Śmigłowiec

Z Wikipedii

Masz nowe wiadomości (różnica z poprzednią wersją).

Mi-24

Bell 427

Śmigłowiec lub helikopter - statek powietrzny cięższy od powietrza (aerodyna), który wytwarza siłę nośną dzięki wirnikowi lub wirnikom poruszanym przez silnik. Wirnik zbudowany jest z odpowiednio profilowanych łopat osadzonych w głowicy.

[edytuj] Historia

Chociaż pierwsze projekty maszyn działających na tej zasadzie tworzył już Leonardo da Vinci, pierwszy lot śmigłowca, zaprojektowanego przez Paula Cornu, miał miejsce w 1907 roku (lot na wysokości ok. 30 cm przez 20 s), a pierwszym śmigłowcem, którego lot był w pełni kontrolowany, był Focke-Wulf Fw 61 z 1936.

Kamow Ka-25

Model śmigłowca Flettner Fl 282

Śmigłowiec nad płytą okrętu

Śmigłowiec Lotniczego Pogotowia Ratunkowego

Budowa śmigłowca sokół

Za "ojca" śmigłowca powszechnie uważa się rosyjskiego konstruktora, pracującego w Stanach Zjednoczonych, Igora Sikorskiego, który w 1940 zaprojektował Vought-Sikorsky 300. Była to pierwsza działająca maszyna z jednym wirnikiem głównym i wirnikiem ogonowym, który niwelował moment obrotowy wirnika głównego. Ten układ, zwany klasycznym, jest wykorzystywany po dziś dzień w większości maszyn.

Śmigłowce dwuwirnikowe mogą mieć wirniki umieszczone współosiowo (na jednej osi, obracające się w przeciwnych kierunkach - układ Kamowa), lub w układzie podłużnym (z przodu i z tyłu kadłuba), rzadko w układzie poprzecznym, zachodzące na siebie (układ Flettnera).

[edytuj] Sterowanie

Kombinacja ruchu postępowego i ruchu obrotowego względem osi wirnika umożliwia śmigłowcom wykonanie manewrów, do których przez wiele lat nie były zdolne żadne samoloty. Przykładowo możliwe jest poruszanie się po okręgu tak, aby dziób śmigłowca zwrócony był cały czas w kierunku jednego punktu znajdującego się w środku okręgu. Ogólnie ujmując - pilot steruje śmigłowcem wykorzystując sterowanie okresowe (drążek sterowy i pedały) oraz sterowanie ogólne (dźwignia skoku ogólnego i mocy)

[edytuj] Ruch postępowy w pionie

Odpowiednikiem lotu szybowego samolotów, który pozwala bezpiecznie wylądować samolotom z wyłączonym lub uszkodzonym silnikiem, jest (dla śmigłowców) lot autorotacyjny.

Za pomocą dźwigni skoku ogólnego i mocy pilot może zmieniać kąt natarcia wszystkich łopat jednocześnie. Ruch tej dźwigni jest sprzężony z układem regulacji mocy silnika(ów) - chodzi o to, aby przy zwiększaniu kąta natarcia wszystkich łopat (np. podczas startu) wzrosła też moc przekazywana na wirnik z zespołu napędowego - tak, aby utrzymywać prędkość obrotową wirnika głównego w potrzebnym zakresie. Dzięki powyższym dwóm czynnikom istnieje możliwość regulacji siły nośnej wirnika niezależnie od prędkości postępowej w płaszczyźnie poziomej. Śmigłowiec może zatem płynnie przemieszczać się wzdłuż osi pionowej (tzn. w górę lub w dół), nie potrzebuje długiego pasa startowego, aby wznieść się w powietrze, oraz żeby bezpiecznie wylądować. Z tego powodu o śmigłowcach mówi się jako o statkach powietrznych pionowego startu i lądowania. Dobranie przez pilota siły nośnej równoważącej ciężar śmigłowca pozwala wykonać zawis nad jednym punktem na powierzchnii ziemi. Trzeba wyraźnie powiedzieć, że pionowe wznoszenie śmigłowca wiążę się z najwyższym oporem indukowanym i wymaga dostarczenia do wirnika dużej mocy, czasem jest to moc maksymalna. Z tego też względu taki lot powinien być wykonywany w razie konieczności, wiąże się on ze zwiększonym ryzykiem wypadku jeśli dojdzie w tym czasie do (choćby częściowej) awarii zespołu napędowego.

[edytuj] Ruch postępowy w płaszczyźnie poziomej

Dzięki okresowej zmianie kąta natarcia łopat (sterowanie okresowe), nachyleniu wirnika śmigłowce mogą poruszać się dowolnie w kierunkach przód-tył oraz prawo-lewo ruchem postępowym, tzn. bez wykonywania obrotu względem osi wirnika głównego (kabina pilota jest cały czas zwrócona w tym samym kierunku np. na północ). Pilot wykonuje ten manewr poprzez odpowiednie wychylenie drążka sterowniczego.

Wychylenie drążka sterowniczego w lewo powoduje, że łopaty wirnika mają większy kąt natarcia, tylko wtedy, gdy w czasie swojego ruchu obrotowego znajdują się na prawo względem osi kadłubu smigłowca. Wówczas prawa część wirnika produkuje większą siłę ciągu w porównaniu z lewą częścią, co jest źródłem niewielkiego pochylenia śmigłowca w lewą stronę wraz pojawieniem się wypadkowej siły zwróconej poziomo w lewo, odpowiadającej za poziomy ruch śmigłowca w tym kierunku. Analogicznie zachowuje się śmigłowiec, gdy wychylimy drążek sterowniczy w każdym innym kierunku lewo-prawo oraz przód-tył włączając wszystkie kierunki pośrednie.

[edytuj] Ruch obrotowy względem osi wirnika głównego

Ruch obrotowy w układzie klasycznym realizowany jest poprzez zmianę kąta natarcia łopat śmigła ogonowego. Zmianę tą śmigłowiec realizuje w wyniku zasterowania orczykiem (pedałami) przez pilota. Śmigłowiec nie wykonuje żadnego ruchu obrotowego względem osi wirnika głównego (lub wykonuje ruch obrotowy ze stałą prędkością kątową) jeżeli siła ciągu śmigła ogonowego równoważy moment siły pochodzący z napędu wirnika głównego.

[edytuj] Eksploatacja

Śmigłowiec jest maszyną w której duża ilość elementów konstrukcji jest poddawana obciążeniom zmiennym co do siły i kierunku. Obciążenia te powodują szkodliwe drgania i naprężenia, a w efekcie zjawisko zmęczenia metalu. Z tego względu wiele elementów śmigłowca wymaga kosztownych prac serwisowo-naprawczych, co sprawia, że jego eksploatacja jest dużo kosztowniejsza niż samolotu. W razie zaniedbań w zakresie przeglądów i remontów śmigłowca może dojść na skutek zmęczenia materiału do pęknięcia któregoś z istotnych elementów (np. łopaty wirnika głównego) co może być przyczyną poważnego w skutkach wypadku.

[edytuj] Zastosowanie

Pomimo trudniejszego sterowania, wyższych kosztów zakupu i eksploatacji w porównaniu z samolotami, śmigłowce ze względu na swoje unikalne własności (głównie możliwość pionowego startu i lądowania) znalazły swoje miejsce w grupach ratowniczych, wojsku i wszędzie tam, gdzie istnieje konieczność lądowania na niewielkiej powierzchni oraz płynnego lotu na niewielkiej wysokości, w trudnych i niedostępnych warunkach terenowych, a także w trudnych warunkach atmosferycznych. Być może w przyszłości zdominują również transport cywilny stopniowo wypierając ruch kołowy w dużych miastach.