| Article Information | ||
|---|---|---|
| Category: | Theory of Flight |  |
| Content source: | SKYbrary |  |
| Content control: | légi pilóták |  |
helikopter Autorotation
meghatározás
az autorotáció a helikopter repülés feltétele, amelynek során a helikopter fő forgórészét csak aerodinamikai erők hajtják, a motor teljesítménye nélkül. Ez egy olyan manőver, amelynek során a motort leválasztják a fő rotorrendszerről, és a rotorlapátokat kizárólag a rotoron keresztül felfelé áramló levegő hajtja. Más szavakkal, a motor már nem táplálja a fő rotort. A helikopter forgórészének tolóerejének vektorát arra használják, hogy előre lökést adjanak motoros repülés közben; így, ahol a helikopterben nincs más tolóerőforrás, akkor le kell ereszkednie autorotáció.
autorotáció a motor vagy a farokrotor meghibásodását követően
az autorotáció leggyakoribb oka a motor meghibásodása (vagy kétmotoros helikopter esetén mindkét motor meghibásodása), de az autorotáció a farokrotor teljes meghibásodása esetén is elvégezhető, mivel az autorotáció során gyakorlatilag nincs nyomaték. (Bár ebben az esetben a motort le kell állítani a megközelítés utolsó szakaszaiban, hogy megakadályozzák a motor nyomatékválaszát leszállás közben.)
Ha a motor meghibásodik, a szabadonfutó egység automatikusan kikapcsolja a motort a fő rotorról, lehetővé téve a fő rotor szabad forgását. Lényegében a szabadonfutó egység bármikor kikapcsol, amikor a motor fordulatszáma (ERPM) kisebb, mint a rotor fordulatszáma (RRPM).
a gyártó minden helikoptertípusra meghatároz egy minimális és maximális RRPM értéket. A normál fordulatszám-tartományt a fordulatszám-mérőn zöld ívként jelölik, a megengedett figyelmeztető tartományokat sárga vagy borostyánsárga színnel jelölik, és a megengedett minimumot és maximumot jelző piros jel veszi körül.
a hajtómű meghibásodásának pillanatában a fő rotorlapátok a támadási szög és a sebesség kombinációjával emelést és tolóerőt hoznak létre. Ha a motor teljesítménye meghibásodik, a húzóelem gyorsan csökkenti a rotor sebességét. A Repülési Kézikönyv meghatároz egy minimális RRPM-et, amely alatt, ha a rotor sebessége csökken, lehetetlen lehet az RRPM-et repülési értékre állítani: a rotor teljesen leáll, és nem forog. Ezért a pilótának, ha a motor teljesítménye meghibásodik, azonnal csökkentenie kell a kollektív hangmagasságot (és ezáltal csökkentenie kell mind az emelés által indukált, mind a pengeprofil húzását), amelynek eredményeként a helikopter azonnali ereszkedést kezd, ezáltal felfelé irányuló levegőáramlást hoz létre a rotorrendszeren keresztül. Ez a felfelé áramló levegő a rotoron keresztül megváltoztatja az emelési és húzási vektorokat a pengék fesztávolsága mentén, hogy olyan belső részt hozzon létre, ahol a húzás a pengék forgási síkjában hat: és így tartja őket forgatva. Ez elegendő tolóerőt biztosít a rotor fordulatszámának fenntartásához az ereszkedés során, miközben némi emelést is eredményez. Ennek ellenére az autorotáció során a süllyedés sebessége általában 1500-2000 fpm sok helikopternél, egyeseknél pedig magasabb lehet. Mivel a farokrotort az autorotáció során a fő rotorátvitel hajtja, az egyensúly fennmarad, mint a normál repülés során.
számos tényező befolyásolja az autorotáció süllyedésének sebességét: Sűrűség magasság, bruttó tömeg, sebesség és Rotor RPM (RRPM):
- nagy sűrűségű magasságokban a süllyedés sebessége magasabb lesz, mert a levegő kevésbé sűrű.
- a nagy bruttó súlyok növelik mind a süllyedés sebességét, mind az RRPM-et.
- az IAS-nél az IAS ajánlott minimális süllyedési sebessége alatt az RRPM a megengedett tartomány alsó vége felé, magasabb IAS-nél pedig az RRPM a megengedett tartomány felső vége felé lehet.
a süllyedés sebességének elsődleges szabályozása a sebesség. Magasabb vagy alacsonyabb légsebesség érhető el a pitch attitude ciklikus botvezérlésével, akárcsak a normál repülés során.
elméletileg a pilóta választhat a repülési sebességek közül, hogy megváltoztassa a süllyedés szögét, a függőleges süllyedéstől a maximális tartományig, amely a süllyedés minimális szöge. A süllyedés sebessége magas nulla légsebesség mellett, és a legtöbb könnyű és közepes helikopter esetében körülbelül 50-70 csomóra csökken, az adott helikopter típusától és az imént említett tényezőktől függően.
amint a sebesség meghaladja a minimális süllyedési sebességet, a süllyedés sebessége ismét növekszik. Az ilyen körülmények további hatótávolságot eredményezhetnek az autorotációban, és mivel az RRPM növekszik a sebesség növekedésével, az RRPM csökkentett értéken (a Repülési Kézikönyv határain belül) vezérelhető további kollektív hangmagasság alkalmazásával: ez általában maximalizálja a hatótávolságot.
Hasonlóképpen, a megnövekedett lapátterhelés miatt az RRPM emelkedni fog, és a pilótának szükség lehet a kollektív hangmagasság kis növelésére, hogy az RRPM a gyártó által megadott határokon belül maradjon.
autorotációból történő leszálláskor a forgó lapátokban tárolt energiát arra használják, hogy csökkentsék a süllyedés sebességét és lágy leszállást hajtsanak végre. Nagyobb mennyiségű rotor energiára van szükség a nagy ereszkedési sebességű helikopter megállításához, mint a lassabban ereszkedő helikopter megállításához. Ezért az autorotatív ereszkedés nagyon alacsony vagy nagyon magas sebességnél kritikusabb, mint azok, amelyeket a minimális süllyedési sebesség mellett hajtanak végre.
ezenkívül lesz egy sebesség az autorotációban, amely felett a rotorlapátok hátsó húzó szakaszai olyan mértékben nyúlnak ki a pengefesztávolság mentén, hogy a rotor most jelentősen lassulni kezd. Ezt a repülési sebességet általában repülési kézi sebességkorlátozásként fejezik ki az autorotációhoz. Mivel az RRPM a legalacsonyabb érték nulla sebességnél vagy alacsony sebességnél autorotáció, és nincs hatékony sebesség a landolás előtti fellángolási manőverhez (lásd alább), a rotorrendszerben nem lehet elegendő tehetetlenség a leszállás előtti Süllyedés sebességének eloszlatásához. Ez különösen igaz az alacsony tehetetlenségű rotorrendszerekkel rendelkező helikopterekre, mint például az R22, a Rotorway modellek, az Enstrom modellek és mások. Másodszor, a tartománysebesség autorotációja a helikoptert olyan konfigurációba helyezi, amelyet időben módosítani kell annak érdekében, hogy a pilóta autorotatív (vagy motor-Off) leszállást hajtson végre. A helikoptert megfelelő földi sebességre kell lassítani a leszállási terület mentén történő leszálláshoz és földfutáshoz, akár csúszótalpán, akár kerekes futóművén.
az autorotációs képzés gyakorlati alkalmazása hasonló a repülőgép pilótái által végrehajtott kényszerleszállás gyakorlatához. Csakúgy, mint a repülőgép esetében, a helikopterpilóta egyszerűen újra alkalmazhatja az erőt, hogy bármilyen magasságban elindítsa a körbejárást, és (kivéve azokat az eseteket, amikor a fojtószelepet a pilótának a kollektív hangmagasság alkalmazásával összehangolva kell manipulálnia) a legtöbb esetben ez egyszerűen a kollektív kar felemelése és a mászóerő beállítása, a hangmagasság megfelelő beállításával.
az autorotáció során a helikopter teljes mértékben manőverezhető marad, és fordulatok és / vagy sebességváltozások kombinációja használható a repülési útvonal beállításához és a légi jármű megfelelő leszállási területre történő manőverezéséhez.
a leszálláshoz vagy a leszálláshoz szükséges automatikus forgatást (EOL) szinte minden egymotoros helikopternél rutinszerűen gyakorolják, és a Készségtesztekhez szükséges manőver. Az EOL képzés során az oktató vagy vizsgáztató késlelteti a fojtószelepet vagy gátolja a motorvezérlő rendszert, így a motor alapjáraton marad, amikor a kollektív Kart felemelik. Ezeket a manővereket tehát helyesen nevezik szimulált Motor-Off leszállások (SEOL), mivel a motort valójában nem állítják le.
Autorotatív leszállási technika
ahol fordulatokat hajtanak végre a kiválasztott leszállási terület javítása érdekében, a cél mindig az, hogy a helikoptert a leszállási területtel legkésőbb 300 láb agl-rel sorakoztassák fel állandó autorotációban, az ajánlott IAS-en (amely általában néhány csomóval magasabb, mint az IAS minimális süllyedési sebessége, hogy maximalizálja a fellángolás előnyeit, az alábbiakban tárgyaljuk). Megfelelő magasságban (a helikopter típusától függően általában 40-100 láb között) a légsebesség kényelmes sebességre csökken a futás közben történő leszálláshoz, lassító, orr-felfelé mutató fáklyával. A fáklyának előnye mind az előremeneti sebesség csökkentése, mind az RRPM növelése a fáklya alatt, ami növeli a rotorban tárolt energiát: szükséges a touchdown csillapításához. A fellángolás során létrehozott további emelés csökkenti a süllyedés sebességét. A touchdown sebessége és az ebből eredő földi futás a fellángolás sebességétől és mértékétől függ. Minél nagyobb a fáklya és minél hosszabb ideig tartják, annál lassabb a touchdown sebesség és annál rövidebb a földi futás. Minél lassabb a kívánt sebesség a leszálláskor, annál pontosabbnak kell lennie a fáklya időzítésének és sebességének, különösen az alacsony tehetetlenségű rotorrendszerrel rendelkező helikopterek esetében.
mivel a fáklya általában növeli az RRPM-et, a pilóta (kivéve az alacsony tehetetlenségű rotorrendszerrel rendelkező helikoptereket) kissé megemelheti a kollektív kart a fáklya végén. (A kollektív hangmagasság kis növekedését gyakran ellenőrzésnek nevezik.) Ennek az lesz a hatása, hogy a további RRPM egy részét felhasználja némi extra rotor tolóerő biztosítására, amely mind csökkenti a süllyedés sebességét, mind nagyobb lassulást biztosít, mivel a rotor tolóereje ellentétes az előre mozgás irányával.
a fellángolt hozzáállás nem tartható érintésig, különben a helikopter farka először a földre ütközik. Így a fáklya befejezése után a pilótának a touchdown előtt újra ki kell választania a szintmagasság-hozzáállást a ciklikus bot segítségével.
az EOL utolsó szakaszaiban a helikopter vízszintes helyzetben van, viszonylag alacsony előre irányuló sebességgel, és a rotorban csak a fennmaradó tehetetlenség segíti a pilótát a szelíd leszállásban. A pilótának meg kell emelnie a kollektív kart, hogy a rotorrendszerben fennmaradó emelési energia egy részét vagy egészét felhasználja a touchdown csillapítására.
alapvető fontosságú, hogy a ciklikus és a pedálok összehangolódjanak a fáklya és a földetérés során, hogy a helikopter egyenesen érjen le. A leszállást követően a ciklikus és a kollektív Kart nem szabad mozgatni, amíg a leszállási menet be nem fejeződik, és a helikopter meg nem áll. Szükség esetén azonban a ferde pedálokat kell használni annak biztosítására, hogy a talajhenger egyenes maradjon.
légi gyakorlat: egyenes-in autorotáció az EOL-hoz
a SEOL egyenes Autorotációját gyakran használják a touchdown végső szakaszának gyakorlására autorotáció. Tekintettel arra, hogy a gyakorlatban a kényszerleszállás célja mindig a szárnyszint, és az életciklus végéhez ajánlott IAS-nél 300 láb agl-rel, ettől a ponttól kezdve az eljárás, és különösen az RRPM energiagazdálkodása általában ugyanaz.
lásd a fenti ábrát (1. pozíció). A gyártó által ajánlott repülési sebességtől kezdve, 500 láb AGL felett, a szél felé haladva, simán, de határozottan engedje le a kollektív hangmagasság-Kart teljes lefelé, fenntartva az RRPM-et a zöld ívben.
koordinálja a kollektív mozgást a ferde pedálokkal az egyensúly fenntartása érdekében, és a ciklikus bot segítségével állítsa be a hangmagasságot a kívánt sebesség kiválasztásához és fenntartásához. Dugattyús motoros helikopterekben, miután a kollektíva teljesen leengedett, csökkentse a fojtószelepet a tűk tiszta felosztásának biztosítása érdekében. A tűk felosztása után állítsa be újra a fojtószelepet, hogy az ERPM a normál alapjárati sebesség felett maradjon, de ne legyen elég magas ahhoz, hogy a tűk újra csatlakozzanak. A gyártó gyakran javasolja az ERPM beállítását. A turbina-hajtóműves helikopterek és a hajtómű-szabályozó rendszerekkel rendelkező egyéb helikopterek repülési kézikönyvében különböző hajtómű-kezelési technikák írhatók elő.
a 2.pozíciónál a légi járműnek az ajánlott autorotációs IAS-nél autorotációban kell lennie, az IAS stabil, az RRPM a zöld szektorban, a helikopter pedig egyensúlyban van.
körülbelül 40-100 láb magasan a felszín felett, vagy a gyártó által ajánlott magasságban (3.pozíció) a fellángolás megkezdődik, megfelelő hátsó ciklikus pálcával rendelkező lassulási helyzetet választva, hogy csökkentse az előre irányuló légsebességet és csökkentse a süllyedés sebességét. A fáklya végrehajtásakor ügyelni kell arra, hogy a ciklikus botot ne mozdítsák hátrafelé olyan hirtelen, hogy a helikopter mászni tudjon, és azt sem szabad túl lassan mozgatni, mivel ekkor kevés fáklyahatás lesz az ereszkedés megállításához. A fáklya lehet’ csak egyszer ‘ manőver egy meghatározott orr-felfelé hangmagasság-hozzáálláshoz, vagy fokozatosan alkalmazva, de a szélsőséges hangmagasság-hozzáállás elkerülése érdekében. Az RRPM-nek növekednie kell a fellángolás során, és az RRPM jelentős növekedése lehetővé teszi a pilóta számára, hogy a kollektív Kart kis felfelé mozdítsa (vagy ellenőrizze), hogy a helikopter felszálláskor mind az emelést, mind a lassulást maximalizálja.
mivel a helikopter farka és a talaj közötti hasmagasság csökken, és az előremeneti sebesség a látszólagos gyors futó ütemére csökkent (4.pozíció), a ciklikust előre mozgatják, hogy a helikoptert a leszálláshoz szükséges sík törzshelyzetbe helyezzék. A magasságnak ebben az időben körülbelül 8-15 láb AGL-nek kell lennie, a gyártó által ajánlott magasságtól függően. Rendkívül óvatosan kell eljárni, hogy elkerüljék a túlzott Orr magas és farok alacsony hozzáállás Alatt 10 láb.
Ezen a ponton már csak a rotorrendszerben maradt tehetetlenség biztosítja az emelést, és a helikopter alacsony előremeneti sebességgel fog ereszkedni (5.pozíció). A pilótának szükség szerint növelnie kell a kollektív hangmagasságot, hogy ellenőrizze az ereszkedést és tompítsa a leszállást. A ferde pedálokat arra használják, hogy fenntartsák az irányt, amikor a kollektív hangmagasság megemelkedik, az RRPM csökkenése és a farokrotor ebből eredő csökkentett hatása miatt.
a leszállás után, és miután a helikopter teljesen megállt, a kollektív kar teljesen lefelé áll. Nem szabad megkísérelni megpróbálni megállítani az elülső földi futást hátsó ciklussal, mivel a fő rotorlapátok alacsony fordulatszámon üthetik meg a farokgémet. Inkább azáltal, hogy a földi futás során kissé leengedi a kollektívát, nagyobb súlyt helyeznek az alvázra, lassítva a helikoptert.
az EOL-technika összefoglalása a javasolt IAS: FLARE (vagy F-L-A R-E), CHECK (kivéve az alacsony tehetetlenségű rotorrendszereket) LEVEL, and CUSHION.
gyakori hibák az Autorotációban
- ha nem használ elegendő antitorque pedált, ha a teljesítmény csökken.
- az orr hirtelen leengedése, amikor az áram elvész. A rotorrendszer kirakodása az RRPM további elvesztését okozza, és a gyorsulási hozzáállás túlzott nyereséget eredményezhet az IAS-ben és a süllyedés sebességének növekedését eredményezheti.
- az ereszkedés során nem sikerült az RRPM-et a Repülési Kézikönyv határain belül tartani.
- nem sikerült fenntartani az ajánlott IAS-t, amelynél a fáklya hatásos
- rossz magasságban Fáklyázik.
- túl agresszív vagy nem elég agresszív.
- A fáklya túl magas és / vagy…..
- ….a felemelő kar túlzott magasságban történő alkalmazása, ami kemény leszállást, a menetirányítás elvesztését, valamint a farokrotor és a fő rotorlapát ütközőinek esetleges károsodását eredményezi.
- a helikopter szintbe állítása a leszállás előtt.
balesetek és események
- AS32, útvonal, Északi-tenger Norvégia, 1998: Október 20-án 1998, Az Északi-tengeren, egy Eurocopter AS332L Super Puma által üzemeltetett Norsk HeliKopter AS, tapasztalt motorhiba autorotation, majd elvesztette a magasság. A legénység tévesen azonosította a meghibásodott motort, és csökkentette a fennmaradó üzemképes motor teljesítményét. A hibát azonban éppen időben észlelték, hogy a legénység visszaszerezze a helikopter irányítását.
- Wake Vortex generációs helikopterek
- Vortex gyűrű
- helikopter SMS eszköztár
- Offshore helikopter biztonsági felülvizsgálat 2014 UK CAA
további olvasmányok
- H-8083-21A: “helikopter repülő kézikönyv”; FAA, 2012