoitunut energia käytetään laskunopeuden pienentämiseen ja pehmeän laskun tekemiseen. Suuren laskeutumisnopeuden omaavan helikopterin pysäyttämiseen tarvitaan suurempi määrä roottorin energiaa kuin hitaammin laskeutuvan helikopterin pysäyttämiseen. Siksi autorotatiiviset laskeutumiset hyvin pienillä tai erittäin suurilla ilmanopeuksilla ovat kriittisempiä kuin ne, jotka suoritetaan PIENIMMÄLLÄ laskeutumisnopeudella ilmanopeudella.
lisäksi autorotaatiossa on nopeus, jonka yläpuolella roottorin lapojen perän vetävät osat ulottuvat lapojen jänneväliä pitkin niin pitkälle, että roottori alkaa nyt hidastua selvästi. Tämä lentonopeus ilmaistaan tavallisesti Lentokäsikirjan mukaisena lentonopeuden rajoituksena autorotaatiota varten. Koska RRPM on alimmillaan ilmanopeuden ollessa nolla tai pienen ilmanopeuden autorotaatiossa, eikä roottorijärjestelmässä ole tehokasta ilmanopeutta ennen maakosketusta tehtävää soihtuliikettä varten (ks.jäljempänä), voi olla, että roottorijärjestelmässä ei ole riittävästi inertiaa hajottamaan laskeutumisnopeutta ennen maakosketusta. Tämä koskee erityisesti helikoptereita, joissa on matala-inertia-roottorijärjestelmät, kuten yleisesti R22, Rotorway-mallit, Enstrom-mallit ja jotkut muut. Toiseksi etäisyysnopeuden autorotaatio asettaa helikopterin konfiguraatioon, jota on muutettava oikea-aikaisesti, jotta ohjaaja voi suorittaa automaattisen (tai moottorin sammuttamisen) laskun. Helikopteria on hidastettava sopivaan maanopeuteen, jotta se voi laskeutua laskeutumisalueelle ja ajaa maata pitkin joko liukukiskollaan tai pyörillä varustetulla laskutelineellä.
autorotaatiokoulutuksen käytännön soveltaminen on analogista kuin lentokoneen lentäjien suorittama ”Pakkolaskuharjoitus ilman virtaa”. Aivan kuten lentokoneessa, helikopterin ohjaaja voi yksinkertaisesti käyttää uudelleen voimaa käynnistääkseen nousun millä korkeudella tahansa, ja (lukuun ottamatta tapauksia, joissa ohjaajan on manipuloitava kaasuläppää koordinoidusti yhteisen sävelkorkeuden avulla) useimmissa tapauksissa kyse on vain kollektiivisen vivun nostamisesta ja nousutehon asettamisesta siten, että äänenkorkeutta säädetään asianmukaisesti.
automaattilennon aikana helikopteri pysyy täysin ohjattavissa, ja käännösten ja / tai ilmanopeusmuutosten yhdistelmää voidaan käyttää lentoradan säätämiseen ja ilma-aluksen ohjaamiseen sopivalle laskualueelle.
Automaattilaskuja laskeutumiseen tai Moottorittomiin laskuihin (EOL) harjoitellaan rutiininomaisesti lähes kaikissa yksimoottorisissa helikoptereissa, ja ne ovat Taitokokeissa vaadittava toimenpide. Kun opettaja tai tarkastuslentäjä suorittaa EOL-koulutusta, hän hidastaa kaasuläppää tai estää moottorin hallintajärjestelmää siten, että moottori pysyy tyhjäkäynnillä, kun kollektiivinen vipu nostetaan. Näitä manoeuvereita kutsutaankin asianmukaisesti Simuloiduiksi Moottorin Sammuttamiksi laskuiksi (Simulated Engine-Off Landings, SEOL), koska moottoria ei varsinaisesti sammuteta.
Automaattilaskutekniikka
kun tehdään käännöksiä valitun laskualueen korjaamiseksi, tavoitteena on aina oltava, että helikopteri asettuu laskeutumisalueen kanssa tasaisessa automaattilaskussa vähintään 300 jalan kiviainekseen suositellun IAS-standardin mukaisesti (joka on yleensä muutaman solmun verran korkeampi kuin minimilaskeutumisnopeus, jotta soihdusta koituvat hyödyt voidaan maksimoida jäljempänä kuvatulla tavalla). Sopivalla korkeudella (helikopterityypistä riippuen tyypillisesti 40-100 jalan korkeudessa) ilmanopeus lasketaan mukavaan nopeuteen, jotta laskeutuminen voidaan suorittaa hidastavalla, nokka ylöspäin suuntautuvalla soihtuasennolla. Soihdun etuna on sekä nopeuden pienentäminen eteenpäin että rrpm: n lisääminen soihdun aikana, mikä lisää roottoriin varastoitunutta energiaa: se on tarpeen kosketuskohdan vaimentamiseksi. Soihdun aikana syntynyt lisähissi vähentää laskeutumisnopeutta. Nopeus touchdownissa ja siitä johtuva maastojuoksu riippuu soihdun nopeudesta ja määrästä. Mitä suurempi soihtu on ja mitä pidempään sitä pidetään, sitä hitaampi on kosketusnopeus ja sitä lyhyempi maastojuoksu. Mitä hitaampi maalissa haluttu nopeus on, sitä tarkempi soihdun ajoituksen ja nopeuden on oltava erityisesti helikoptereissa, joissa on matalan inertian roottorijärjestelmä.
koska loppuloivennus yleensä kasvattaa RRPM: ää, ohjaaja voi (lukuun ottamatta helikoptereita, joissa on hitaaseen inertiaan perustuva roottorijärjestelmä) nostaa kollektiivista vipua hieman loppuloivennuksen lopussa. (Kollektiivisen sävelkorkeuden pientä nousua kutsutaan usein ”tarkistukseksi”.) Tämä vaikuttaa siten, että käytetään joitakin ylimääräisiä RRPM: iä antamaan jonkin verran ylimääräistä roottorin työntövoimaa, mikä sekä vähentää laskeutumisnopeutta että lisää hidastuvuutta, koska roottorin työntövoima toimii vastakkaisesti eteenpäin suuntautuvan liikkeen suuntaan.
flaped-asennetta ei voi pitää touchdowniin asti, muuten helikopterin pyrstö osuu maahan ensin. Kun soihtu on saatu valmiiksi, ohjaajan on siis valittava uudelleen tasokorkeuden asento syklisellä kepillä ennen touchdownia.
EOL: n loppuvaiheissa helikopteri on tasoasennossa, jossa on suhteellisen pieni eteenpäin suuntautuva ilmanopeus ja vain jäljellä oleva inertia roottorissa avustamassa ohjaajaa loivan laskeutumisen tekemisessä. Ohjaajan on nostettava kollektiivista vipua käyttääkseen roottorijärjestelmän jäljellä olevan nostoenergian osan tai kokonaan maakosketuksen vaimentamiseen.
on oleellista, että sykliset ja polkimet koordinoidaan koko soihdun ja maakosketuksen ajan niin, että helikopteri koskettaa alas juosten suoraan. Laskeutumisen jälkeen syklistä ja kollektiivista vipua ei saa liikuttaa ennen kuin laskeutuminen on suoritettu ja helikopteri pysähtyy. Kääntöpolkimia kannattaa kuitenkin käyttää tarvittaessa, jotta maavara pysyy suorana.
Ilmaharjoitus: suora-in-autorotaatio EOL: iin
suoranaista AUTOROTAATIOTA SEOL: iin käytetään usein harjoiteltaessa loppuvaiheita touchdownin autorotaatio. Kun otetaan huomioon, että pakkolaskun harjoituksessa tavoitteena on aina olla siipien tasolla ja että 300 jalan kiviaineskorkeus on suositeltava IAS-arvo, menettely ja erityisesti RRPM: n energianhallinta ovat kyseisestä kohdasta alkaen yleensä samat.
KS.yllä oleva kuva (paikka 1). Tasolennosta valmistajan suosittelemalla ilmanopeudella, yli 500 jalan AGL ja menossa tuuleen, tasaisesti, mutta lujasti, laske kollektiivinen piki vipua koko alas asentoon, säilyttäen rrpm vihreä kaari.
koordinoi kollektiivista liikettä yaw-polkimilla tasapainon säilyttämiseksi ja säädä syklisellä kepillä sävelasennetta halutun ilmanopeuden valitsemiseksi ja ylläpitämiseksi. Mäntämoottorisissa helikoptereissa, kun kollektiivinen on täysin laskettu, pienennä kaasuläppää neulojen puhtaan jakautumisen varmistamiseksi. Kun olet halkaissut neulat, säädä kaasuläppää niin, että ERPM pysyy normaalin joutokäyntinopeuden yläpuolella, mutta ei niin korkealla, että se aiheuttaisi neulojen palaamisen. Valmistaja suosittelee usein ERPM: n asettamista. Lentokäsikirjassa voidaan määritellä erilaisia moottorinhallintatekniikoita turbiinimoottorihelikoptereille ja muille, joissa on moottoria säätelevä järjestelmä.
kohdassa 2 ilma-aluksen on oltava autorotaatiossa suositellulla autorotatiivisella IAS: llä, IAS: n ollessa vakaa, RRPM vihreällä sektorilla ja helikopterin ollessa tasapainossa.
noin 40-100 jalan korkeudella pinnasta tai valmistajan suosittelemalla korkeudella (asento 3) soihdutus aloitetaan valitsemalla hidastusasento, jossa on riittävä takasyklinen keppi, jotta voidaan vähentää eteenpäin suuntautuvaa ilmanopeutta ja vähentää laskeutumisnopeutta. Soihdun suorittamisessa on huolehdittava siitä, että syklistä keppiä ei siirretä taaksepäin niin äkillisesti, että se aiheuttaa helikopterin nousun, eikä sitä saa siirtää liian hitaasti, koska silloin soihdun vaikutus ei juuri estä laskeutumista. Soihtu voi olla ”vain kerran” tehty liike määrättyyn nokka-ylös-asentoon nähden tai asteittain kohdistettu, mutta siten, että vältetään äärimmäiset äänenkorkeusasennot. Rrpm: n pitäisi kasvaa soihdun aikana, ja jos RRPM: ää lisätään huomattavasti, ohjaaja voi tehdä pienen liikkeen ylöspäin (tai ”tarkistaa”) kollektiivisesta vivusta, jotta sekä nosto-että hidastuvuus voidaan maksimoida helikopterin ollessa soihdussa.
kun maavara helikopterin pyrstön ja maanpinnan välillä pienenee ja etunopeus on laskenut näennäisen nopean juoksijan vauhtiin (asento 4), sykliä siirretään eteenpäin, jotta helikopteri asetetaan tasorunkoasentoon laskeutumista varten. Korkeus tällä hetkellä pitäisi olla noin 8-15 jalkaa AGL, riippuen korkeus suositteleman valmistajan. Äärimmäistä varovaisuutta on noudatettava, jotta vältetään liiallinen nenä korkealla ja hännän matala asenne alle 10 jalkaa.
tässä vaiheessa vain roottorijärjestelmän jäljellä oleva inertia tuottaa nostovoimaa, ja helikopteri laskeutuu matalalla nopeudella eteenpäin (sijainti 5). Ohjaajan on nostettava kollektiivista äänenkorkeutta tarpeen mukaan laskeutumisen tarkistamiseksi ja laskeutumisen vaimentamiseksi. Yaw-polkimia käytetään kulkusuunnan ylläpitämiseen kollektiivisen sävelkorkeuden noustessa, mikä johtuu rrpm: n vähenemisestä ja siitä johtuvasta pyrstöroottorin heikentyneestä vaikutuksesta.
touchdownin jälkeen ja helikopterin pysähdyttyä kokonaan, kollektiivinen vipu lasketaan täysin alas-asentoon. Etummaista maajuoksua ei pidä yrittää pysäyttää peräsyklisellä, sillä pääroottorin lavat voivat iskeä häntäpuomiin matalalla RRPM: llä. Sen sijaan laskemalla kollektiivia hieman maajuoksun aikana, alavaunulle asetetaan enemmän painoa, mikä hidastaa helikopteria.
tiivistetään EOL-tekniikka vakiotilaisesta autorotaatiosta suositellulla IAS: llä: soihtu (tai F-L-A R-E), tarkistus (lukuun ottamatta matalan inertian roottorijärjestelmiä) ja tyyny.
Yleiset Autorotaatiovirheet
- Jos ei käytetä riittävästi vastapoljinta, kun tehoa vähennetään.
- laskee nenää äkillisesti, kun virta katkeaa. Roottorijärjestelmän purkaminen aiheuttaa lisää rrpm: n menetyksiä, ja kiihtyvä asenne voi johtaa liialliseen hyötyyn IAS: ssä ja Putoamisnopeuden kasvuun.
- rrpm ei ole pysynyt Lentokäsikirjan rajoissa laskeutumisen aikana.
- ei ole noudatettu suositeltua IAS: ää, jolla soihtu on tehokas
- Soihtu väärällä korkeudella.
- leimahtaa liian aggressiivisesti tai ei tarpeeksi aggressiivisesti.
- lopettaa soihdun liian korkeaksi ja / tai…..
- ….yläpuolisen vivun käyttö liiallisella korkeudella, mikä johtaa kovaan laskuun, ohjaussuunnan hallinnan menetykseen ja pyrstöroottorin ja pääroottorin lavan mahdolliseen vaurioitumiseen.
- ei saanut helikopteria tasoihin ennen laskeutumista.
onnettomuudet ja vaaratilanteet
- AS32, lentorata, Pohjanmeri Norja, 1998: Norsk HeliKopter AS: n operoima Eurocopter AS332L Super Puma kärsi 20.lokakuuta 1998 Pohjanmerellä moottorivian, johon liittyi autorotaatio ja korkeudenmenetys. Miehistö tunnisti viallisen moottorin väärin ja vähensi jäljelle jääneen huoltokelpoisen moottorin tehoa. Virhe havaittiin kuitenkin juuri ajoissa, jotta miehistö sai kopterin takaisin hallintaansa.